(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバを伝搬してきた光信号が入力されると、この光信号のＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分の伝送遅延の差が最小になるように補償することによって偏波モード分散が抑制された光信号を出力する偏波モード分散補償器と、
前記偏波モード分散補償器から出力された偏波モード分散が抑制された光信号が入力され、この光信号の一部を出力すると共に残りの一部を分岐する１入力２出力の光カプラと、
前記１入力２出力の光カプラにて分岐された光信号をＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分に分ける偏波スプリッタと、
前記光信号のＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分が同一の光路長を経て個別に２つの入力ポートに入力され、光信号のＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分による光ｅｘＯＲ演算をして演算結果を出力する光ｅｘＯＲ回路と、
前記光ｅｘＯＲ回路の論理結果出力が「０」となるように前記偏波モード分散補償器による補償を制御する制御系と、を有することを特徴とする偏波モード分散抑制装置。
【請求項２】
光ファイバを伝搬してきた光信号が入力されると、この光信号のＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分の伝送遅延の差が最小になるように補償することによって偏波モード分散が抑制された光信号を出力する偏波モード分散補償器と、
前記偏波モード分散補償器内から偏波モード分散が抑制されたＴＥ偏波成分の一部を分岐する第１の１入力２出力の光カプラと、
前記偏波モード分散補償器内から偏波モード分散が抑制されたＴＭ偏波成分の一部を分岐する第２の１入力２出力の光カプラと、
第１の１入力２出力の光カプラにて分岐された一方の偏波成分と第２の１入力２出力の光カプラにて分岐された他方の偏波成分とが同一の光路長を経て個別に２つの入力ポートに入力され、光信号の一方の偏波成分と他方の偏波成分による光ｅｘＯＲ演算をして演算結果を出力する光ｅｘＯＲ回路と、
前記光ｅｘＯＲ回路の論理結果出力が「０」となるように前記偏波モード分散補償器による補償を制御する制御系と、を有することを特徴とする偏波モード分散抑制装置。
【請求項３】
光ファイバを伝搬してきた光信号が入力されこの光信号の偏波状態を制御する偏波コントローラと、前記偏波コントローラから偏波状態が制御された光信号が入力されこの光信号を伝搬させることにより光信号の偏波モード分散を抑制する偏波モード分散制御用光ファイバとで構成された偏波モード分散補償器と、
前記偏波モード分散制御用光ファイバから出力された偏波モード分散が抑制された光信号が入力され、この光信号の一部を出力すると共に残りの一部を分岐する１入力２出力の光カプラと、
前記１入力２出力の光カプラにて分岐された光信号をＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分に分ける偏波スプリッタと、
前記光信号のＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分が同一の光路長を経て個別に２つの入力ポートに入力され、光信号のＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分による光ｅｘＯＲ演算をして演算結果を出力する光ｅｘＯＲ回路と、
前記光ｅｘＯＲ回路の論理結果出力が「０」となるように前記偏波コントローラによる偏波状態を制御する制御系と、を有することを特徴とする偏波モード分散抑制装置。
【請求項４】
光ファイバを伝搬してきた光信号が入力されこの光信号の偏波状態を制御する偏波コントローラと、前記偏波コントローラから偏波状態が制御された光信号が入力されこの光信号を伝搬させることにより光信号の偏波モード分散を抑制する偏波モード分散制御用光ファイバとで構成された偏波モード分散補償器と、
前記偏波モード分散制御用光ファイバから出力された偏波モード分散が抑制された光信号が入力され、この光信号の一部を出力すると共に残りの一部を分岐する第１の１入力２出力の光カプラと、
前記第１の１入力２出力の光カプラにて分岐された光信号をＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分に分ける第１の偏波スプリッタと、
第１の偏波スプリッタにて分けられた前記光信号のＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分が同一の光路長を経て個別に２つの入力ポートに入力され、光信号のＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分による光ｅｘＯＲ演算をして演算結果を出力する第１の光ｅｘＯＲ回路と、
前記偏波コントローラと前記偏波モード分散制御用光ファイバとの間に配置され、偏波コントローラから出力された光信号の一部を前記偏波モード分散制御用光ファイバに向けて出力すると共に残りの一部を分岐する第２の１入力２出力の光カプラと、
前記第２の１入力２出力の光カプラにて分岐された光信号をＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分に分ける第２の偏波スプリッタと、
第２の偏波スプリッタにて分けられた前記光信号のＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分が同一の光路長を経て個別に２つの入力ポートに入力され、光信号のＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分による光ｅｘＯＲ演算をして演算結果を出力する第２の光ｅｘＯＲ回路と、
前記第１の光ｅｘＯＲ回路の論理結果出力が「０」となると共に、前記第２の光ｅｘＯＲ回路の論理結果出力が「０」とならないように、前記偏波コントローラによる偏波状態を制御する制御系と、を有することを特徴とする偏波モード分散抑制装置。
【請求項５】
光ファイバを伝搬してきた光信号が入力されこの光信号の偏波状態を制御する偏波コントローラと、前記偏波コントローラから偏波状態が制御された光信号が入力されこの光信号を伝搬させることにより光信号の偏波モード分散を抑制する偏波モード分散制御用光ファイバとで構成された偏波モード分散補償器と、
前記偏波モード分散制御用光ファイバから出力された光信号が入力され、この光信号の一部を出力すると共に残りの一部を分岐する１入力２出力の光カプラと、
前記１入力２出力の光カプラにて分岐された光信号をＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分に分ける偏波スプリッタと、
前記偏波スプリッタから出力されたＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分の内の一方の偏波成分を伝搬する第１の偏波用光導波路と、
第１の偏波用光導波路と同一の光路長を有しており、前記偏波スプリッタから出力されたＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分の内の他方の偏波成分を伝搬する第２の偏波用光導波路と、
第１の偏波用光導波路及び第２の偏波用光導波路を経てＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分が個別に入力され、光信号のＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分による光ｅｘＯＲ演算をして演算結果を出力する光ｅｘＯＲ回路と、
前記光ｅｘＯＲ回路の論理出力が「０」となるように前記偏波コントローラによる偏波状態を制御する制御系とを有する偏波モード分散抑制装置において、
第１の偏波用光導波路及び第２の偏波用光導波路に、入力される光の強度が異なっていても出力する光の強度を一定範囲内の強度にして出力する光レベル調整器をそれぞれ備えたことを特徴とする偏波モード分散抑制装置。
【請求項６】
前記光レベル調整器は光増幅器を１段もしくは多段に設けて構成されていることを特徴とする請求項５の偏波モード分散抑制装置。
【請求項７】
請求項５または請求項６において、
第１の偏波用光導波路を経て前記光ｅｘＯＲ回路に入力される偏波成分の強度を検出する第１の受光器と、
第２の偏波用光導波路を経て前記光ｅｘＯＲ回路に入力される偏波成分の強度を検出する第２の受光器と、
第１の受光器で受光した偏波成分の強度と、第２の受光器で受光した偏波成分の強度とが等しくなるように、前記光レベル調整器のそれぞれの増幅度を制御する制御回路とを更に備えていることを特徴とする偏波モード分散抑制装置。
【請求項８】
光ファイバを伝搬してきた光信号が入力されこの光信号をＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分に分ける偏波スプリッタと、前記偏波スプリッタにより分岐されたＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分のうちの一方の偏波成分が入力されると共に可変位相遅延線が介装された一方の光導波路と、前記偏波スプリッタにより分岐されたＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分のうちの他方の偏波成分が入力される他方の光導波路と、前記一方の光導波路を伝搬してきた偏波成分と前記他方の光導波路を伝搬してきた偏波成分を合波して出力する光合波器とで構成された偏波モード分散補償器と、
前記一方の光導波路のうち前記可変位相遅延線が介装された位置よりも後段に介装され、一方の偏波成分の一部を前記光合波器に向けて出力すると共に残りの一部を分岐する第１の１入力２出力の光カプラと、
前記他方の光導波路に介装され、他方の偏波成分の一部を前記光合波器に向けて出力すると共に残りの一部を分岐する第２の１入力２出力の光カプラと、
第１の１入力２出力の光カプラにて分岐された一方の偏波成分と第２の１入力２出力の光カプラにて分岐された他方の偏波成分とが同一の光路長を経て個別に２つの入力ポートに入力され、光信号の一方の偏波成分と他方の偏波成分による光ｅｘＯＲ演算をして演算結果を出力する光ｅｘＯＲ回路と、
前記光ｅｘＯＲ回路の論理結果出力が「０」となるように前記可変位相遅延線による位相遅延量を制御する制御系と、を有することを特徴とする偏波モード分散抑制装置。
【請求項９】
光ファイバを伝搬してきた光信号が入力されこの光信号をＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分に分ける偏波スプリッタと、前記偏波スプリッタにより分岐されたＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分のうちの一方の偏波成分が入力されると共に可変位相遅延線が介装された一方の光導波路と、前記偏波スプリッタにより分岐されたＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分のうちの他方の偏波成分が入力される他方の光導波路と、前記一方の光導波路を伝搬してきた偏波成分と前記他方の光導波路を伝搬してきた偏波成分を合波して出力する光合波器とにより構成された偏波モード分散補償器と、
前記一方の光導波路のうち前記可変位相遅延線が介装された位置よりも後段に介装され、一方の偏波成分の一部を前記光合波器に向けて出力すると共に残りの一部を分岐する第１の１入力２出力の光カプラと、
前記他方の光導波路に介装され、他方の偏波成分の一部を前記光合波器に向けて出力すると共に残りの一部を分岐する第２の１入力２出力の光カプラと、
第１の１入力２出力の光カプラにて分岐された一方の偏波成分と第２の１入力２出力の光カプラにて分岐された他方の偏波成分とが同一の光路長を経て個別に２つの入力ポートに入力され、光信号の一方の偏波成分と他方の偏波成分による光ｅｘＯＲ演算をして演算結果を出力する光ｅｘＯＲ回路と、
前記光ｅｘＯＲ回路の論理結果出力が「０」となるように前記可変位相遅延線による位相遅延量を制御する第１の制御系と、
前記一方の光導波路のうち前記可変位相遅延線が介装された位置よりも前段に介装され、一方の偏波成分の一部を前記光合波器に向けて出力すると共に残りの一部を分岐する第３の１入力２出力の光カプラと、
前記他方の光導波路に介装され、他方の偏波成分の一部を前記光合波器に向けて出力すると共に残りの一部を分岐する第４の１入力２出力の光カプラと、
前記光ファイバと前記偏波スプリッタとの間に介装され、前記光ファイバから出力された光信号の偏波状態を制御してから前記偏波スプリッタに向けて出力する偏波コントローラと、
第３の光カプラにて分岐された偏波成分と第４の光カプラにて分岐された偏波成分の強度の差が最小になるように、前記偏波コントローラによる偏波状態を制御する第２の制御系と、を有することを特徴とする偏波モード分散抑制装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９の何れか一項において、前記偏波モード分散補償器は、プレーナ光回路型の偏波モード分散補償器であり、
このプレーナ光回路型の偏波モード分散補償器は、
第１の偏波スプリッタと、第１の位相調整領域と、第１の可変カプラと、第２の位相調整領域と、第２の可変カプラと、偏波遅延領域と、第２の偏波スプリッタが順に接続されて形成されており、
第１及び第２の偏波スプリッタは、対称型のマッハ・ツェンダ干渉計の一方の導波路にアモルファスシリコンを備えると共に、他方の導波路にヒータを備えて構成され、
第１及び第２の位相調整領域ならびに第１及び第２の可変カプラは、対称型のマッハ・ツェンダ干渉計の両方の導波路にヒータを備えて構成され、
前記偏波遅延領域は、マッハ・ツェンダ干渉計であって一方の導波路と他方の導波路の長さが異なって構成され、
更に、第１の位相調整領域の一方の導波路のうち、ヒータが備えられている部分よりも入力側の位置に第１の半波長板が介装され、
前記偏波遅延領域の２つの導波路の何れか１つに第２の半波長板が介装されており、
このプレーナ光回路型の偏波モード分散補償器のヒータの発熱量を変化させることにより偏波状態を変化させることができるようになっていることを特徴とする偏波モード分散抑制装置。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０の何れか一項において、前記偏波モード分散補償器は、リチウムナイオブレート型の偏波モード分散補償器であり、  このリチウムナイオブレート型の偏波モード分散補償器は、
リチウムナイオブレートにより形成された導波路の上に、第１の電圧値の電圧が印加される複数の第１群の櫛型電極と、第２の電圧値の電圧が印加される複数の第２群の櫛形電極とが、交互に配置されると共に、各櫛型電極の間に更にアース電極を配置しており、
光信号のビート長をΛとしたときに、各櫛型電極の相互間の間隔が、入力側から出力側に向かい交互にΛ／４と３Λ／４とになっており、前記櫛形電極に印加する電圧を変化させることにより偏波状態を変化させることができるようになっていることを特徴とする偏波モード分散抑制装置。
【請求項１２】
前記光ｅｘＯＲ回路の動作速度が、入力する光信号の伝送速度よりも遅く、「０」または「１」の判定を光信号の平均値で行うことを特徴とする請求項１ないし請求項１１のうちの何れか一項の偏波モード分散抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は偏波モード分散抑制装置に関し、光ファイバを伝搬する高速光通信、光交換、光情報処理等の光伝送システムに適用され、特に偏波モード分散を抑制するのに有効な技術である。また本発明は、ＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分との光強度差が大きくても、偏波モード分散を効果的に抑制することができるように工夫している。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＴ技術の発展に伴う伝送容量の増加に伴い、光信号のビットレートは２．５Ｇｂ／ｓから１０Ｇｂ／ｓ、さらには４０Ｇｂ／ｓへと増加する傾向にある。ここで問題となるのが偏波モード分散である。図１２は偏波モード分散を説明する図であって、１００１は光ファイバ、１００２は入力光パルス、１００３は入力光パルス１００２のＴＥもしくはＴＭ偏波成分、１００４は入力光パルス１００２のＴＭもしくはＴＥ偏波成分、１００７は出力光パルス、１００５は出力光パルス１００７のＴＥもしくはＴＭ偏波成分、１００６は出力光パルス１００７のＴＭもしくはＴＥ偏波成分である。
【０００３】
一般に光ファイバには偏波モード分散が存在し、光ファイバ中を伝搬する光信号は、偏波面によって、速く進む成分と遅く進む成分に別れて伝搬する。図１２において偏波成分１００３が速く進む成分であり、出力端において、偏波成分１００５となる。一方で偏波成分１００４は遅く進む成分であり、出力端では偏波成分１００６となり偏波成分１００５より遅く到着する。出力光パルス１００７は偏波成分１００５と偏波成分１００６の和となるので、結果として出力光パルス１００７の波形がなまる。
【０００４】
この偏波モード分散の値としては、例えばファイバ長Ｌ（Ｋｍ）に対し、
０．２×Ｌ1/2 （ｐｓ）〜２×Ｌ1/2 （ｐｓ）
程度である。すなわち、最悪の場合１００Ｋｍの光ファイバを仮定すると２０ｐｓの偏波モード分散が生じる。この値は２．５Ｇｂ／ｓ（パルス幅４００ｐｓ）や１０Ｇｂ／ｓ（パルス幅１００ｐｓ）ではさほど大きな問題ではないが、４０Ｇｂ／ｓ（パルス幅２５ｐｓ）では致命的な波形劣化となり、符号誤り率を大きく劣化させる要因となる。
【０００５】
この問題を解決するために、従来では、図１３のような構成で偏波モード分散を抑圧してきた。図１３において、１１０１は入力用光ファイバ、１１０２は入力光パルス、１１０３は入力光パルス１１０２のＴＥもしくはＴＭ偏波成分、１１０４は入力光パルス１１０２のＴＭもしくはＴＥ偏波成分、１１０５は偏波コントローラ、１１０６は偏波モード分散のとくに大きい光ファイバで、例えば偏波面保持光ファイバ、１１０７はＴＥもしくはＴＭ偏波成分、１１０８はＴＭもしくはＴＥ偏波成分、１１０９は光カプラ、１１１０は受光器、１１１１は電気バンドパスフィルタ、１１１２は偏波コントローラ１１０５の制御系、１１１３は出力用光ファイバ、１１１６は波形整形された光パルス、１１１４は光パルス１１１６のＴＥもしくはＴＭ偏波成分、１１１５は光パルス１１１６のＴＭもしくはＴＥ偏波成分である（参考文献 Geogre Ishikawa, Hiroki Ooi, and Yuichi Akiyama, APCC/OECC '99, pp.424-428 ）。
【０００６】
図１３の構成では、遅延した偏波成分１１０３が光ファイバ１１０６の速く進む方向に、先行している偏波成分１１０４を光ファイバ１１０６の遅く進む方向に入力するように、偏波コントローラ１１０５により入力光パルス１１０２の偏波状態を調整することで、偏波モード分散を抑制する方式である。光ファイバ１１０６としては偏波モード分散の特に大きい、例えば偏波面保持光ファイバを用いる。偏波面保持光ファイバの偏波モード分散は、例えば１ｍあたり１ｐｓ程度である。
【０００７】
上記の参考文献に基づく図１３の構成によれば、光信号の一部を光カプラ１１０９にて分岐した後に受光器１１１０にて受光し、受光した光を受光器１１１０にて光／電気変換した電気信号を、伝送速度の半分の帯域の電気バンドパスフィルタ１１１１を介して制御系１１１２に送る。制御系１１１２は、電気信号の強度（つまり受光した光の強度）を最高にするように偏波コントローラ１１０５を制御することで、偏波モード分散を最小にするように、すなわち偏波成分１１１４と偏波成分１１１５の伝搬遅延の差を最小にし、波形整形された光パルス１１６を得る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１３に示す従来技術には以下のような欠点があった。第１の欠点は光信号のビットレートの制限である。図１３の構成はビットレートのちょうど半分の帯域を有する電気バンドパスフィルタ１１１１を必要とするため、ビットレートを変更することができない。また第２の欠点として、例えば１０１０１０１０…といった１０符号が連続すると、ビットレートの半分の高周波成分が増え、電気のフィードバックに影響を与える問題がある。さらに第３の欠点としてビットレートの半分の速度を有する受光器１１１０を必要とするため、受光器１１１０が高価になる問題があった。
【０００９】
本発明は、上記の欠点に鑑み、ビットレートを変更することができ、１０符号が連続してもフィードバック系に影響を与えず、さらに低速な受光器でも構成が可能な偏波モード分散抑制装置を提供することを目的とする。また、ＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分との光強度差が大きくても、偏波モード分散を効果的に抑制することができ偏波モード分散抑制装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の問題を解決する本発明の構成は、光ファイバを伝搬してきた光信号が入力されると、この光信号のＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分の伝送遅延の差が最小になるように補償することによって偏波モード分散が抑制された光信号を出力する偏波モード分散補償器と、
前記偏波モード分散補償器から出力された偏波モード分散が抑制された光信号が入力され、この光信号の一部を出力すると共に残りの一部を分岐する１入力２出力の光カプラと、
前記１入力２出力の光カプラにて分岐された光信号をＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分に分ける偏波スプリッタと、
前記光信号のＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分が同一の光路長を経て個別に２つの入力ポートに入力され、光信号のＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分による光ｅｘＯＲ演算をして演算結果を出力する光ｅｘＯＲ回路と、
前記光ｅｘＯＲ回路の論理結果出力が「０」となるように前記偏波モード分散補償器による補償を制御する制御系と、を有することを特徴とする。
【００１１】
また本発明の構成は、光ファイバを伝搬してきた光信号が入力されると、この光信号のＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分の伝送遅延の差が最小になるように補償することによって偏波モード分散が抑制された光信号を出力する偏波モード分散補償器と、
前記偏波モード分散補償器内から偏波モード分散が抑制されたＴＥ偏波成分の一部を分岐する第１の１入力２出力の光カプラと、
前記偏波モード分散補償器内から偏波モード分散が抑制されたＴＭ偏波成分の一部を分岐する第２の１入力２出力の光カプラと、
第１の１入力２出力の光カプラにて分岐された一方の偏波成分と第２の１入力２出力の光カプラにて分岐された他方の偏波成分とが同一の光路長を経て個別に２つの入力ポートに入力され、光信号の一方の偏波成分と他方の偏波成分による光ｅｘＯＲ演算をして演算結果を出力する光ｅｘＯＲ回路と、
前記光ｅｘＯＲ回路の論理結果出力が「０」となるように前記偏波モード分散補償器による補償を制御する制御系と、を有することを特徴とする。
【００１２】
また本発明の構成は、光ファイバを伝搬してきた光信号が入力されこの光信号の偏波状態を制御する偏波コントローラと、前記偏波コントローラから偏波状態が制御された光信号が入力されこの光信号を伝搬させることにより光信号の偏波モード分散を抑制する偏波モード分散制御用光ファイバとで構成された偏波モード分散補償器と、
前記偏波モード分散制御用光ファイバから出力された偏波モード分散が抑制された光信号が入力され、この光信号の一部を出力すると共に残りの一部を分岐する１入力２出力の光カプラと、
前記１入力２出力の光カプラにて分岐された光信号をＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分に分ける偏波スプリッタと、
前記光信号のＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分が同一の光路長を経て個別に２つの入力ポートに入力され、光信号のＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分による光ｅｘＯＲ演算をして演算結果を出力する光ｅｘＯＲ回路と、
前記光ｅｘＯＲ回路の論理結果出力が「０」となるように前記偏波コントローラによる偏波状態を制御する制御系と、を有することを特徴とする。
【００１３】
また本発明の構成は、光ファイバを伝搬してきた光信号が入力されこの光信号の偏波状態を制御する偏波コントローラと、前記偏波コントローラから偏波状態が制御された光信号が入力されこの光信号を伝搬させることにより光信号の偏波モード分散を抑制する偏波モード分散制御用光ファイバとで構成された偏波モード分散補償器と、
前記偏波モード分散制御用光ファイバから出力された偏波モード分散が抑制された光信号が入力され、この光信号の一部を出力すると共に残りの一部を分岐する第１の１入力２出力の光カプラと、
前記第１の１入力２出力の光カプラにて分岐された光信号をＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分に分ける第１の偏波スプリッタと、
第１の偏波スプリッタにて分けられた前記光信号のＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分が同一の光路長を経て個別に２つの入力ポートに入力され、光信号のＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分による光ｅｘＯＲ演算をして演算結果を出力する第１の光ｅｘＯＲ回路と、
前記偏波コントローラと前記偏波モード分散制御用光ファイバとの間に配置され、偏波コントローラから出力された光信号の一部を前記偏波モード分散制御用光ファイバに向けて出力すると共に残りの一部を分岐する第２の１入力２出力の光カプラと、
前記第２の１入力２出力の光カプラにて分岐された光信号をＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分に分ける第２の偏波スプリッタと、
第２の偏波スプリッタにて分けられた前記光信号のＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分が同一の光路長を経て個別に２つの入力ポートに入力され、光信号のＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分による光ｅｘＯＲ演算をして演算結果を出力する第２の光ｅｘＯＲ回路と、
前記第１の光ｅｘＯＲ回路の論理結果出力が「０」となると共に、前記第２の光ｅｘＯＲ回路の論理結果出力が「０」とならないように、前記偏波コントローラによる偏波状態を制御する制御系と、を有することを特徴とする。
【００１４】
また本発明の構成は、光ファイバを伝搬してきた光信号が入力されこの光信号の偏波状態を制御する偏波コントローラと、前記偏波コントローラから偏波状態が制御された光信号が入力されこの光信号を伝搬させることにより光信号の偏波モード分散を抑制する偏波モード分散制御用光ファイバとで構成された偏波モード分散補償器と、
前記偏波モード分散制御用光ファイバから出力された光信号が入力され、この光信号の一部を出力すると共に残りの一部を分岐する１入力２出力の光カプラと、
前記１入力２出力の光カプラにて分岐された光信号をＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分に分ける偏波スプリッタと、
前記偏波スプリッタから出力されたＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分の内の一方の偏波成分を伝搬する第１の偏波用光導波路と、
第１の偏波用光導波路と同一の光路長を有しており、前記偏波スプリッタから出力されたＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分の内の他方の偏波成分を伝搬する第２の偏波用光導波路と、
第１の偏波用光導波路及び第２の偏波用光導波路を経てＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分が個別に入力され、光信号のＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分による光ｅｘＯＲ演算をして演算結果を出力する光ｅｘＯＲ回路と、
前記光ｅｘＯＲ回路の論理出力が「０」となるように前記偏波コントローラによる偏波状態を制御する制御系とを有する偏波モード分散抑制装置において、
第１の偏波用光導波路及び第２の偏波用光導波路に、入力される光の強度が異なっていても出力する光の強度を一定範囲内の強度にして出力する光レベル調整器をそれぞれ備えたことを特徴とする。
【００１５】
また本発明の構成は、前記光レベル調整器は光増幅器を１段もしくは多段に設けて構成されていたり、
第１の偏波用光導波路を経て前記光ｅｘＯＲ回路に入力される偏波成分の強度を検出する第１の受光器と、
第２の偏波用光導波路を経て前記光ｅｘＯＲ回路に入力される偏波成分の強度を検出する第２の受光器と、
第１の受光器で受光した偏波成分の強度と、第２の受光器で受光した偏波成分の強度とが等しくなるように、前記光レベル調整器のそれぞれの増幅度を制御する制御回路とを更に備えていることを特徴とする。
【００１６】
また本発明の構成は、光ファイバを伝搬してきた光信号が入力されこの光信号をＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分に分ける偏波スプリッタと、前記偏波スプリッタにより分岐されたＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分のうちの一方の偏波成分が入力されると共に可変位相遅延線が介装された一方の光導波路と、前記偏波スプリッタにより分岐されたＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分のうちの他方の偏波成分が入力される他方の光導波路と、前記一方の光導波路を伝搬してきた偏波成分と前記他方の光導波路を伝搬してきた偏波成分を合波して出力する光合波器とで構成された偏波モード分散補償器と、
前記一方の光導波路のうち前記可変位相遅延線が介装された位置よりも後段に介装され、一方の偏波成分の一部を前記光合波器に向けて出力すると共に残りの一部を分岐する第１の１入力２出力の光カプラと、
前記他方の光導波路に介装され、他方の偏波成分の一部を前記光合波器に向けて出力すると共に残りの一部を分岐する第２の１入力２出力の光カプラと、
第１の１入力２出力の光カプラにて分岐された一方の偏波成分と第２の１入力２出力の光カプラにて分岐された他方の偏波成分とが同一の光路長を経て個別に２つの入力ポートに入力され、光信号の一方の偏波成分と他方の偏波成分による光ｅｘＯＲ演算をして演算結果を出力する光ｅｘＯＲ回路と、
前記光ｅｘＯＲ回路の論理結果出力が「０」となるように前記可変位相遅延線による位相遅延量を制御する制御系と、を有することを特徴とする。
【００１７】
また本発明の構成は、光ファイバを伝搬してきた光信号が入力されこの光信号をＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分に分ける偏波スプリッタと、前記偏波スプリッタにより分岐されたＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分のうちの一方の偏波成分が入力されると共に可変位相遅延線が介装された一方の光導波路と、前記偏波スプリッタにより分岐されたＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分のうちの他方の偏波成分が入力される他方の光導波路と、前記一方の光導波路を伝搬してきた偏波成分と前記他方の光導波路を伝搬してきた偏波成分を合波して出力する光合波器とにより構成された偏波モード分散補償器と、
前記一方の光導波路のうち前記可変位相遅延線が介装された位置よりも後段に介装され、一方の偏波成分の一部を前記光合波器に向けて出力すると共に残りの一部を分岐する第１の１入力２出力の光カプラと、
前記他方の光導波路に介装され、他方の偏波成分の一部を前記光合波器に向けて出力すると共に残りの一部を分岐する第２の１入力２出力の光カプラと、
第１の１入力２出力の光カプラにて分岐された一方の偏波成分と第２の１入力２出力の光カプラにて分岐された他方の偏波成分とが同一の光路長を経て個別に２つの入力ポートに入力され、光信号の一方の偏波成分と他方の偏波成分による光ｅｘＯＲ演算をして演算結果を出力する光ｅｘＯＲ回路と、
前記光ｅｘＯＲ回路の論理結果出力が「０」となるように前記可変位相遅延線による位相遅延量を制御する第１の制御系と、
前記一方の光導波路のうち前記可変位相遅延線が介装された位置よりも前段に介装され、一方の偏波成分の一部を前記光合波器に向けて出力すると共に残りの一部を分岐する第３の１入力２出力の光カプラと、
前記他方の光導波路に介装され、他方の偏波成分の一部を前記光合波器に向けて出力すると共に残りの一部を分岐する第４の１入力２出力の光カプラと、
前記光ファイバと前記偏波スプリッタとの間に介装され、前記光ファイバから出力された光信号の偏波状態を制御してから前記偏波スプリッタに向けて出力する偏波コントローラと、
第３の光カプラにて分岐された偏波成分と第４の光カプラにて分岐された偏波成分の強度の差が最小になるように、前記偏波コントローラによる偏波状態を制御する第２の制御系と、を有することを特徴とする。
【００１８】
また本発明の構成は、前記偏波モード分散補償器は、プレーナ光回路型の偏波モード分散補償器であり、
このプレーナ光回路型の偏波モード分散補償器は、
第１の偏波スプリッタと、第１の位相調整領域と、第１の可変カプラと、第２の位相調整領域と、第２の可変カプラと、偏波遅延領域と、第２の偏波スプリッタが順に接続されて形成されており、
第１及び第２の偏波スプリッタは、対称型のマッハ・ツェンダ干渉計の一方の導波路にアモルファスシリコンを備えると共に、他方の導波路にヒータを備えて構成され、
第１及び第２の位相調整領域ならびに第１及び第２の可変カプラは、対称型のマッハ・ツェンダ干渉計の両方の導波路にヒータを備えて構成され、
前記偏波遅延領域は、マッハ・ツェンダ干渉計であって一方の導波路と他方の導波路の長さが異なって構成され、
更に、第１の位相調整領域の一方の導波路のうち、ヒータが備えられている部分よりも入力側の位置に第１の半波長板が介装され、
前記偏波遅延領域の２つの導波路の何れか１つに第２の半波長板が介装されており、
このプレーナ光回路型の偏波モード分散補償器のヒータの発熱量を変化させることにより偏波状態を変化させることができるようになっていることを特徴とする。
【００１９】
また本発明の構成は、前記偏波モード分散補償器は、リチウムナイオブレート型の偏波モード分散補償器であり、このリチウムナイオブレート型の偏波モード分散補償器は、
リチウムナイオブレートにより形成された導波路の上に、第１の電圧値の電圧が印加される複数の第１群の櫛型電極と、第２の電圧値の電圧が印加される複数の第２群の櫛形電極とが、交互に配置されると共に、各櫛型電極の間に更にアース電極を配置しており、
光信号のビート長をΛとしたときに、各櫛型電極の相互間の間隔が、入力側から出力側に向かい交互にΛ／４と３Λ／４とになっており、前記櫛形電極に印加する電圧を変化させることにより偏波状態を変化させることができるようになっていることを特徴とする。
【００２０】
また本発明の構成は、前記光ｅｘＯＲ回路の動作速度が、入力する光信号の伝送速度よりも遅く、「０」または「１」の判定を光信号の平均値で行うことを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００２２】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る偏波モード分散抑制装置を示す。同図において、１０１は入力用光ファイバ、１０２は入力光パルス、１０３は入力光パルス１０２のＴＥもしくはＴＭ偏波成分、１０４は入力光パルス１０２のＴＭもしくはＴＥ偏波成分、１０５は偏波コントローラ、１０６は偏波モード分散の特に大きい光ファイバで、例えば偏波面保持光ファイバ、１０７はＴＥもしくはＴＭ偏波成分、１０８はＴＭもしくはＴＥ偏波成分、１０９は光カプラ、１１０は光導波路、１１１は出力用光ファイバ、１１２は偏波スプリッタ、１１３，１１４は光導波路、１１５は相互位相変調型の波長変換素子、１１６は波長変換素子１１５の光源、１１７，１１８は光導波路、１１９は受光器、１２０は偏波コントローラ１０５の制御系、１２３は波形整形された光パルス、１２１は光パルス１２３のＴＥもしくはＴＭ偏波成分、１２２は光パルス１２３のＴＭもしくはＴＥ偏波成分である。
【００２３】
図１に示す第１の実施の形態では、遅延した偏波成分１０３が光ファイバ１０６の速く進む方向に、先行している偏波成分１０４を光ファイバ１０６の遅く進む方向に入力するように、偏波コントローラ１０５により入力光パルス１０２の偏波状態を調整することで、偏波モード分散を抑制する方式である。
【００２４】
本実施の形態では、偏波コントローラ１０５と、偏波モード分散の特に大きい光ファイバ（偏波面保持光ファイバ）１０６とにより、偏波モード分散補償器を構成している。
【００２５】
ここで光信号の一部を光カプラ１０９で分岐して、その偏波成分を偏波スプリッタ１１２でさらに分岐する。この結果、光導波路１１３にはＴＥもしくはＴＭ偏波成分が、光導波路１１４にはＴＭもしくはＴＥ偏波成分が出力される。ここで、光導波路１１３と光導波路１１４の光路長を等しくしたうえで波長変換素子１１５の２つの信号入力ポートに個別に入力する。
【００２６】
波長変換素子１１５は相互位相変調型の波長変換素子であり、入力側の光導波路１１３，１１４の双方の光信号レベルが「０」レベルのときには、光源１１６からの連続光を出力側の光導波路１１７に出力する。すなわち、このとき出力側の光導波路１１８の光信号レベルは「０」レベルである。
一方、入力側の光導波路１１３または光導波路１１４の光信号レベルのうちのどちらか一方だけが「１」レベルになると、波長変換素子１１５の原理により、出力側の光導波路１１８の光信号レベルは「１」レベルとなる。
さらに入力側の光導波路１１３，１１４の双方の光信号レベルが「１」レベルのとき、双方が打ち消し合って、出力側の光導波路１１８の光信号レベルは「０」レベルとなる。
【００２７】
これはすなわち光導波路１１３と光導波路１１４の光信号レベルが等しいときは、光導波路１１８の光信号レベルは「０」レベルとなり、光導波路１１３と光導波路１１４の光信号レベルが等しくない場合には、光導波路１１８の光信号レベルは「１」レベルとなるいわゆるｅｘＯＲ（排他的論理和）動作を意味する。
なお光ｅｘＯＲ回路として動作する波長変換素子１１５の動作速度が、入力する光信号の伝送速度よりも遅く、「０」または「１」の判定を光信号の平均値で行うようにしている。もちろん、動作速度の速い波長変換素子を用いてもよい。
【００２８】
従って光導波路１１８の光信号レベルを常に「０」レベルとすることは、光導波路１１３と光導波路１１４を伝搬する光信号がまったく等しいことになり、出力用光ファイバ１１１を伝搬する偏波成分１２１と偏波成分１２２との間に位相遅延がないことを意味する。
【００２９】
受光器１１９は受光した光強度に応じた電気信号を出力するので、受光器１１９から出力される電気信号の強度を最小にするように（つまり受光した光強度を最小にするように）、制御系１２０にて偏波コントローラ１０５による入力光パルス１０２に対する偏波状態を制御することで、偏波モード分散を最小にするように、すなわち偏波成分１２１と偏波成分１２２の伝搬遅延の差を最小にするように調整する。このような制御動作をすることにより、波形整形された光パルス１２３を得ることができる。
【００３０】
なお、図２に示すように、光源１１６を光導波路１１７に接続して、波長変換素子１１５において、光パルス（ＴＥ偏波成分，ＴＭ偏波成分）と、光源１１６からの光との進行方向が逆方向になるようにしても、図１と同様な動作が行われる。
【００３１】
なお、図１及び図２の実施の形態では、以下のような望ましくない状態になる可能性がある。すなわち偏波コントローラ１０５を制御する際に、偏波成分１０３を光導波路１１３に、偏波成分１０４を光導波路１１４に分離する望ましい状態Ａだけでなく、偏波成分１０３の半分の光出力パワーと偏波成分１０４の半分の出力パワーを光導波路１１３に出力し、残りの偏波成分１０３，１０４の半分の光出力パワーを光導波路１１４に出力した上に、偏波成分１０３，１０４の偏波方向を光ファイバ１０６の偏波モード分散が０になる方向（最も速く進む方向と最も遅く進む方向のちょうど真ん中４５度の角度）に合わせてしまう、望ましくない状態Ｂになる可能性がある。このような不具合を解消するには、次に示す第２の実施の形態を採用すればよい。
【００３２】
［第２の実施の形態］
図３は本発明の第２の実施の形態に係る偏波モード分散抑制装置を示す。同図において、２０１は入力用光ファイバ、２０２は入力光パルス、２０３は入力光パルス２０２のＴＥもしくはＴＭ偏波成分、２０４は入力光パルス２０２のＴＭもしくはＴＥ偏波成分、２０５は偏波コントローラ、２０６は偏波モード分散のとくに大きい光ファイバで、例えば偏波面保持光ファイバ、２０７はＴＥもしくはＴＭ偏波成分、２０８はＴＭもしくはＴＥ偏波成分、２０９は光カプラ、２１０は光導波路、２１１は出力用光ファイバ、２１２は偏波スプリッタ、２１３，２１４は光導波路、２１５は相互位相変調型の波長変換素子、２１６は波長変換素子２１５の光源、２１７，２１８は光導波路、２１９は受光器、２２０は偏波コントローラ２０５の制御系、２２３は波形整形された光パルス、２２１は光パルス２２３のＴＥもしくはＴＭ偏波成分、２２２は光パルス２２３のＴＭもしくはＴＥ偏波成分である。これらの２０１〜２２３は、図１に示すものと同様であり、動作原理も同様である。
【００３３】
そして、偏波コントローラ２０５と、偏波モード分散の特に大きい光ファイバ（偏波面保持光ファイバ）２０６とにより、偏波モード分散補償器を構成している。
【００３４】
第２の実施の形態では、更に、光カプラ２２４、偏波スプリッタ２２５、光導波路２２６，２２７、相互位相変調型の波長変換素子２２８、光源２２９、光導波路２３０，２３１、受光器２３２を具備することで、第１の実施の形態における不具合を解消する。
【００３５】
ここで光信号の一部を、偏波コントローラ２０５と光ファイバ２０６との間に配置した光カプラ２２４によって分岐し、偏波スプリッタ２２５によって、光路長が等しい光導波路２２６，２２７に分岐したうえで波長変換素子２２８に入力する。上述したのと同様に波長変換素子２２８はｅｘＯＲ回路として動作する。
【００３６】
ここで望ましい状態Ａのときには、受光器２３２においては偏波成分２０３，２０４の光信号レベルは等しくなく、受光器２１９においては偏波成分２０３，２０４の光信号レベルは等しい。すなわち、受光器２１９を最小に調整したときに、受光器２３２が最小でなければ、状態Ａであることがわかる。一方、望ましくない状態Ｂでは、受光器２１９を最小にしたとき、受光器２３２も同様に最小になってしまう。この状態は望ましくない状態であるので、制御器２２０により偏波コントローラ２０５による入力光パルス２０２に対する偏波状態を更に調整し、状態Ａになるように調整する。
【００３７】
なお、図３において、光源２１６を光導波路２１７に接続したり、光源２２９を光導波路２３０に接続するようにしてもよい。
【００３８】
ところで、図１〜図３に示す第１及び第２の実施の形態では、以下のような望ましくない状態になる可能性がある。すなわち、入力用光ファイバ１０１（２０１）に入力されるＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分の光強度が等しい、もしくは光強度差が小さい（例えば５ｄＢ程度）場合にはｅｘＯＲ動作が正常動作し、偏波モード分散の抑制を行うことができるが、光強度差が５ｄＢ以上になると光強度が強い方の偏波成分のみ引きずられ、ｅｘＯＲ回路（波長変換素子１１５（２１５））が正常動作しない可能性がある。
【００３９】
実際の光伝送路においては、両偏波成分の強度差は大きく、時として２０ｄＢにも達することがある。このときには、図１〜図３に示す第１及び第２の実施の形態にかかる偏波モード分散抑制装置では、偏波モード分散を抑制することはできない。このようにＴＥ／ＴＭ偏波成分の強度差が大きい場合には、次に示す第３の実施の形態を採用すればよい。
【００４０】
［第３の実施の形態］
図４は本発明の第３の実施の形態にかかる偏波モード分散抑制装置を示す。同図において、３０１は入力用光ファイバ、３０２は入力光パルス、３０３は入力光パルス３０２のＴＥもしくはＴＭ偏波成分、３０４は入力光パルス３０２のＴＭもしくはＴＥ偏波成分、３０５は偏波コントローラ、３０６は偏波モード分散の特に大きい光ファイバで、例えば偏波面保持光ファイバ、３０７はＴＥもしくはＴＭ偏波成分、３０８はＴＭもしくはＴＥ偏波成分、３０９は１入力２出力の光カプラ、３１０は光導波路、３１１は出力用光ファイバ、３１２は偏波スプリッタ、３１３，３１４は偏波用光導波路、３１５は相互位相変調型の波長変換素子、３１６は波長変換素子３１５の光源、３１７，３１８は光導波路、３１９は平均出力のみを検知する受光器、３２０は偏波コントローラ３０５の制御系、３２３は波形整形された光パルス、３２１は光パルス３２３のＴＥもしくはＴＭ偏波成分、３２２は光パルス３２３のＴＭもしくはＴＥ偏波成分である。
【００４１】
更に、光導波路３１３に備えた（介装した）光レベル調整器３２４と、光導波路３１４に備えた（介装した）光レベル調整器３２５とを有する。光レベル調整器３２４，３２５は、入力される光の強度が異なっていても、出力する光の強度を一定範囲内の強度にして出力する機能を有している。その具体的特性は、図５を参照して後述する。
【００４２】
そして、偏波コントローラ３０５と、偏波モード分散の特に大きい光ファイバ（偏波面保持光ファイバ）３０６とにより、偏波モード分散補償器を構成している。
【００４３】
図４に示す偏波モード分散抑制装置では、遅延した偏波成分３０３が偏波面保持光ファイバ３０６の速く進む方向に、先行している偏波成分３０４が偏波面保持光ファイバ３０６の遅く進む方向に入力するように、制御系３２０にて偏波コントローラ３０５を制御することにより、入力光パルス３０２の偏波状態を調整して、偏波モード分散を抑制している。
【００４４】
ここで光信号の一部を光カプラ３０９で分岐して、その偏波成分を偏波スプリッタ３１２でさらに分岐する。この結果、偏波用光導波路３１３にはＴＥもしくはＴＭ偏波成分が、偏波用光導波路３１４にはＴＭもしくはＴＥ偏波成分が出力される。ここで、偏波用光導波路３１３と偏波用光導波路３１４の光路長を等しくしたうえで、波長変換素子３１５の信号入力ポートに、ＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分が個別に入力する。
【００４５】
波長変換素子３１５は相互位相変調型の波長変換素子であり、偏波用光導波路３１３，３１４の双方の光強度が「０」レベルのときには光源３１６からの連続光を光導波路３１７に出力する。すなわち、このとき出力側の光導波路３１８は「０」レベルである。
一方、偏波用光導波路３１３または偏波用光導波路３１４の光強度のうちのどちらか一方だけが「１」レベルになると、波長変換素子３１５の原理により出力側の光導波路３１８の光強度は「１」レベルとなる。
さらに偏波用光導波路３１３，３１４の双方の光強度が「１」レベルのとき、双方が打ち消し合って、出力側の光導波路３１８の光強度は「０」レベルとなる。
【００４６】
光レベル調整器３２４を通過して波長変換素子３１５に入力される偏波成分の光強度と、光レベル調整器３２５を通過して波長変換素子３１５に入力される偏波成分の光強度は、一定範囲内の強度になっており、ほぼ一定である。
【００４７】
したがって、偏波スプリッタ３１２にて分岐して、偏波用光導波路３１３，３１４に入力したＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分の光強度差が大きい場合であっても、光レベル調整器３２４を通過して波長変換素子３１５に入力される偏波成分の光強度と、光レベル調整器３２５を通過して波長変換素子３１５に入力される偏波成分の光強度は、ほぼ等しくなるため、
▲１▼偏波用光導波路３１３に入力された偏波成分と、偏波用光導波路３１４に入力された偏波成分との入力タイミングが等しいときには、光導波路３１８の光強度は「０」レベルとなり、
▲２▼偏波用光導波路３１３に入力された偏波成分と、偏波用光導波路３１４に入力された偏波成分との入力タイミングが等しくないときには、光導波路３１８の光強度は「１」レベルとなる。
つまり、偏波スプリッタ３１２にて分岐して偏波用光導波路３１３，３１４に入力したＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分の光強度に大きな差があった場合でも、波長変換素子３１５における、ｅｘＯＲ動作を確保することができる。
【００４８】
受光器３１９は受光した光強度に応じた電気信号を出力するので、受光器３１９から出力される電気信号の強度を最小にするように（つまり受光した光強度を最小にするように）、制御系３２０にて偏波コントローラ３０５による入力光パルス３０２に対する偏波状態を制御することで、偏波モード分散を最小にするように、すなわち偏波成分３２１と偏波成分３２２の伝搬遅延の差を最小にするように調節する。このような制御動作をすることにより、波形成形された光パルス３２３を得ることができる。しかも、偏波成分３０３と偏波成分３０４の光強度差が大きくても、ｅｘＯＲ動作を確保することができるので、波形成形された光パルス３２３を得ることができる。
【００４９】
なお、図４において、光源３１６を光導波路３１７に接続するようにしてもよい。
【００５０】
［光レベル調整器の特性］
図５は、第３の実施の形態における光レベル調整器３２４，３２５の特性を示す特性図であって、具体的には増幅度２０ｄＢ、飽和出力３ｄＢｍの半導体光増幅器の光入力に対する光出力を図示したものである。同図により、−２０ｄＢｍを越えるいかなる光強度に対しても、出力強度は０〜＋３ｄＢｍの範囲に収まる。すなわち例えば、入力される光強度が−２０ｄＢｍと０ｄＢｍのように２０ｄＢを越える光強度差が存在しても、光レベル調整の結果、出力する光強度を０〜＋３ｄＢｍと３ｄＢの範囲に収めることができる。
【００５１】
なお通常、半導体光増幅器をこのように光レベル調整器として用いると信号のパターンによって増幅度が変化するいわゆるパターン効果による波形歪みが問題となるが、本発明においては受光器３１９における平均出力のみを検知するため、波形が歪んでも問題にならない。
【００５２】
なお、半導体光増幅器１段で増幅度２０ｄＢの達成が困難な場合には、半導体光増幅器を２段、３段とカスケード接続しても構わない。
また、入力される光の強度が低い光伝送システムに用いる場合には、増幅度が高い光増幅器を採用し、入力される光の強度が高い光伝送システムに用いる場合には、増幅度が低い光増幅器を採用する。
また、半導体光増幅器の代わりに、光ファイバアンプ等を用いて光レベル調整器を構成しても良い。
【００５３】
［第４の実施の形態］
図６は本発明の第４の実施の形態にかかる偏波モード分散抑制装置を示す。この実施の形態では、図４に示す第３の実施の形態にかかる偏波モード分散抑制装置に、更に、受光器３２６，３２７と、制御回路３２８と、フィードバック回路３２９，３３０を付加した構成となっている。
【００５４】
受光器３２６には、光レベル調整器３２４を通過して波長変換素子３１５に入力される偏波成分が入力され、受光器３２６は、この偏波成分の強度に応じた電気信号を出力する。また、受光器３２７には、光レベル調整器３２５を通過して波長変換素子３１５に入力される偏波成分が入力され、受光器３２７は、この偏波成分の強度に応じた電気信号を出力する。制御回路３２８は、受光器３２６及び受光器３２７からの電気信号を監視することにより、偏波用光導波路３１３を介して波長変換素子３１５に入力される偏波光の強度、及び、偏波用光導波路３１４を介して波長変換素子３１５に入力される偏波光の強度をモニタすることができる。
【００５５】
そして、制御回路３２８は、両偏波光の強度の差が最小になるように、フィードバック回路３２９，３３０を介して、光レベル調整器３２４，３２５の増幅度を個別に調整している。つまり、光強度が弱いときには光レベル調整器３２４，３２５の電流を増加することで増幅度を上げ、光強度が強いときには光レベル調整器３２４，３２５の電流を減少することで増幅度を下げる。このような光強度調整制御によって、偏波用光導波路３１３を介して波長変換素子３１５に入力される偏波光の強度と、偏波用光導波路３１４を介して波長変換素子３１５に入力される偏波光の強度を、より厳密に一致させることができ、更に確実に偏波モード分散の制御が可能になる。
【００５６】
［第５の実施の形態］
図７は本発明の第５の実施の形態に係る偏波モード分散抑制装置を示す。図７において、４０１は入力用光ファイバ、４０２は入力光パルス、４０３は入力光パルス４０２のＴＥもしくはＴＭ偏波成分、４０４は入力光パルス４０２のＴＭもしくはＴＥ偏波成分、４０５は偏波スプリッタ、４０６，４０７は光導波路、４０８は光導波路４０６に介装された可変位相遅延線、４０９は光合波器、４１１，４１２は光カプラ、４１３は相互位相変調型の波長変換素子、４１４は波長変換素子４１３の光源、４１５，４１６は光導波路、４１７は受光器、４１８は可変位相遅延線４０８の制御系、４１９は出力用光ファイバ、４２２は波形整形された光パルス、４２０は光パルス４２２のＴＥもしくはＴＭ偏波成分、４２１は光パルス４２２のＴＭもしくはＴＥ偏波成分である。
【００５７】
本実施の形態では、偏波スプリッタ４０５と、光導波路４０６，４０７と、可変位相遅延線４０８と光合波器４０９とにより、偏波モード分散補償器を構成している。
【００５８】
図７に示す第５の実施の形態では、入力光パルス４０２を偏波スプリッタ４０５にて分岐することにより、遅延した（もしくは先行した）偏波成分４０３を光導波路４０６に、偏波成分４０４を光導波路４０７に分岐すると共に、遅延した（もしくは先行した）偏波成分４０３の光路長を短く（もしくは長く）するよう可変位相遅延線４０８を調整することで、偏波モード分散を抑制する方式である。
【００５９】
ここで光カプラ４１１，４１２によって一部の光信号を分岐し、同一光路長の光導波路を経て波長変換素子４１３に入力する。前述のように波長変換素子４１３はｅｘＯＲ回路として動作するので、光導波路４１６の出力値を最小にするように制御系４１８にて可変位相遅延線４０８による位相遅延量を制御することで、偏波モード分散を最小にするように、すなわち偏波成分４２０と偏波成分４２１の伝搬遅延の差を最小にし、波形整形された光パルス４２２を得る。
【００６０】
なお、図８に示すように、光源４１４を光導波路４１５に接続して、波長変換素子４１３において、光パルス（ＴＥ偏波成分，ＴＭ偏波成分）と、光源４１４からの光との進行方向が逆方向になるようにしても、図７と同様な動作が行われる。
【００６１】
しかしながら、図７及び図８に示す第５の実施の形態では、偏波成分４０３が光導波路４０６に、偏波成分４０４が光導波路４０７にうまく分岐するような偏波状態にあるとは限らないという不具合がある。このような不具合を解消するには、次に示す第６の実施の形態を採用すればよい。
【００６２】
［第６の実施の形態］
図９は本発明の第６の実施の形態に係る偏波モード分散抑制装置を示す。図６において、４０１は入力用光ファイバ、４０２は入力光パルス、４０３は入力光パルス４０２のＴＥもしくはＴＭ偏波成分、４０４は入力光パルス４０２のＴＭもしくはＴＥ偏波成分、４０５は偏波スプリッタ、４０６，４０７は光導波路、４０８は光導波路４０６に介装された可変位相遅延線、４０９は光合波器、４１１，４１２は光カプラ、４１３は相互位相変調型の波長変換素子、４１４は波長変換素子４１３の光源、４１５，４１６は光導波路、４１７は受光器、４１８は可変位相遅延線４０８の制御系、４１９は出力用光ファイバ、４２２は波形整形された光パルス、４２０は光パルス４２２のＴＥもしくはＴＭ偏波成分、４２１は光パルス４２２のＴＭもしくはＴＥ偏波成分である。これらの４０１〜４２２は、図８に示すものと同様であり、動作原理も同様である。
【００６３】
そして、本実施の形態では、偏波スプリッタ４０５と、光導波路４０６，４０７と、可変位相遅延線４０８と光合波器４０９とにより、偏波モード分散補償器を構成している。
【００６４】
第６の実施の形態では、更に、光カプラ４２３，４２４、受光器４２５，４２６、偏波コントローラ４２７、制御系４２８を具備することで、第５の実施の形態における不具合を解消する。すなわち、光導波路４０６，４０７を伝搬する光信号の一部を光カプラ４２３，４２４にて分岐し、分岐した光信号の強度を受光器４２５，４２６で測定し、その強度の差が最小になるように、制御系４２８にて偏波コントローラ４２７による入力光パルス４０２に対する偏波状態を制御することで、偏波成分４０３が光導波路４０６に、偏波成分４０４が光導波路４０７にうまく分岐するような偏波状態にすることができる。
【００６５】
なお、図９において、光源４１６を光導波路４１５に接続するようにしてもよい。
【００６６】
本発明で特筆すべきことは、図１〜図９における位相変調型波長変換素子１１５，２１５，２２８，３１５，４１３がいずれも入力信号に追従しなくてもいい点である。すなわち、ｅｘＯＲ動作が１ビット１ビットに追従する必要はなく、平均値として検出できればよい。同様のことは受光器１１９，２１９，２３２，３１９，３２６，３２７，４１７，４２５，４２６にも言える。すなわち本発明の構成はいずれも光信号の平均出力パワーで動作するので、ビットレートに依存しない。また１０１０信号が連続しても、フィードバック系に影響を与えない。さらには安価な低速な受光器を使うことができる。
【００６７】
〔偏波モード分散補償器の他の例〕
上述した実施の形態では、偏波モード分散補償器として、
（イ）偏波コントローラ（偏波ローテータ）と、偏波モード分散の特に大きい光ファイバ（例えば偏波面保持光ファイバ）との組合せ（図１〜図４，図６参照）や、
（ロ）偏波スプリッタと、２本の光導波路と、一方の光導波路に介装した可変位相遅延線と、光合波器との組合せ（図７〜図９）を採用しているが、
偏波モード分散補償器としては他の種類の物も採用することができる。以下に他の偏波モード分散補償器を説明する。
【００６８】
〔ＰＬＣ（プレーナ光波回路）を使った偏波モード分散補償器〕
ＰＬＣ（シリコン基板上の石英系導波路：プレーナ光波回路）を使った偏波モード分散補償器を、図１０を参照して説明する。このタイプの偏波モード分散補償器は、T.Saida et al.,"planar Lightwave Circuit Polarization Mode Compensator",ECOC’2001,Amsterdamに開示されており、２つの偏波スプリッタ５０１，５０２と、２つの半波長板５０３，５０４と、２つの位相調整領域５０５，５０６と、２つの可変カプラ５０７，５０８と、１つの偏波遅延領域５０９とにより構成されている。つまり、第１の偏波スプリッタ５０１と、第１の位相調整領域５０５と、第１の可変カプラ５０７と、第２の位相調整領域５０６と、第２の可変カプラ５０８と、偏波遅延領域５０９と、第２の偏波スプリッタ５０２がこの順に直列的に接続されて構成されている。
【００６９】
偏波スプリッタ５０１，５０２は対称型のマッハ・ツェンダ干渉計の一方の導波路にアモルファスシリコンＡＳ１，ＡＳ２を、他方の導波路にヒータＨ１，Ｈ２を備えて構成されたものであり、ＴＥ・ＴＭ偏波を分離または結合する。
【００７０】
可変カプラ５０７，５０８も同じく対称型のマッハ・ツェンダ干渉計の構造をとり、両方の導波路に備えたヒータＨ７−１，Ｈ７−２，Ｈ８−１，Ｈ８−２に加える電力を調整することで、光信号の分岐比を変化させることができる。
【００７１】
位相調整領域５０５，５０６も同じく対称型のマッハ・ツェンダ干渉計の構造をとり、各導波路にヒータＨ５−１，Ｈ５−２，Ｈ６−１，Ｈ６−２を備えており、光信号の位相を変化させる。
【００７２】
半波長板５０３は、位相調整領域５０５の下側の導波路のうち、ヒータＨ５−１よりも入力側の位置に介装されており、半波長板５０４は、偏波遅延領域５０９の短い方の導波路に介装されている。半波長板５０３，５０４はＴＥ偏波をＴＭ偏波に、ＴＭ偏波をＴＥ偏波へと逆転する機能を持つ。
【００７３】
偏波遅延領域５０９は２つの長さの異なる導波路からなり、両者を伝搬する光信号の伝搬遅延の差は２０ｐｓに設定されている。
【００７４】
図１０に示す偏波モード分散補償器は、以下のように動作する。入力された光信号は第１の偏波スプリッタ５０１によってＴＥ偏波とＴＭ偏波に分離される。さらにＴＭ偏波は半波長板５０３によってＴＥ偏波に変換される。すなわち、入力信号はＴＥ偏波成分と、ＴＭ偏波成分（但し偏光はＴＥ偏波）に分離される。
【００７５】
このＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分を、２つの位相調整領域５０５，５０６と２つの可変カプラ５０７，５０８に導波させる。ここで、各ヒータＨ５−１，Ｈ５−２，Ｈ６−１，Ｈ６−２，Ｈ７−１，Ｈ７−２，Ｈ８−１，Ｈ８−２に加える電力を調整し（この結果、発熱量を調整し）、位相調整領域５０５，５０６の位相と可変カプラ５０７，５０８の分岐比を変化させることで、ＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分（ただし偏光はＴＥ成分）の比を自由に変化させることができる（これは、上記（イ）のタイプの偏波モード分散補償器において、偏波コントローラを調整することで、ＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分の比を変化させることに対応する）。
【００７６】
その後、ＴＥ偏波成分は偏波遅延領域５０９の長い方の導波路に、ＴＭ偏波成分（偏光はＴＥ偏波）は短い方の導波路に入力される。導波路の伝搬時間の差は２０ｐｓであるので、ＴＥ偏波成分が２０ｐｓ遅れることになる（これは上記（イ）のタイプの偏波モード分散補償器において、偏波面保持光ファイバを用いて一方の偏波成分を他方の偏波成分に比べて遅延させることに対応する）。
【００７７】
なお、ＴＭ偏波成分（ＴＥ偏光）は半波長板５０４によって再びＴＭ偏波に戻され、ＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分を偏波スプリッタ５０２によって結合して出力する。
【００７８】
本構成は基本的に、偏波コントローラ（偏波ローテータ）と偏波面保持光ファイバによって偏波モード分散を補償する、上記（イ）のタイプの偏波モード分散補償器と等しい。即ち、位相調整領域５０５と可変カプラ５０７が偏波コントローラに、偏波遅延領域５０９が偏波面保持光ファイバに相当する。
【００７９】
〔ＬＮを使った偏波モード分散補償器〕
ＬＮ（リチウムナイオブレート、LiNbO3）を使った偏波モード分散補償器を、図１１を参照して説明する。このタイプの偏波モード分散補償器は、R.Noe et al .,"Integrated optical LiNbO3 distributed polarization mode dispersion compensator in 20 Gb/s transmission system"Electronics Letters,vol.35,no.8,pp.652-654,1999に開示されており、光信号が伝搬する光導波路６００の上に、電圧Ｖ１を印加する櫛型電極６０１ａ，６０１ｂと、０Ｖのアース電極６０２と、電圧Ｖ２を印加する櫛型電極６０３ａ，６０３ｂを順に配置したものである。つまり、櫛型電極６０３ａ，６０１ａ，６０３ｂ，  ６０１ｂがこの順に配列され、これら櫛型電極６０３ａ，６０１ａ，６０３ｂ，６０１ｂの間（櫛型電極の相互間および各櫛の間）にアース電極６０２が配置されている。
【００８０】
光信号のビート長をΛとしたとき、櫛型電極間の間隔を、図１１のようにΛ／４と３Λ／４となるようにする。ＬＮ基板としてはＸ軸方向にカットし、Ｙ軸方向に光信号が伝搬するものを利用する。Ｖ１，Ｖ２に±６９Ｖの電圧を印加することで、光信号の偏波を±４５度回転することができる。ＬＮ導波路には０．２６ｐｓ／ｍｍの偏波モード分散があるので、光信号を回転することで光信号の偏波モード分散をわずかに変えることができる。Noe らは、Λ／４と３Λ／４の間隔を持つ櫛型電極２つを１組として、７３組を縦列接続することによって４３ｐｓの偏波モード分散補償に成功している。挿入損は約７ｄＢである。
【００８１】
なお、上述した他にも、偏波モード分散補償器は各種存在するが、これらの偏波モード分散補償器を組み込んで、本発明の偏波モード分散抑制装置を構成することができる。
【００８２】
例えば図１における偏波コントローラ１０５と光ファイバ１０６による偏波モード分散補償器の代わりに、上述した各種の偏波モード分散補償器を採用することにより、本発明の偏波モード分散抑制装置を構成することができる。
また例えば図７における偏波スプリッタ４０５と、光導波路４０６，４０７と、可変位相遅延線４０８と、光合波器４０９とによる偏波モード分散補償器の代わりに、上述した各種の偏波モード分散補償器を採用することにより、本発明の偏波モード分散抑制装置を構成することができる。
【００８３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ビットレートを変更することができ、１０符号が連続してもフィードバック系に影響を与えず、さらに低速な受光器でも構成が可能な偏波モード分散抑制装置を提供することができる。
【００８４】
また、本発明によれば、ＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分との強度差が大きい場合にもｅｘＯＲ回路が正常に動作し、偏波モード分散を抑制することが可能な偏波モード分散抑制装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る偏波モード分散抑制装置を示す構成図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る偏波モード分散抑制装置の変形例を示す構成図。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る偏波モード分散抑制装置を示す構成図。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る偏波モード分散抑制装置を示す構成図。
【図５】第３の実施の形態における光レベル調整器の特性を示す特性図
【図６】本発明の第４の実施の形態に係る偏波モード分散抑制装置を示す構成図。
【図７】本発明の第５の実施の形態に係る偏波モード分散抑制装置を示す構成図。
【図８】本発明の第５の実施の形態に係る偏波モード分散抑制装置の変形例を示す構成図。
【図９】本発明の第６の実施の形態に係る偏波モード分散抑制装置を示す構成図。
【図１０】ＰＬＣを使った偏波モード分散補償器を示す構成図。
【図１１】ＬＮを使った偏波モード分散補償器を示す構成図。
【図１２】偏波モード分散を説明する説明図。
【図１３】従来の偏波モード分散抑制装置を示す構成図。
【符号の説明】
１０１は入力用光ファイバ、
１０２は入力光パルス、
１０３，１０４は偏波成分、
１０５は偏波コントローラ、
１０６は偏波モード分散のとくに大きい光ファイバで、例えば偏波面保持光ファイバ、
１０７，１０８は偏波成分、
１０９は光カプラ、
１１０は光導波路、
１１１は出力用光ファイバ、
１１２は偏波スプリッタ、
１１３，１１４は光導波路、
１１５は相互位相変調型の波長変換素子、
１１６は光源、
１１７，１１８は光導波路、
１１９は受光器、
１２０は制御系、
１２１，１２２は偏波成分、
１２３は波形整形された光パルス、
２０１は入力用光ファイバ、
２０２は入力光パルス、
２０３，２０４は偏波成分、
２０５は偏波コントローラ、
２０６は偏波モード分散のとくに大きい光ファイバで、例えば偏波面保持光ファイバ、
２０７，２０８は偏波成分、
２０９は光カプラ、
２１０は光導波路、
２１１は出力用光ファイバ、
２１２は偏波スプリッタ、
２１３，２１４は光導波路、
２１５は相互位相変調型の波長変換素子、
２１６は光源、
２１７，２１８は光導波路、
２１９は受光器、
２２０は制御系、
２２１，２２２は偏波成分、
２２３は波形整形された光パルス、
２２４は光カプラ、
２２５は偏波スプリッタ、
２２６，２２７は光導波路、
２２８は相互位相変調型の波長変換素子、
２２９は光源、
２３０，２３１は光導波路、
２３２は受光器、
３０１は入力用光ファイバ、
３０２は入力光パルス、
３０３，３０４は偏波成分、
３０５は偏波スプリッタ、
３０６は偏波面保持光ファイバ、
３０７，３０８は偏波成分、
３０９は光カプラ、
３１０は光導波路、
３１１は出力用光ファイバ、
３１２は偏波スプリッタ、
３１３，３１４は偏波用光導波路、
３１５は波長変換素子、
３１６は光源、
３１７，３０８は光導波路、
３１９は受光器、
３２０は制御系、
３２１，３２２は偏波成分、
３２３は波形整形された光パルス、
３２４，３２５は光レベル調整器、
３２６，３２７は受光器、
３２８は制御回路、
３２９，３３０はフィードバック回路、
４０１は入力用光ファイバ、
４０２は入力光パルス、
４０３，４０４は偏波成分、
４０５は偏波スプリッタ、
４０６，４０７は光導波路、
４０８は可変位相遅延線、
４０９は光合波器、
４１１，４１２は光カプラ、
４１３は相互位相変調型の波長変換素子、
４１４は光源、
４１５，４１６は光導波路、
４１７は受光器、
４１８は制御系、
４１９は出力用光ファイバ、
４２０，４２１は偏波成分、
４２２は波形整形された光パルス、
４２３，４２４は光カプラ、
４２５，４２６は受光器、
４２７は偏波コントローラ、
４２８は制御系、
５０１，５０２は偏波スプリッタ、
５０３，５０４は半波長板、
５０５，５０６は位相調整領域、
５０７，５０８は可変カプラ、
５０９は偏波遅延領域、
６０１ａ，６０１ｂ，，６０３ａ，６０３ｂは櫛型電極、
６０２ａ〜６０２ｄはアース電極、
１００１は光ファイバ、
１００２は入力光パルス、
１００３，１００４，１００５，１００６は偏波成分、
１００７は光パルスである。
【図１】
0003664305.tif 000002
【図２】
0003664305.tif 000003
【図３】
0003664305.tif 000004
【図４】
0003664305.tif 000005
【図５】
0003664305.tif 000006
【図６】
0003664305.tif 000007
【図７】
0003664305.tif 000008
【図８】
0003664305.tif 000009
【図９】
0003664305.tif 000010
【図１０】
0003664305.tif 000011
【図１１】
0003664305.tif 000012
【図１２】
0003664305.tif 000013
【図１３】
0003664305.tif 000014