(57)【要約】【課題】本発明の目的は、通信の断絶を発生させずに光信号の再配置を実現することができる光通信方法、光送信器、光受信器、信号分離回路、及び光通信システムを提供することである。【解決手段】本発明は、周波数軸上に配列された光周波数領域で光信号を伝送する光通信方法であって、第一光周波数領域で現在伝送中のオリジナル光信号と同一データで変調したコピー光信号を他の光信号が未使用である退避光周波数領域に生成し、前記オリジナル光信号とともに前記コピー光信号も伝送する第一重複伝送ステップと、前記オリジナル光信号の伝送を停止した後、前記コピー光信号と同一データで変調した再配置光信号を他の光信号が未使用である所望の第二光周波数領域に生成し、前記コピー光信号とともに前記再配置光信号も伝送する第二重複伝送ステップと、前記コピー光信号の伝送を停止する再配置完了ステップと、を順に行う。【選択図】図５
2014017651.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数軸上に配列された光周波数領域で光信号を伝送する光通信方法であって、
第一光周波数領域で現在伝送中のオリジナル光信号と同一データで変調したコピー光信号を他の光信号が未使用である退避光周波数領域に生成し、前記オリジナル光信号とともに前記コピー光信号も伝送する第一重複伝送ステップと、
前記オリジナル光信号の伝送を停止した後、前記コピー光信号と同一データで変調した再配置光信号を他の光信号が未使用である所望の第二光周波数領域に生成し、前記コピー光信号とともに前記再配置光信号も伝送する第二重複伝送ステップと、
前記コピー光信号の伝送を停止する再配置完了ステップと、
を順に行う光通信方法。
【請求項２】
出力する光の光周波数を可変できるオリジナル信号用光源と、
光周波数が前記オリジナル光信号用光源が出力する光と異なる光を出力するコピー光信号用光源と、
前記オリジナル信号用光源からの光と前記コピー光信号用光源からの光を合波する光合波器と、
前記光合波器が出力する光を送信用データで変調する光変調器と、
前記オリジナル信号用光源に対しては出力する光の光周波数を指定し、且つ光の出力及び停止を指示し、前記コピー光信号用光源に対しては光の出力及び停止を指示することで、請求項１に記載の光通信方法を行うように前記オリジナル信号用光源及び前記コピー光信号用光源を制御する送信側制御装置と、
を備える光送信器。
【請求項３】
同時に送信された、光周波数領域が切り替わるオリジナル光信号、及び前記オリジナル光信号と同一データで変調した退避光周波数領域のコピー光信号を受信する光受信器であって、
前記オリジナル光信号と前記コピー光信号の受信に使用するそれぞれの局部発振光を出力する局部発振光源と、
光伝送路からの前記オリジナル光信号と前記コピー光信号、及び前記局部発振光源からの前記局部発振光が入力される光９０度ハイブリッドと、
前記オリジナル光信号と前記コピー光信号の一方をホモダイン検波し、他方をヘテロダイン検波する検波部と、
前記オリジナル光信号の存否、前記オリジナル光信号の光周波数、前記コピー光信号の存否、及び前記コピー光信号の光周波数の情報を取得し、請求項１に記載の光通信方法を行うように前記局部発振光源、及び前記検波部を制御する受信側制御装置と、
を備える光受信器。
【請求項４】
同時に送信された、光周波数領域が切り替わるオリジナル光信号、及び前記オリジナル光信号と同一データで変調した退避光周波数領域のコピー光信号を受信する光受信器であって、
前記オリジナル光信号と前記コピー光信号の受信に使用するそれぞれの局部発振光を出力する局部発振光源と、
光伝送路からの前記オリジナル光信号と前記コピー光信号、及び前記局部発振光源からの前記局部発振光が入力される光９０度ハイブリッドと、
前記オリジナル光信号と前記コピー光信号をホモダイン検波し、前記光伝送路で生じた前記オリジナル光信号と前記コピー光信号との到達時間差を利用して、前記光９０度ハイブリッドの出力から前記オリジナル光信号に対応する電気信号と前記コピー光信号に対応する電気信号とを分離して取り出す信号分離回路と、
前記オリジナル光信号の存否、前記オリジナル光信号の光周波数、前記コピー光信号の存否、及び前記コピー光信号の光周波数の情報を取得し、請求項１に記載の光通信方法を行うように前記局部発振光源、及び前記信号分離回路を制御する受信側制御装置と、
を備える光受信器。
【請求項５】
請求項４に記載の光受信器が備える信号分離回路であって、
前記光９０度ハイブリッドのＸ偏波出力に対応する電気信号Ｒｘ、及び前記光９０度ハイブリッドのＹ偏波出力に対応する電気信号Ｒｙから出力信号Ｃｘ、出力信号Ｃｙ、出力信号Ｄｘ、及び出力信号Ｄｙを算出する演算手段を有しており、
前記演算手段は、
前記オリジナル光信号の波長分散に起因する波長劣化を補償する適応フィルタＡ−１、
前記コピー光信号の波長分散に起因する波長劣化を補償する適応フィルタＢ−１、
出力信号Ｃｘ及び出力信号Ｃｙに基づいて電気信号Ｒｘ及び電気信号Ｒｙから前記コピー光信号の波長分散に起因する波長劣化分を除去する適応フィルタＷ及び適応バタフライフィルタσ、
並びに、
出力信号Ｃｘ及び出力信号Ｃｙに基づいて電気信号Ｒｘ及び電気信号Ｒｙから前記オリジナル光信号の波長分散に起因する波長劣化分を除去する適応フィルタＶを含み、
出力信号Ｃｘ及び出力信号Ｃｙの二乗和である出力信号強度から２を減じた誤差信号ｅ及び出力信号Ｄｘ及び出力信号Ｄｙの二乗和である出力信号強度から２を減じた誤差信号ｇが０となるように適応フィルタＡ−１、適応フィルタＢ−１、適応フィルタＷ、適応フィルタＶ及び適応バタフライフィルタσの係数を更新することを特徴とする信号分離回路。
【請求項６】
同時に送信された、光周波数領域が切り替わるオリジナル光信号、及び前記オリジナル光信号と同一データで変調した退避光周波数領域のコピー光信号を受信する光受信器であって、
前記オリジナル光信号と前記コピー光信号の受信に使用するそれぞれの局部発振光を出力する局部発振光源と、
光伝送路からの前記オリジナル光信号と前記コピー光信号、及び前記局部発振光源からの前記局部発振光が入力される光９０度ハイブリッドと、
前記オリジナル光信号と前記コピー光信号をヘテロダイン検波する検波部と、
前記オリジナル光信号の存否、前記オリジナル光信号の光周波数、前記コピー光信号の存否、及び前記コピー光信号の光周波数の情報を取得し、請求項１に記載の光通信方法を行うように前記局部発振光源、及び前記検波部を制御する受信側制御装置と、
を備える光受信器。
【請求項７】
請求項２に記載の光送信器と、
請求項４に記載の光受信器と、
前記光送信器から前記光受信器へ光信号を伝搬する２経路の光伝送路と、
前記光送信器からの前記オリジナル光信号と前記コピー光信号とを分波して前記光伝送路のそれぞれの経路へ結合する波長選択スイッチと、
前記光伝送路の各経路の光信号を合波して前記光受信器へ結合する合波器と、
を備え、前記オリジナル光信号及び前記コピー光信号を用いたプロテクション方式を採用する光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号の帯域に応じた柔軟な信号配置を可能とするフレキシブルグリッドを実現する光通信方法、光送信器、光受信器、信号分離回路、及び光通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
データ通信需要の増大に伴い、大容量トラヒックの伝送を可能とする光信号変調技術や光信号多重技術を用いた光伝送ネットワークが普及しつつある。一方で、光伝送ネットワーク全体として、光ファイバ伝送路の有する限られた周波数リソース（通信帯域）を有効に利用するための技術が重要である。
【０００３】
周波数リソースを有効に利用する方法として、光信号の周波数（波長）軸上の配置において、従来の固定周波数に対する信号配置ではなく、信号の帯域に応じた柔軟な信号配置を許容するフレキシブルグリッドが注目されている。図１に固定グリッドとフレキシブルグリッドの例を示す。従来の固定グリッドでは、狭帯域の信号に対しても、広帯域の信号と同等の周波数が割り当てられるために、未使用の周波数領域が存在し、光ファイバ伝送路の有する周波数リソースを有効に利用することができない。一方、フレキシブルグリッドを用いた場合では、信号帯域に応じた周波数が割り当てられるため、未使用の周波数領域を発生させることなく信号を配置することが可能となり、光ファイバ伝送路の有する周波数リソースを有効に利用することができる。
【０００４】
フレキシブルグリッドを用いた場合においても、未使用の周波数領域が発生してしまう場合が存在する。図２に示すように、フレキシブルグリッドを用いた場合では、信号帯域に応じた周波数が割り当てられるため、未使用の周波数領域を発生させることなく信号を配置することが可能となっている。しかし、通信需要がなくなり光パスが削除された場合、空いた周波数領域には、その周波数領域が収容可能な帯域を有する信号以外の信号（図では広帯域信号に相当）を収容することができず、結果として未使用の周波数領域が生じてしまう。フレキシブルグリッドにおいて発生してしまう未使用の周波数領域を有効に利用するためには、光信号の再配置が必要となる。図３に、光信号の再配置の例を示す。図が示すように、既に周波数軸上に割り当てられている光信号に対し再配置を行う、すなわち光信号の波長を変更することによって、未使用の周波数領域を有効に利用することが可能となる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｍ．Ｊｉｎｎｏ，  ｅｔ．ａｌ．，“Ｓｐｅｃｔｒｕｍ−Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ａｎｄ  Ｓｃａｌａｂｌｅ  Ｅｌａｓｔｉｃ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐａｔｈ  Ｎｅｔｗｏｒｋ：  Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，  Ｂｅｎｅｆｉｔｓ，  ａｎｄ  Ｅｎａｂｌｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ”，  ＩＥＥＥ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｍａｇａｚｉｎｅ，  Ｎｏｖｅｍｂｅｒ  ２００９  ｐｐ．６６−７３
【非特許文献２】Ｋ．Ｋｉｋｕｃｈｉ，“Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｃｏｈｅｒｅｎｔ  ｒｅｃｅｉｖｅｒ”，  ＬＥＯＳ２００８，ＭＣ２．２，２００８
【非特許文献３】Ｓ．Ｊ．Ｓａｖｏｒｙ，“Ｄｉｇｉｔａｌ  ｆｉｌｔｅｒｓ  ｆｏｒ  ｃｏｈｅｒｅｎｔ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｒｅｃｅｉｖｅｒｓ”，  Ｏｐｔｉｃｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ，  Ｖｏｌ．１６，  Ｎｏ．２，  ｐｐ．８０４−８１７，  Ｊａｎｕａｒｙ，２００８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、光信号の再配置、すなわち光信号の波長を変更するには、一度光信号を断絶して、改めて所望の波長の光信号を導通される必要がある。しかし、この方法では運用状態にある光信号を断絶する必要があるため、その間に通信を行うことができないという課題がある。
【０００７】
そこで、上記課題を解決すべく、本発明は、通信の断絶を発生させずに光信号の再配置を実現することができる光通信方法、光送信器、光受信器、信号分離回路、及び光通信システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、複数の異なる光周波数の光信号を一括受信を可能とし、空き光周波数に光信号を一時的に避難させ、そこから所望の光周波数へ当該光信号を移すこととした。
【０００９】
具体的には、本発明に係る光通信方法は、周波数軸上に配列された光周波数領域で光信号を伝送する光通信方法であって、
第一光周波数領域で現在伝送中のオリジナル光信号と同一データで変調したコピー光信号を他の光信号が未使用である退避光周波数領域に生成し、前記オリジナル光信号とともに前記コピー光信号も伝送する第一重複伝送ステップと、
前記オリジナル光信号の伝送を停止した後、前記コピー光信号と同一データで変調した再配置光信号を他の光信号が未使用である所望の第二光周波数領域に生成し、前記コピー光信号とともに前記再配置光信号も伝送する第二重複伝送ステップと、
前記コピー光信号の伝送を停止する再配置完了ステップと、
を順に行う。
【００１０】
本発明は、オリジナル光信号とコピー光信号とを一括受信した後にコピー光信号のみ受信することで通信の断絶を発生させずに光信号を一時的に避難させ、オリジナル光信号の光周波数を変更した後、再びオリジナル光信号とコピー光信号とを一括受信した後にオリジナル光信号のみ受信することで通信の断絶を発生させずに避難先から所望の光周波数へ移動させることで光周波数の再配置を行う。
【００１１】
従って、本発明は、通信の断絶を発生させずに光信号の再配置を実現することができる光通信方法を提供することができる。
【００１２】
上記光通信方法を実現する本発明に係る光送信器は、
出力する光の光周波数を可変できるオリジナル信号用光源と、
光周波数が前記オリジナル光信号用光源が出力する光と異なる光を出力するコピー光信号用光源と、
前記オリジナル信号用光源からの光と前記コピー光信号用光源からの光を合波する光合波器と、
前記光合波器が出力する光を送信用データで変調する光変調器と、
前記オリジナル信号用光源に対しては出力する光の光周波数を指定し、且つ光の出力及び停止を指示し、前記コピー光信号用光源に対しては光の出力及び停止を指示することで、請求項１に記載の光通信方法を行うように前記オリジナル信号用光源及び前記コピー光信号用光源を制御する送信側制御装置と、
を備える。
【００１３】
本光送信器は、２つの光源から光を合波した後に光変調を行うことで、同一データの光信号（オリジナル光信号、コピー光信号）を出力することができる。そして、送信側制御装置で各光源の出力を制御することで上記光通信方法の光周波数の再配置を行うことができる。
【００１４】
従って、本発明は、通信の断絶を発生させずに光信号の再配置を実現することができる光送信器を提供することができる。
【００１５】
上記光通信方法を実現する本発明に係る光受信器は、同時に送信された、光周波数領域が切り替わるオリジナル光信号、及び前記オリジナル光信号と同一データで変調した退避光周波数領域のコピー光信号を受信する光受信器であって、
前記オリジナル光信号と前記コピー光信号の受信に使用するそれぞれの局部発振光を出力する局部発振光源と、
光伝送路からの前記オリジナル光信号と前記コピー光信号、及び前記局部発振光源からの前記局部発振光が入力される光９０度ハイブリッドと、
前記オリジナル光信号と前記コピー光信号の一方をホモダイン検波し、他方をヘテロダイン検波する検波部と、
前記オリジナル光信号の存否、前記オリジナル光信号の光周波数、前記コピー光信号の存否、及び前記コピー光信号の光周波数の情報を取得し、請求項１に記載の光通信方法を行うように前記局部発振光源、及び前記検波部を制御する受信側制御装置と、
を備える。
【００１６】
本光受信器は、オリジナル光信号とコピー光信号の一方をホモダイン検波し、他方をヘテロダイン検波することでオリジナル光信号とコピー光信号を一括受信することができる。従って、本発明は、通信の断絶を発生させずに光信号の再配置を実現することができる光受信器を提供することができる。
【００１７】
上記光通信方法を実現する本発明に係る光受信器は、同時に送信された、光周波数領域が切り替わるオリジナル光信号、及び前記オリジナル光信号と同一データで変調した退避光周波数領域のコピー光信号を受信する光受信器であって、
前記オリジナル光信号と前記コピー光信号の受信に使用するそれぞれの局部発振光を出力する局部発振光源と、
光伝送路からの前記オリジナル光信号と前記コピー光信号、及び前記局部発振光源からの前記局部発振光が入力される光９０度ハイブリッドと、
前記オリジナル光信号と前記コピー光信号をホモダイン検波し、前記光伝送路で生じた前記オリジナル光信号と前記コピー光信号との到達時間差を利用して、前記光９０度ハイブリッドの出力から前記オリジナル光信号に対応する電気信号と前記コピー光信号に対応する電気信号とを分離して取り出す信号分離回路と、
前記オリジナル光信号の存否、前記オリジナル光信号の光周波数、前記コピー光信号の存否、及び前記コピー光信号の光周波数の情報を取得し、請求項１に記載の光通信方法を行うように前記局部発振光源、及び前記信号分離回路を制御する受信側制御装置と、
を備える。
【００１８】
本光受信器は、オリジナル光信号とコピー光信号をホモダイン検波するが、信号分離回路で光伝送路で生じたオリジナル光信号とコピー光信号との到達時間差を利用して、前記信号変換器の出力から前記オリジナル光信号に対応する電気信号と前記コピー光信号に対応する電気信号とを分離して取り出すことができる。従って、本発明は、通信の断絶を発生させずに光信号の再配置を実現することができる光受信器を提供することができる。
【００１９】
上記信号分離回路は、前記光受信器が備える信号分離回路であって、
前記光９０度ハイブリッドのＸ偏波出力に対応する電気信号Ｒｘ、及び前記光９０度ハイブリッドのＹ偏波出力に対応する電気信号Ｒｙから出力信号Ｃｘ、出力信号Ｃｙ、出力信号Ｄｘ、及び出力信号Ｄｙを算出する演算手段を有しており、
前記演算手段は、
前記オリジナル光信号の波長分散に起因する波長劣化を補償する適応フィルタＡ−１、
前記コピー光信号の波長分散に起因する波長劣化を補償する適応フィルタＢ−１、
出力信号Ｃｘ及び出力信号Ｃｙに基づいて電気信号Ｒｘ及び電気信号Ｒｙから前記コピー光信号の波長分散に起因する波長劣化分を除去する適応フィルタＷ及び適応バタフライフィルタσ、
並びに、
出力信号Ｃｘ及び出力信号Ｃｙに基づいて電気信号Ｒｘ及び電気信号Ｒｙから前記オリジナル光信号の波長分散に起因する波長劣化分を除去する適応フィルタＶを含み、
出力信号Ｃｘ及び出力信号Ｃｙの二乗和である出力信号強度から２を減じた誤差信号ｅ及び出力信号Ｄｘ及び出力信号Ｄｙの二乗和である出力信号強度から２を減じた誤差信号ｇが０となるように適応フィルタＡ−１、適応フィルタＢ−１、適応フィルタＷ、適応フィルタＶ及び適応バタフライフィルタσの係数を更新することを特徴とする。
【００２０】
上記光通信方法を実現する本発明に係る光受信器は、同時に送信された、光周波数領域が切り替わるオリジナル光信号、及び前記オリジナル光信号と同一データで変調した退避光周波数領域のコピー光信号を受信する光受信器であって、
前記オリジナル光信号と前記コピー光信号の受信に使用するそれぞれの局部発振光を出力する局部発振光源と、
光伝送路からの前記オリジナル光信号と前記コピー光信号、及び前記局部発振光源からの前記局部発振光が入力される光９０度ハイブリッドと、
前記オリジナル光信号と前記コピー光信号をヘテロダイン検波する検波部と、
前記オリジナル光信号の存否、前記オリジナル光信号の光周波数、前記コピー光信号の存否、及び前記コピー光信号の光周波数の情報を取得し、請求項１に記載の光通信方法を行うように前記局部発振光源、及び前記検波部を制御する受信側制御装置と、
を備える。
【００２１】
本光受信器は、オリジナル光信号とコピー光信号をヘテロダイン検波することで分離して取り出すことができる。従って、本発明は、通信の断絶を発生させずに光信号の再配置を実現することができる光受信器を提供することができる。
【００２２】
本発明に係る光通信システムは、前記光送信器と、前記光受信器と、
前記光送信器から前記光受信器へ光信号を伝搬する２経路の光伝送路と、
前記光送信器からの前記オリジナル光信号と前記コピー光信号とを分波して前記光伝送路のそれぞれの経路へ結合する波長選択スイッチと、
前記光伝送路の各経路の光信号を合波して前記光受信器へ結合する合波器と、
を備え、前記オリジナル光信号及び前記コピー光信号を用いたプロテクション方式を採用する。
【００２３】
本発明では、オリジナル光信号を現用系光信号としコピー光信号を予備系光信号とすることでプロテクションを構成することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、通信の断絶を発生させずに光信号の再配置を実現することができる光通信方法、光送信器、光受信器、信号分離回路、及び光通信システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】固定グリッドとフレキシブルグリッドを説明する図である。（ａ）は固定グリッドであり、狭帯域の信号に対しても、広帯域の信号と同等の周波数が割り当てられる。（ｂ）はフレキシブルグリッドであり、信号の帯域に応じた周波数が割り当てられることで、周波数リソースを効率的に利用できる。
【図２】フレキシブルグリッドの課題を説明する図である。（ａ）は初期状態である。信号の帯域に応じた周波数が割り当てられることで、周波数リソースを効率的に利用できている。（ｂ）は光パスを削除した状態である。通信需要がなくなったことにより光パスが削除された。当該空いた周波数領域には、広帯域信号を配置することができない。従って、未使用の周波数領域が発生している。
【図３】フレキシブルグリッドの課題を説明する図である。（ａ）は再配置前の状態である。未使用の周波数領域を利用するためには光信号の再配置が必要である。（ｂ）は再配置後の状態である。光信号の再配置を行うことで、未使用の周波数領域を利用することができる。
【図４】本発明に係る光通信方法を説明する図である。（ａ）は再配置前の状態である。（ｂ）は信号ｆ２が作成された状態である。まず、信号ｆ２用の周波数領域を用意する。そして、信号ｆ１と同じデータが重畳された信号ｆ２を当該周波数領域に作成する。
【図５】本発明に係る光通信方法を説明する図である。（ｃ）は信号ｆ１を削除し、信号ｆ３を生成した状態である。信号ｆ１を削除し、所望の光周波数（波長）を有する信号ｆ３を生成する。（ｄ）は光信号の再配置が完了した状態である。信号ｆ２を削除し、光信号の再配置が完了する。
【図６】本発明に係る光送信器の構成を説明する図である。
【図７】光受信器の構成を説明する図である。
【図８】本発明に係る光受信器の構成を説明する図である。
【図９】本発明に係る光受信器の構成を説明する図である。
【図１０】本発明に係る信号分離回路の構成を説明する図である。
【図１１】本発明に係る信号分離回路の構成を説明する図である。
【図１２】光受信器の構成を説明する図である。
【図１３】光送信器の構成を説明する図である。
【図１４】光受信器の構成を説明する図である。
【図１５】本発明に係る光受信器の構成を説明する図である。
【図１６】本発明に係る光通信システムの光送信器を説明する図である。
【図１７】本発明に係る光通信システムの光受信器を説明する図である。
【図１８】本発明に係る光通信システムの構成を説明する図である。
【図１９】本発明に係る光通信方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００２７】
［発明の概要と構成］
本発明は、コピー光信号を用いることで、断絶の発生しない光信号の再配置を実現する技術である。本発明は、周波数軸上に配列された光周波数領域で光信号を伝送する光通信方法であって、
第一光周波数領域で現在伝送中のオリジナル光信号と同一データで変調したコピー光信号を他の光信号が未使用である退避光周波数領域に生成し、前記オリジナル光信号とともに前記コピー光信号も伝送する第一重複伝送ステップと、
前記オリジナル光信号の伝送を停止した後、前記コピー光信号と同一データで変調した再配置光信号を他の光信号が未使用である所望の第二光周波数領域に生成し、前記コピー光信号とともに前記再配置光信号も伝送する第二重複伝送ステップと、
前記コピー光信号の伝送を停止する再配置完了ステップと、
を順に行う。
【００２８】
以下の説明において、オリジナル光信号を信号ｆ１及び信号ｆ３、コピー光信号を信号ｆ２としている。図４、図５及び図１９に、本発明における光信号の再配置の手順を示す。まず、光ファイバの有する通信帯域内に、コピー光信号用の周波数領域を確保する（図４（ａ）、図１９のステップＳ０１）。再配置前の信号ｆ１を導通させた状態で、信号ｆ１と同じデータが重畳されたコピー光信号（信号ｆ２）をコピー光信号用の周波数領域に導通させる。このとき、受信器は信号ｆ１と信号ｆ２の両方を同時に受信し、信号を復調する（図４（ｂ）、図１９の第一重複伝送ステップＳ０２）。次に、信号ｆ１を削除し、再配置先の周波数領域に再配置信号ｆ３を導通させる。このとき、受信器は信号ｆ２と信号ｆ３の両方を同時に受信し、信号を復調する（図５（ｃ）、図１９の第二重複伝送ステップＳ０３）。最後にコピー光信号である信号ｆ２を削除することで、光信号の再配置が完了する（図５（ｄ）、図１９の再配置完了ステップＳ０４）。ここで、コピー光信号用の周波数領域は必ずしも事前に決められた周波数領域である必要はなく、光信号の再配置を実施する際に他の信号の導通がない、空きの周波数領域を利用してもよい。
【００２９】
この方法を用いて断絶の発生しない光信号の再配置を実現するためには、信号ｆ１と信号ｆ２を、信号ｆ２と信号ｆ３を同時に受信し、データを復調する必要がある。すなわち、同一のデータが重畳された異なる波長の光信号を同時に受信し、データを復調しなければならない。これを実現する光送受信器構成を以下に示す。
【００３０】
図６は、本発明の光通信方法を実現するための光送信器１０１の構成を説明する図である。光送信器１０１は、出力する光の光周波数を可変できるオリジナル光信号用光源１１と、
光周波数がオリジナル光信号用光源１１が出力する光と異なる光を出力するコピー光信号用光源１２と、
オリジナル光信号用光源１１からの光とコピー光信号用光源１２からの光を合波する光合波器１３と、
光合波器１３が出力する光を送信用データで変調する光変調器１４と、
オリジナル光信号用光源１１に対しては出力する光の光周波数を指定し、且つ光の出力及び停止を指示し、コピー光信号用光源１２に対しては光の出力及び停止を指示することで、前記光通信方法を行うようにオリジナル光信号用光源１１及びコピー光信号用光源１２を制御する送信側制御装置１５と、
を備える。データ信号生成部１６は伝送するデータを光変調器１４に入力する。
【００３１】
オリジナル光信号用光源１１は再配置前信号（信号ｆ１）や再配置信号（信号ｆ３）に対する光源であり、コピー光信号用光源１２はコピー光信号（信号ｆ２）に対する光源である。コピー光信号用光源１２の波長はコピー光信号用の周波数領域と一致させている。それぞれの光源から発生した連続光は光合波器１３により合波され、ひとつの光変調器１４によって同一のデータ信号が重畳された変調光として光ファイバ伝送路へ送出される。
【００３２】
図１２は、本発明の光通信方法を実現するための光送信器１０２の構成を説明する図である。光送信器１０２はオリジナル光信号用光源１１、コピー光信号用光源１２、光合波器１３、光変調器（１４−１、１４−２）、データ信号生成部１６から構成される。オリジナル光信号用光源１１は再配置前信号（信号ｆ１）や再配置信号（信号ｆ３）に対する光源であり、コピー光信号用光源１２はコピー光信号（信号ｆ２）に対する光源である。コピー光信号用光源１２の波長はコピー光信号用の周波数領域と一致させている。それぞれの光源から発生した連続光はそれぞれの光変調器（１４−１、１４−２）によってデータ信号が重畳される。それぞれの連続光に重畳されるデータ信号は同一のデータ信号生成部１６から送出された信号であるが、オリジナル光信号用光源１１から送出された連続光に対しては、コピー光信号用光源から送出された連続光に重畳されるデータに対してΔｔだけ遅延されたデータが重畳される。このΔｔは、受信側における信号ｆ１（信号ｆ３）と信号ｆ２との到達時間差に相当するものであり、光ファイバ伝送路の波長分散をＤ［ｐｓ／ｎｍ］、信号ｆ１（信号ｆ３）と信号ｆ２との波長間隔をΔλ［ｎｍ］とすると、Δｔ［ｐｓ］＝ＤΔλとなる。データ信号が重畳されたそれぞれの変調光は光合波器１３により合波され、光ファイバ伝送路へ送出される。このΔｔは、可変遅延線１７で与えられる。また、送信側制御装置１５は可変遅延線１７に対してΔｔを可変させることができる。
【００３３】
図７は、本発明の光通信方法を実現するための光受信器２０１の構成を説明する図である。光受信器２０１は、光カプラ２３、オリジナル光信号用光源２１、コピー光信号用光源２２、光９０度ハイブリッド（２４−１、２４−２）、光電気変換器／アナログデジタル変換器（ＡＤ変換器）（２５−１、２５−２）、ローパスフィルタ（２６−１、２６−２）、選択スイッチ２７から構成される。光信号は光カプラ２３により分岐され、第一経路では信号ｆ１または信号ｆ３の光周波数に合わせられたオリジナル光信号用光源２１から送出された連続光と信号光が光９０度ハイブリッド２４−１により合波される。光９０度ハイブリッド２４−１からの出力光は光電気変換器／アナログデジタル変換器２５−１で電気信号に変換され、さらにデジタル信号へ変換される。つまり、信号ｆ１（信号ｆ３）に対してホモダイン検波が実行される。ローパスフィルタ２６−１により電気信号から信号ｆ１（信号ｆ３）が抽出され、選択スイッチ２７へ送られる。第二経路では信号ｆ２に対して第一経路と同様の処理が施され、復調されたデータは選択スイッチ２７へ送られる。選択スイッチ２７により信号ｆ１（信号ｆ３）に重畳されたデータ情報と、信号ｆ２に重畳されたデータ情報を選択することで、信号ｆ１（信号ｆ３）と信号ｆ２の一括受信を実現する。受信側制御装置２８は、オリジナル光信号用光源２１に対して出力する光の光周波数を指定し、且つ光の出力及び停止を指示し、コピー光信号用光源２２に対して光の出力及び停止を指示する。さらに受信側制御装置２８は、選択スイッチ２７に対して第一経路の信号を出力するか第二経路の信号を出力するかを指示する。
【００３４】
図８は、本発明の光通信方法を実現するための光受信器２０２の構成を説明する図である。光受信器２０２は、同時に送信された、光周波数領域が切り替わるオリジナル光信号、及び前記オリジナル光信号と同一データで変調した退避光周波数領域のコピー光信号を受信する光受信器であって、
オリジナル光信号とコピー光信号の受信に使用するそれぞれの局部発振光を出力する局部発振光源２０と、
光伝送路からのオリジナル光信号とコピー光信号、及び局部発振光源２０からの局部発振光が入力される光９０度ハイブリッド２４と、
オリジナル光信号とコピー光信号の一方をホモダイン検波し、他方をヘテロダイン検波する検波部３２Ａと、
オリジナル光信号の存否、オリジナル光信号の光周波数、コピー光信号の存否、及びコピー光信号の光周波数の情報を取得し、前記光通信方法を行うように局部発振光源２０、及び検波部３２Ａを制御する受信側制御装置２８と、
を備える。
【００３５】
光受信器２０２は、局部発振光源２０、光９０度ハイブリッド２４、及び検波部３２Ａを備える。局部発振光源２０はオリジナル光信号用光源２１、コピー光信号用光源２２及び光カプラ３１を含む。検波部３２Ａは光電気変換器／ＡＤ変換器２５、ローパスフィルタ２６、バンドパスフィルタ３６、及び選択スイッチ２７を含む。信号ｆ１（信号ｆ３）の光周波数に合わせられたオリジナル光信号用光源２１から送出された連続光と、信号ｆ２の光周波数ｆ２に対してｆ２＋Δｆに合わせられたコピー光信号用光源２２から送出された連続光は、光カプラ３１により合波され、光９０度ハイブリッド２４を介して、信号ｆ１（信号ｆ３）に対してはホモダイン検波、信号ｆ２に対しては中間周波数Δｆのヘテロダイン検波が実行される。こうして得られた電気信号は二経路に分岐され、ローパスフィルタ２６とバンドパスフィルタ３６によりそれぞれ信号ｆ１（信号ｆ３）と、信号ｆ２が抽出される。抽出されたそれぞれの信号を選択して出力する選択処理を実行し、復調処理を施すことにより、信号ｆ１（信号ｆ３）と信号ｆ２の一括受信を実現する。受信側制御装置２８は、オリジナル光信号用光源２１に対して出力する光の光周波数を指定し、且つ光の出力及び停止を指示し、コピー光信号用光源２２に対して光の出力及び停止を指示する。さらに受信側制御装置２８は、選択スイッチ２７に対して信号ｆ１（信号ｆ３）を出力するか信号ｆ２を出力するかを指示する。
【００３６】
図９は、本発明の光通信方法を実現するための光受信器２０３の構成を説明する図である。光受信器２０３は、同時に送信された、光周波数領域が切り替わるオリジナル光信号、及びオリジナル光信号と同一データで変調した退避光周波数領域のコピー光信号を受信する光受信器であって、
オリジナル光信号とコピー光信号の受信に使用するそれぞれの局部発振光を出力する局部発振光源２０と、
光伝送路からのオリジナル光信号とコピー光信号、及び局部発振光源２０からの局部発振光が入力される光９０度ハイブリッド２４と、
オリジナル光信号とコピー光信号をホモダイン検波し、光伝送路で生じたオリジナル光信号とコピー光信号との到達時間差を利用して、光９０度ハイブリッド２４の出力からオリジナル光信号に対応する電気信号とコピー光信号に対応する電気信号とを分離して取り出す検波部３２Ｂと、
オリジナル光信号の存否、オリジナル光信号の光周波数、コピー光信号の存否、及びコピー光信号の光周波数の情報を取得し、前記光通信方法を行うように局部発振光源２０、及び検波部３２Ｂを制御する受信側制御装置２８と、
を備える。
【００３７】
光受信器２０３は、局部発振光源２０、光９０度ハイブリッド２４、及び検波部３２Ｂを備える。局部発振光源２０はオリジナル光信号用光源２１、コピー光信号用光源２２及び光カプラ３１を含む。検波部３２Ｂは光電気変換器／ＡＤ変換器２５、信号分離回路３０１、及び選択スイッチ２７を含む。信号ｆ１（信号ｆ３）の光周波数に合わせられたオリジナル光信号用光源から送出された連続光と、信号ｆ２の光周波数に合わせられたコピー光信号用光源から送出された連続光は、光カプラ３１により合波され、光９０度ハイブリッド２４を介して、信号ｆ１（信号ｆ３）と信号ｆ２それぞれに対してホモダイン検波が実行される。こうして得られた電気信号は信号ｆ１（信号ｆ３）と信号ｆ２が重なった波形となっている。信号分離回路３０１によりこの電気信号から信号ｆ１（信号ｆ３）もしくは信号ｆ２を抽出する。抽出された信号に復調処理を施すことにより、信号ｆ１（信号ｆ３）と信号ｆ２の一括受信を実現する。
【００３８】
なお、光送信器（１０１、１０２）のオリジナル光信号用光源１１が出力する光の光周波数及びコピー光信号用光源１２が出力する光の光周波数と光受信器（２０１、２０２、２０３）のオリジナル光信号用光源２１が出力する光の光周波数及びコピー光信号用光源２２が出力する光の光周波数とをそれぞれ一致させておく必要がある。作業者が光送信器（１０１、１０２）と光受信器（２０１、２０２、２０３）にそれぞれ設定を行うとしてもよい。また、光送信器（１０１、１０２）で設定した光の光周波数の情報を制御信号として光受信器（２０１、２０２、２０３）に送信し、当該制御信号を受信した受信側制御装置２８がオリジナル光信号用光源２１及びコピー光信号用光源２２が出力する光の光周波数を設定する構成としてもよい。その逆で、光受信器（２０１、２０２、２０３）で設定した光の光周波数の情報を制御信号として光送信器（１０１、１０２）に送信し、当該制御信号を受信した受信側制御装置１５がオリジナル光信号用光源１１及びコピー光信号用光源１２が出力する光の光周波数を設定する構成としてもよい。
【００３９】
［発明の効果］
本発明によれば、上記光送受信器および波長再配置方法を用いることで、光伝送ネットワークにおける周波数リソース利用率の向上が実現される。
【００４０】
［発明の実施形態］
以下に上記光送信器と上記光受信器を組み合わせた光通信システムの具体的な実施形態を説明する。なお、下記に限らず、光送信器と光受信器は可能な限り組み合わせて光通信システムとすることができる。
【００４１】
［第１実施形態］
本実施形態はオリジナル光信号、コピー光信号ともホモダイン検波する構成である。
図６に記載の光送信器１０１と、図７に記載の光受信器２０１から構成される光通信システムを用いて信号ｆ１と信号ｆ２の一括受信を行い、信号ｆ２を選択する。光受信器２０１のオリジナル光信号用光源２１の光周波数をｆ３に変更し、光送信器１０１のオリジナル光信号用光源１１の光周波数をｆ３に変更する。信号ｆ２と信号ｆ３の一括受信を行い、信号ｆ３を選択する。光受信器１０１と光送信器２０１のコピー光信号用光源（１２、２２）を消光することで、波長の再配置を完了する。
【００４２】
以下に、波長再配置手順の詳細を示す。送信側制御装置１５はオリジナル光信号用光源１１とコピー用信号光源１２に、受信側制御装置２８は局部発振光源からの光（局発光）として用いるオリジナル光信号用光源２１とコピー光信号用光源２２、選択スイッチ２７にそれぞれ接続されている。各制御装置（１５、２８）の命令に従い、波長再配置を実行する。初期状態として、オリジナル光信号用光源１１とオリジナル光信号用光源２１が光周波数ｆ１で発光しており、選択スイッチ２７が第一経路（ＳＥＬ１）からの信号を選択しているとする。
【００４３】
（１）送信側制御装置１５の命令によりコピー光信号用光源１２を光周波数ｆ２で発光させる。
（２）受信側制御装置２８の命令によりコピー光信号用光源２２を光周波数ｆ２で発光させる。
（３）受信側制御装置２８の命令により第二経路（ＳＥＬ２）からの信号を選択するように選択スイッチ２７の設定を変更する。
（４）送信側制御装置１５の命令によりオリジナル光信号用光源１１を消光させる。
（５）受信側制御装置２８の命令によりオリジナル光信号用光源２１を消光させる。
（６）送信側制御装置１５の命令によりオリジナル光信号用光源１１を光周波数ｆ３で発光させる。
（７）受信側制御装置２８の命令によりオリジナル光信号用光源２１を光周波数ｆ３で発光させる。
（８）受信側制御装置２８の命令により第一経路（ＳＥＬ１）からの信号を選択するように選択スイッチ２７の設定を変更する。
（９）送信側制御装置１５の命令によりコピー光信号用光源１２を消光させる。
（１０）受信側制御装置２８の命令によりコピー光信号用光源２２を消光させる。
以上の手順により、波長再配置が完了する。
【００４４】
［第２実施形態］
本実施形態はオリジナル光信号をホモダイン検波し、コピー光信号をヘテロダイン検波する構成である。
図６に記載の光送信器１０１と、図８に記載の光受信器２０２から構成される光通信システムを用いて信号ｆ１と信号ｆ２との一括受信を行い、信号ｆ２を選択する。続いて光送信器１０１のオリジナル光信号用光源１１を消光することで信号ｆ１を停止する。光受信器２０２のオリジナル光信号用光源２１の光周波数をｆ３に変更し、光送信器１０１のオリジナル光信号用光源１１の光周波数をｆ３に変更し、信号ｆ３を送信する。信号ｆ２と信号ｆ３の一括受信を行い、信号ｆ３を選択する。さらに、光受信器２０２と光送信器１０１のコピー光信号用光源（１２、２２）を消光することで、信号ｆ３のみを受信する状態となり、波長の再配置が完了する。
【００４５】
光９０度ハイブリッド２４の出力は光電気変換器／ＡＤ変換器２５で光電気変換される。その電気信号は、
【数１】
2014017651.tif 000003
で表される。ここで、Ｓ１（ｔ）は信号ｆ１（信号ｆ３）の複素振幅であり、信号ｆ１（信号ｆ３）に重畳されたデータ情報を表す。Ｓ２（ｔ）は信号ｆ２の複素振幅であり、信号ｆ２に重畳されたデータ情報を表す。Ｌは局発光の振幅を表す。θ１、θ２はそれぞれオリジナル光信号と局発光の位相差、コピー光信号と局発光の位相差を表す。Δｆはコピー光信号用光源２２から送出される連続光（局発光）と信号ｆ２の光周波数の差を表す。上記電気信号において、信号ｆ１（信号ｆ３）と信号ｆ２のクロストークを防ぐために、Δｆ  ＞Ｂとする。Ｂは信号ｆ１（信号ｆ３）と信号ｆ２の信号帯域を表す。ここで言う信号帯域とは、信号が情報を伝送するために必要な帯域を意味し、一般に伝送速度や変調方式によって異なる。
【００４６】
また、信号ｆ１（信号ｆ３）と信号ｆ２の干渉成分が電気領域における受信帯域内に発生することを防ぐために、ｆ２−ｆ１＞Δｆ＋Ｂ／２かつｆ２−ｆ３＞Δｆ＋Ｂ／２とする。信号ｆ１（信号ｆ３）を抽出するために、透過帯域がＢ／２以上、Δｆ−（Ｂ／２）以下のローパスフィルタ２６を用いる。信号ｆ２を抽出するために、中心周波数Δｆであり、透過帯域がＢ以上、（２Δｆ）−Ｂ以下のバンドパスフィルタ３６を用いる。
【００４７】
以下に、波長再配置手順の詳細を示す。送信側制御装置１５はオリジナル光信号用光源１１とコピー用信号光源１２に、受信側制御装置２８は局発光として用いるオリジナル光信号用光源２１とコピー光信号用光源２２、選択スイッチ２７にそれぞれ接続されており、各制御装置の命令に従い、波長再配置を実行する。初期状態として、オリジナル光信号用光源１１とオリジナル光信号用光源２１が光周波数ｆ１で発光しており、選択スイッチ２７がオリジナル光信号（ＳＥＬ１）からの信号を選択しているとする。
【００４８】
（１）送信側制御装置１５の命令によりコピー光信号用光源１２を光周波数ｆ２で発光させる。
（２）受信側制御装置２８の命令によりコピー光信号用光源２２を光周波数ｆ２＋Δｆで発光させる。
（３）受信側制御装置２８の命令によりコピー光信号（ＳＥＬ２）からの信号を選択するように選択スイッチ２７の設定を変更する。
（４）送信側制御装置１５の命令によりオリジナル光信号用光源１１を消光させる。
（５）受信側制御装置２８の命令によりオリジナル光信号用光源２１を消光させる。
（６）送信側制御装置１５の命令によりオリジナル光信号用光源１１を光周波数ｆ３で発光させる。
（７）受信側制御装置２８の命令によりオリジナル光信号用光源２１を光周波数ｆ３で発光させる。
（８）受信側制御装置２８の命令によりオリジナル光信号（ＳＥＬ１）からの信号を選択するように選択スイッチ２７の設定を変更する。
（９）送信側制御装置１５の命令によりコピー光信号用光源１２を消光させる。
（１０）受信側制御装置２８の命令によりコピー光信号用光源２２を消光させる。
以上の手順により、波長再配置が完了する。
【００４９】
本実施形態は、第１実施形態に比べて光９０度ハイブリッド、光電気変換器／ＡＤ変換器がひとつずつでよいという特長がある。
【００５０】
また、本実施形態の光受信器２０２は、本光通信方法と異なる通信方法も可能である。その光通信方法とは、オリジナル光信号とコピー光信号に異なるデータを重畳し、オリジナル光信号とコピー光信号を一括受信し、ローパスフィルタ２６とバンドバスフィルタ３６でそれぞれを分離して受信する方法である。
【００５１】
［第３実施形態］
本実施形態はオリジナル光信号、コピー光信号ともホモダイン検波する構成である。
図６に記載の光送信器１０１と、図９に記載の光受信器２０３から構成される光通信システムを用いて信号ｆ１と信号ｆ２との一括受信を行い、信号ｆ２を選択する。続いて光送信器１０１のオリジナル光信号用光源１１を消光することで信号ｆ１を停止する。光受信器２０３のオリジナル光信号用光源２１の光周波数をｆ３に変更し、光送信器１０１のオリジナル光信号用光源１１の光周波数をｆ３に変更し、信号ｆ３を送信する。信号ｆ２と信号ｆ３の一括受信を行い、信号ｆ３を選択する。さらに、光受信器２０３と光送信器１０１のコピー光信号用光源（１２、２２）を消光することで、信号ｆ３のみを受信する状態となり、波長の再配置が完了する。
【００５２】
まず、信号ｆ１（または信号ｆ３）と信号ｆ２を一括受信する場合を考える。信号分離回路３０１に入力する電気信号を説明する。この電気信号は、光電気変換器／ＡＤ変換器２５の出力であり、光９０度ハイブリッド２４のｘ偏波出力ポートの出力をＲｘ（ｔ）、ｙ偏波出力ポートの出力をＲｙ（ｔ）とすると、
【数２】
2014017651.tif 000004
【数３】
2014017651.tif 000005
である。ここで、Ｓｘ（ｔ）、Ｓｙ（ｔ）はそれぞれ送信器１０１から送信された送信信号のＸ偏波分、Ｙ偏波分である。また、α、β、γ、δは、数４で示される行列の要素である。数４は、光周波数ｆ１（またはｆ３）、光周波数ｆ２における伝送路のジョーンズ行列であり、それぞれ
【数４】
2014017651.tif 000006
で表され、｜α｜２＋｜β｜２＝｜γ｜２＋｜δ｜２＝１である［非特許文献２］。記号＊は、複素共役を表す。Δｔは信号ｆ２と信号ｆ１（またはｆ３）の群遅延差に相当する値であり、伝送路の波長分散Ｄ［ｐｓ／ｎｍ］と、信号ｆ２と信号ｆ１（またはｆ３）との波長間隔Δλ［ｎｍ］を用いて、Δｔ＝ＤΔλと表すことができる。したがって、事前に光ファイバ伝送路の波長分散Ｄ［ｐｓ／ｎｍ］を測定しておくことで、Δｔの値を算出することが可能である。なお、Δｔ≧０である。
【００５３】
Ａ、Ｂは光周波数における波長分散に起因する波形歪みを表す伝達関数である。例えば、Ａとして、信号ｆ２における波長分散がＤ［ｐｓ／ｎｍ］、波長がλ［ｎｍ］の場合、Ｂとして、信号ｆ１（又はｆ３）における波長分散がＤ’［ｐｓ／ｎｍ］、波長がλ’［ｎｍ］の場合、
【数５】
2014017651.tif 000007
である［非特許文献３］。
【００５４】
数２、数３で表される信号Ｒｘ、信号Ｒｙから、信号ｆ１（または信号ｆ３）と信号ｆ２を、すなわちＳｘ（ｔ），Ｓｙ（ｔ）とＳｘ（ｔ−Δｔ），Ｓｙ（ｔ−Δｔ）を抽出するために、信号分離回路３０１を用いる。
【００５５】
図１０及び図１１は、信号分離回路３０１を説明するブロック図である。信号分離回路３０１は、光９０度ハイブリッド２４のＸ偏波出力に対応する電気信号Ｒｘ、及び光９０度ハイブリッド２４のＹ偏波出力に対応する電気信号Ｒｙから出力信号Ｃｘ、出力信号Ｃｙ、出力信号Ｄｘ、及び出力信号Ｄｙを算出する演算手段４０を有している。
演算手段４０は、
前記オリジナル光信号の波長分散に起因する波長劣化を補償する適応フィルタＡ−１、
前記コピー光信号の波長分散に起因する波長劣化を補償する適応フィルタＢ−１、
出力信号Ｃｘ及び出力信号Ｃｙに基づいて電気信号Ｒｘ及び電気信号Ｒｙから前記コピー光信号の波長分散に起因する波長劣化分を除去する適応フィルタＷ及び適応バタフライフィルタσ、
並びに、
出力信号Ｃｘ及び出力信号Ｃｙに基づいて電気信号Ｒｘ及び電気信号Ｒｙから前記オリジナル光信号の波長分散に起因する波長劣化分を除去する適応フィルタＶを含む。
演算手段４０は、出力信号Ｃｘ及び出力信号Ｃｙの二乗和である出力信号強度から２を減じた誤差信号ｅ及び出力信号Ｄｘ及び出力信号Ｄｙの二乗和である出力信号強度から２を減じた誤差信号ｇが０となるように適応フィルタＡ−１、適応フィルタＢ−１、適応フィルタＷ、適応フィルタＶ及び適応バタフライフィルタσの係数を更新する。
【００５６】
まず、信号分離回路３０１がオリジナル光信号ｆ１（ｆ３）を抽出する点を図１０を用いて説明する。光電気変換器／ＡＤ変換器２５から出力されるデジタル信号は数２、数３より、
【数６】
2014017651.tif 000008
【数７】
2014017651.tif 000009
で表される。ここで、Ｒｘ（ｎ），Ｒｙ（ｎ）はそれぞれＲｘのｎ番目のサンプリングで得られた値、Ｒｙのｎ番目のサンプリングで得られた値である。また、Ｓｘ（ｎ）、Ｓｙ（ｎ）は規格化されている、すなわち、｜Ｓｘ（ｎ）｜２＝｜Ｓｙ（ｎ）｜２＝１とする。ｋは信号ｆ２と信号ｆ１（またはｆ３）の群遅延差に相当する値であり、サンプリング間隔をΔτとすると、ｔ＝ｎΔτ、Δｔ＝ｋΔτと表される。Ａ−１、Ｂ−１は波長分散に起因した波形劣化Ａ、Ｂを補償するＦＩＲフィルタであり、例えば数５で表される波形ひずみを補償する場合は、ＦＩＲフィルタにおけるｌ番目のタップ係数ａｌは
【数８】
2014017651.tif 000010
である［非特許文献３］。Ｗは適応ＦＩＲフィルタであり、例えばＲｘ（ｎ）に対する演算は
【数９】
2014017651.tif 000011
と表される。
【００５７】
σｘｘ、σｘｙ、σｙｘ、σｙｙは適応バタフライフィルタであり、例えばＲｘ（ｎ）に対する演算はσｘｘＲのように単純な積の形で表される。また、σｙｘ＝−σｘｙ＊、σｙｙ＝σｘｘ＊である。
【００５８】
ｅは信号強度｜Ｃｘ（ｎ）｜２＋｜Ｃｙ（ｎ）｜２に対する誤差関数である。それぞれの適応フィルタの係数更新アルゴリズムは最急降下法に基づいており［非特許文献３］、以下の通りである。
【数１０】
2014017651.tif 000012
【数１１】
2014017651.tif 000013
【数１２】
2014017651.tif 000014
ここでμはステップサイズであり、
【数１３】
2014017651.tif 000015
【数１４−１】
2014017651.tif 000016
【数１４−２】
2014017651.tif 000017
【数１５】
2014017651.tif 000018
【数１６】
2014017651.tif 000019
【数１７】
2014017651.tif 000020
である。
【００５９】
本実施例において導入した誤差関数ｅは、
【数１８】
2014017651.tif 000021
【数１９】
2014017651.tif 000022
となる場合のみ、すなわちＣｘ（ｎ）やＣｙ（ｎ）がＳｘ（ｎ−ｋ）やＳｙ（ｎ−ｋ）を含んでいない場合のみ、時間によらず０となる。もしＣｘ（ｎ）やＣｙ（ｎ）がＳｘ（ｎ−ｋ）やＳｙ（ｎ−ｋ）を含んでいると、出力信号の強度｜Ｃｘ（ｎ）｜２＋｜Ｃｙ（ｎ）｜２においてＳｘ（ｎ）やＳｙ（ｎ）とＳｘ（ｎ−ｋ）やＳｙ（ｎ−ｋ）との積の項、すなわちビート項が発生する。Ｓｘ（ｎ）やＳｙ（ｎ）、Ｓｘ（ｎ−ｋ）やＳｙ（ｎ−ｋ）は複素振幅であるため、ビート項は各信号の位相差、すなわち各信号に重畳されたデータに依存して逐次変化してしまう。したがって、Ｃｘ（ｎ）やＣｙ（ｎ）にＳｘ（ｎ−ｋ）やＳｙ（ｎ−ｋ）が存在する限り｜Ｃｘ（ｎ）｜２＋｜Ｃｙ（ｎ）｜２が時間によらず一定になることはなく、誤差関数ｅが一定になることもない。数１８、数１９が成り立つ条件は、数１５、数１６、数１７より、
【数２０】
2014017651.tif 000023
【数２１】
2014017651.tif 000024
【数２２】
2014017651.tif 000025
であり、数１０−数１２で示される係数更新アルゴリズムに従った係数の更新を実施することでそれぞれの値は数２０−数２２に収束し、数１８、数１９が実現される。数１８、数１９はそれぞれの出力が信号Ｓｘ（ｎ−ｋ）やＳｙ（ｎ−ｋ）を含んでいないことを意味しており、それぞれの出力から信号ｆ１（または信号ｆ３）の成分のみが抽出されたことを意味している。この出力Ｃｘ（ｎ），Ｃｙ（ｎ）に対してさらに以下の演算を実施することでＳｘ（ｎ）、Ｓｙ（ｎ）を得ることができる。
【数２３】
2014017651.tif 000026
【数２４】
2014017651.tif 000027
上記説明は、換言すると、数１５の誤差関数ｅが０になるように各適応フィルタの係数を更新することで光電気変換器／ＡＤ変換器２５の出力からオリジナル光信号（ｆ１、ｆ３）を分離できるということである。
【００６０】
なお、信号ｆ１（または信号ｆ３）のみの場合、すなわち信号ｆ２が存在しない場合は、
【数２５】
2014017651.tif 000028
【数２６】
2014017651.tif 000029
であるので、適応ＦＩＲフィルタのタップ係数はｗｊ＝０に収束し、数１８、数１９が満足され、数２３、数２４により信号ｆ１（または信号ｆ３）を得る。
【００６１】
次に、信号分離回路３０１が信号ｆ２を抽出する点を図１１を用いて説明する。まず、信号ｆ１（または信号ｆ３）と信号ｆ２を一括受信する場合を考える。Ｖは適応ＦＩＲフィルタであり、例えばＲｘ（ｎ）に対する演算は、
【数２７】
2014017651.tif 000030
と表される。
【００６２】
ｇは信号強度｜Ｄｘ（ｎ）｜２＋｜Ｄｙ（ｎ）｜２に対する誤差関数である。適応フィルタＶの係数更新アルゴリズムは最急降下法に基づいており［非特許文献３］、以下の通りである。
【数２８】
2014017651.tif 000031
ここで、
【数２９】
2014017651.tif 000032
【数３０】
2014017651.tif 000033
【数３１】
2014017651.tif 000034
【数３２】
2014017651.tif 000035
である。
【００６３】
本実施例で導入した誤差関数ｇは、
【数３３】
2014017651.tif 000036
【数３４】
2014017651.tif 000037
となる場合のみ、すなわちＤｘ（ｎ）やＤｙ（ｎ）がＳｘ（ｎ）やＳｙ（ｎ）を含んでいない場合のみ、時間によらず０となる。もしＤｘ（ｎ）やＤｙ（ｎ）がＳｘ（ｎ）やＳｙ（ｎ）を含んでいると、出力信号の強度｜Ｄｘ（ｎ）｜２＋｜Ｄｙ（ｎ）｜２においてＳｘ（ｎ）やＳｙ（ｎ）とＳｘ（ｎ−ｋ）やＳｙ（ｎ−ｋ）との積の項、すなわちビート項が発生する。Ｓｘ（ｎ）やＳｙ（ｎ）、Ｓｘ（ｎ−ｋ）やＳｙ（ｎ−ｋ）は複素振幅であるため、ビート項は各信号の位相差、すなわち各信号に重畳されたデータに依存して逐次変化してしまう。したがって、Ｄｘ（ｎ）やＤｙ（ｎ）にＳｘ（ｎ）やＳｙ（ｎ）が存在する限り｜Ｄｘ（ｎ）｜２＋｜Ｄｙ（ｎ）｜２が時間によらず一定になることはなく、誤差関数ｇが一定になることもない。数３３、数３４が成り立つ条件は、数３０、数３１、数３２より、
【数３５】
2014017651.tif 000038
であり、数２８で示される係数更新アルゴリズムに従った係数の更新を実施することで適応ＦＩＲフィルタのタップ係数は数３５に収束し、数３３、数３４が実現される。数３３、数３４はそれぞれの出力が信号Ｓｘ（ｎ）やＳｙ（ｎ）を含んでいないことを意味しており、それぞれの出力から信号ｆ２の成分のみが抽出されたことを意味している。この出力Ｄｘ（ｎ），  Ｄｙ（ｎ）に対してさらに以下の演算を実施することでＳｘ（ｎ−ｋ）、Ｓｙ（ｎ−ｋ）を得ることができる。
【数３６】
2014017651.tif 000039
【数３７】
2014017651.tif 000040
上記説明は、換言すると、数３０の誤差関数ｇが０になるように適応フィルタＶの係数を更新することで光電気変換器／ＡＤ変換器２５の出力からコピー光信号ｆ２を分離できるということである。
【００６４】
なお、信号ｆ２のみの場合、すなわち信号ｆ１（または信号ｆ３）が存在しない場合は、
【数３８】
2014017651.tif 000041
【数３９】
2014017651.tif 000042
であるので、適応ＦＩＲフィルタＶのタップ係数はｖｊ＝０に収束するため、数３３、数３４が満足され、数３６、数３７により信号ｆ２を得る。
【００６５】
光受信器２０３を用いる場合、光周波数切替前の信号光（信号光Ａ）より光周波数切替後の信号光（信号光Ｂ）が遅く到着するようにそれぞれの信号光の送信時刻を調整する。光受信器２０３は、周波数切替時において、信号光Ａと信号光Ｂとの到着時間差以上、信号光Ａのデータを保持する。光受信器２０３は、信号光Ｂのデータに基づいて既に受信して保持している光信号Ａのデータを選択する。そして、信号光Ａのデータに応じた信号光ＢのＸ成分とＹ成分を偏波の影響と波形劣化の影響を補正した上でそれぞれ光電気変換器２５の出力信号Ｒｘ、Ｒｙから減ずることで、信号光Ｂの影響を除去して信号光Ａを受信する。
【００６６】
また、信号分離回路３０１は、データをｆ１からｆ２へ移動させる場合、ｆ１を図１０のＣｘ、Ｃｙで、ｆ２を図１１のＤｘ、Ｄｙで出力する。また、データをｆ２からｆ３へ移動させる場合、ｆ２を図１０のＣｘ、Ｃｙで、ｆ３を図１１のＤｘ、Ｄｙで出力する。このように信号分離回路３０１は波長再配置の途中で光周波数と回路の対応が変化する。
【００６７】
以下に、波長再配置手順の詳細を示す。送信側制御装置１５はオリジナル光信号用光源１１とコピー用信号光源１２に、受信側制御装置２８は局発光として用いるオリジナル光信号用光源２１とコピー光信号用光源２２、選択スイッチ２７にそれぞれ接続されており、各制御装置（１５、２８）の命令に従い、波長再配置を実行する。初期状態として、オリジナル光信号用光源１１とオリジナル光信号用光源２１が光周波数ｆ１で発光しており、選択スイッチ２７がオリジナル光信号（ＳＥＬ１）からの信号を選択しているとする。
（１）送信側制御装置１５の命令によりコピー光信号用光源１２を光周波数ｆ２で発光させる。
（２）受信側制御装置２８の命令によりコピー光信号用光源２２を光周波数ｆ２で発光させる。
（３）受信側制御装置２８の命令によりＳＥＬ２からの信号を選択するように選択スイッチの設定を変更する。
（４）送信側制御装置１５の命令によりオリジナル光信号用光源１１を消光させる。
（５）受信側制御装置２８の命令によりオリジナル光信号用光源２１を消光させる。
（６）送信側制御装置１５の命令によりオリジナル光信号用光源１１を光周波数ｆ３で発光させる。
（７）受信側制御装置２８の命令によりオリジナル光信号用光源２１を光周波数ｆ３で発光させる。
（８）受信側制御装置２８の命令によりＳＥＬ１からの信号を選択するように選択スイッチの設定を変更する。
（９）送信側制御装置１５の命令によりコピー光信号用光源１２を消光させる。
（１０）受信側制御装置２８の命令によりコピー光信号用光源２２を消光させる。
以上の手順により、波長再配置が完了する。
【００６８】
第２の実施の形態では電気回路の帯域としてΔｆ＋Ｂ／２程度が必要であるのに対し、本実施の形態ではＢ／２程度の帯域でよいという特長がある。
【００６９】
［第４実施形態］
本実施形態は一括変調を行わない構成である。
図１２に記載の光送信器１０２と、図９に記載の光受信器２０３から構成される光通信システムを用いて信号ｆ１（信号ｆ３）と信号ｆ２の一括受信を行う。光受信器２０３のオリジナル光信号用光源２１の光周波数をｆ３に変更し、光送信器１０２のオリジナル光信号用光源１１の光周波数をｆ３に変更する。信号ｆ２と信号ｆ３の一括受信を行い、信号ｆ３を選択する。光受信器１０２と光送信器２０３のコピー光信号用光源（１２、２２）を消光することで、波長の再配置を完了する。
【００７０】
光送信器１０２は可変遅延線１７の遅延量Δｔ［ｐｓ］をΔｔ＝ＤΔλ≧０となるように調整する。ここで、Ｄ［ｐｓ／ｎｍ］は伝送路の波長分散、Δλ［ｎｍ］は信号ｆ１（信号ｆ３）と信号ｆ２との波長間隔である。また、本実施形態においては、光送信器１０２において信号ｆ１（信号ｆ３）と信号ｆ２の遅延調整がなされているため、光受信器２０３では信号ｆ１（信号ｆ３）と信号ｆ２が同じタイミングで受信される。したがって信号ｆ１（信号ｆ３）と信号ｆ２の遅延の影響を考慮する必要がない。
【００７１】
なお、本実施形態では信号ｆ１（信号ｆ３）と信号ｆ２の遅延が無いため、数２０においてｋ＝０となる。すなわち、
【数２０Ａ】
2014017651.tif 000043
のときに数１８及び数１９が成立し、信号ｆ１（信号ｆ３）と信号ｆ２を分離することができる。
また、本実施形態では光受信器２０３を採用しているが、図７や図８の光受信器（２０１、２０２）でも信号分離することは可能である。
【００７２】
以下に、波長再配置手順の詳細を示す。送信側制御装置１５はオリジナル光信号用光源１１とコピー用信号光源１２に、受信側制御装置２８は局発光として用いるオリジナル光信号用光源２１とコピー光信号用光源２２、選択スイッチ２７にそれぞれ接続されており、各制御装置（１５、２８）の命令に従い、波長再配置を実行する。初期状態として、オリジナル光信号用光源１１とオリジナル光信号用光源２１が光周波数ｆ１で発光しており、選択スイッチ２７がＳＥＬ１からの信号を選択しているとする。
【００７３】
（１）送信側制御装置１５の命令により可変遅延線に対してΔｔの遅延を与える。
（２）送信側制御装置１５の命令によりコピー光信号用光源１２を光周波数ｆ２で発光させる。
（３）受信側制御装置２８の命令によりコピー光信号用光源２２を光周波数ｆ２で発光させる。
（４）受信側制御装置２８の命令によりＳＥＬ２からの信号を選択するように選択スイッチの設定を変更する。
（５）送信側制御装置１５の命令によりオリジナル光信号用光源１１を消光させる。
（６）受信側制御装置２８の命令によりオリジナル光信号用光源２１を消光させる。
（７）送信側制御装置１５の命令によりオリジナル光信号用光源１１を光周波数ｆ３で発光させる。
（８）受信側制御装置２８の命令によりオリジナル光信号用光源２１を光周波数ｆ３で発光させる。
（９）受信側制御装置２８の命令によりＳＥＬ１からの信号を選択するように選択スイッチの設定を変更する。
（１０）送信側制御装置１５の命令によりコピー光信号用光源１２を消光させる。
（１２）受信側制御装置２８の命令によりコピー光信号用光源２２を消光させる。
以上の手順により、波長再配置が完了する。
【００７４】
［第５実施形態］
本実施形態はコピー光信号用光源を共用する構成である。
第１実施形態から第４実施形態では１つの光送信器、１つの光受信器に対して、一つのコピー光信号用光源を備えていたが、図１３、図１４に示すような構成をとることにより、複数の光送信器、複数の光受信器に対して一つのコピー光信号用光源を備えた構成とすることが可能となる。
【００７５】
図１３は光送信器１０４の構成を示している。本構成は、各々の伝送チャネルに対応した複数のオリジナル光信号用光源（１１−１〜１１−３）と、コピー光信号用光源１２、波長選択スイッチ（ＷＳＳ）１８、光合波器１３、光変調器（１４−１〜１４−３）、データ信号生成部（１６−１〜１６−３）から構成されている。
【００７６】
動作の手順は以下のとおりである。例えば伝送チャネル１に対してコピー光信号を生成する場合、まずコピー光信号用光源１２の波長を所望の波長（ここではｆ２とする）に設定し、次にＷＳＳ１８を波長ｆ２の光が伝送チャネル１用の送信系に接続された出力ポートに結合するように設定する。最後にコピー光信号用光源１２を発光させることで、伝送チャネル１に対してコピー光信号が生成される。
【００７７】
図１４は受信器の構成を示している。本構成は、局発光として用いる各々の伝送チャネルに対応した複数のオリジナル光信号用光源（２１−１、２１−２）と、コピー光信号用光源２２、ＷＳＳ３８、光カプラ３１、光９０度ハイブリッド（２４−１、２４−２）、光電気変換器／ＡＤ変換器（２５−１、２５−２）から構成されている。
【００７８】
動作の手順は以下のとおりである。例えば伝送チャネル１に対してコピー光信号を受信する場合、まずコピー光信号用光源２２の波長を所望の波長（ここではｆ２とする）に設定し、次にＷＳＳ３８を波長ｆ２の光が伝送チャネル１用の受信系に接続された出力ポートに結合するように設定する。最後にコピー光信号用光源２２を発光させることで、伝送チャネル１に対してコピー光信号が受信される。
【００７９】
以下に、伝送チャネル１に対しての波長再配置手順の詳細を示す。送信側制御装置１５はオリジナル光信号用光源１１−１、コピー用信号光源１２、ＷＳＳ１８に、受信側制御装置２８は局発光として用いるオリジナル光信号用光源２１−１とコピー光信号用光源２２、選択スイッチ２７、ＷＳＳ３８にそれぞれ接続されており、各制御装置（１５、２８）の命令に従い、波長再配置を実行する。初期状態として、オリジナル光信号用光源１１−１とオリジナル光信号用光源２１−１が光周波数ｆ１で発光しており、選択スイッチ２７がＳＥＬ１からの信号を選択しているとする。
【００８０】
（１）送信側制御装置１５の命令により光周波数ｆ２の光をチャネル１用の変調器に接続されたポートに結合させるように送信側ＷＳＳ１８の設定を変更する。
（２）受信側制御装置２８の命令により光周波数ｆ２（ヘテロダイン検波の場合はｆ２＋Δｆ）の光をチャネル１用の光カプラ３１に接続されたポートに結合させるように受信側ＷＳＳ３８の設定を変更する。
（３）送信側制御装置１５の命令によりコピー光信号用光源１２を光周波数ｆ２で発光させる。
（４）受信側制御装置２８の命令によりコピー光信号用光源２２を光周波数ｆ２（ヘテロダイン検波の場合はｆ２＋Δｆ）で発光させる。
（５）受信側制御装置２８の命令によりＳＥＬ２からの信号を選択するように選択スイッチ２７の設定を変更する。
（６）送信側制御装置１５の命令によりオリジナル光信号用光源１１−１を消光させる。
（７）受信側制御装置２８の命令によりオリジナル光信号用光源２１−１を消光させる。
（８）送信側制御装置１５の命令によりオリジナル光信号用光源１１−１を光周波数ｆ３で発光させる。
（９）受信側制御装置２８の命令によりオリジナル光信号用光源２１−１を光周波数ｆ３で発光させる。
（９）受信側制御装置２８の命令によりＳＥＬ１からの信号を選択するように選択スイッチ２７の設定を変更する。
（１０）送信側制御装置１５の命令によりコピー光信号用光源１２を消光させる。
（１１）受信側制御装置２８の命令によりコピー光信号用光源２２を消光させる。
以上の手順により、波長再配置が完了する。
【００８１】
本実施形態は、他の実施形態と比較して、必要となるコピー光信号用光源の数を減らすことが可能であるという特長がある。
【００８２】
［第６実施形態］
本実施形態は一括変調を用いない構成である。
図１２に記載の光送信器１０２と、図８に記載の光受信器２０２から構成される光通信システムを用いて信号ｆ１（信号ｆ３）と信号ｆ２の一括受信を行う。光受信器２０２のオリジナル光信号用光源２１の光周波数をｆ３に変更し、光送信器１０２のオリジナル光信号用光源１１の光周波数をｆ３に変更する。信号ｆ２と信号ｆ３の一括受信を行い、信号ｆ３を選択する。光受信器２０２と光送信器１０２のコピー光信号用光源（１２、２２）を消光することで、波長の再配置を完了する。光信号を一括受信する方法は、第２実施形態と同様ものとする。
【００８３】
本実施形態は、波長の再配置を実現するに当たり、従来のよく知られた一般的な光送信器が利用可能であるという特長がある。
【００８４】
［第７実施形態］
本実施形態は一括変調および一括受信のいずれも用いない構成である。
図１２に記載の光送信器１０２と、図７に記載の光受信器２０１から構成される光通信システムを用いて信号ｆ１（信号ｆ３）と信号ｆ２の受信を行う。光受信器２０１のオリジナル光信号用光源２１の光周波数をｆ３に変更し、光送信器１０２のオリジナル光信号用光源１１の光周波数をｆ３に変更する。信号ｆ２と信号ｆ３の受信を行い、信号ｆ３を選択する。光受信器２０１と光送信器１０２のコピー光信号用光源（１２、２２）を消光することで、波長の再配置を完了する。
【００８５】
本実施形態は、波長の再配置を実現するに当たり、従来のよく知られた一般的な光送信器や光受信器が利用可能であるという特長がある。
【００８６】
［第８実施形態］
本実施形態はオリジナル光信号、コピー光信号ともヘテロダイン検波する構成である。
本実施形態の光受信器は、同時に送信された、光周波数領域が切り替わるオリジナル光信号、及びオリジナル光信号と同一データで変調した退避光周波数領域のコピー光信号を受信する光受信器であって、
オリジナル光信号とコピー光信号の受信に使用するそれぞれの局部発振光を出力する局部発振光源２０と、
光伝送路からのオリジナル光信号とコピー光信号、及び局部発振光源２０からの局部発振光が入力される光９０度ハイブリッド２４と、
オリジナル光信号とコピー光信号をヘテロダイン検波する検波部３２Ｃと、
オリジナル光信号の存否、オリジナル光信号の光周波数、コピー光信号の存否、及びコピー光信号の光周波数の情報を取得し、前記光通信方法を行うように局部発振光源２０、及び検波部３２Ｃを制御する受信側制御装置２８と、
を備える。
【００８７】
図６または図１２に記載の光送信器（１０１、１０２）と、図１５に記載の光受信器２０５から構成される光通信システムを用いて信号ｆ１と信号ｆ２との一括受信を行い、信号ｆ２を選択する。続いて光送信器（１０１、１０２）のオリジナル光信号用光源１１を消光することで信号ｆ１を停止する。光受信器２０５のオリジナル光信号用光源２１の光周波数をｆ３に変更し、光送信器（１０１、１０２）のオリジナル光信号用光源１１の光周波数をｆ３に変更し、信号ｆ３を送信する。信号ｆ２と信号ｆ３の一括受信を行い、信号ｆ３を選択する。さらに、光受信器２０５と光送信器（１０１、１０２）のコピー光信号用光源（１２、２２）を消光することで、信号ｆ３のみを受信する状態となり、波長の再配置が完了する。
【００８８】
本実施形態では、光電気変換器２５の出力から得られる電気信号は、
【数４０】
2014017651.tif 000044
で表される。ここで、Ｓ１（ｔ）は信号ｆ１（信号ｆ３）の複素振幅であり、信号ｆ１（信号ｆ３）に重畳されたデータ情報を表す。Ｓ２（ｔ）は信号ｆ２の複素振幅であり、信号ｆ２に重畳されたデータ情報を表す。Ｌは局発光の振幅を表す。θ１、θ２はそれぞれオリジナル光信号と局発光の位相差、コピー光信号と局発光の位相差を表す。図１５に記載のコピー光信号用光源（局発光）から送出される連続光と信号ｆ２の光周波数の差をΔｆ、図１５に記載のオリジナル光信号用光源（局発光）から送出される連続光と信号ｆ１の光周波数の差を−Δｆと表す。すなわち、コピー光信号用光源（局発光）から送出される連続光の光周波数をｆ２＋Δｆ、オリジナル光信号用光源（局発光）から送出される連続光の光周波数をｆ１−Δｆとする。
【００８９】
上記電気信号において、信号ｆ１（信号ｆ３）と信号ｆ２のクロストークを防ぐために、Δｆ＞Ｂ／２とする。Ｂは信号ｆ１（信号ｆ３）と信号ｆ２の信号帯域を表す。ここで言う信号帯域とは、信号が情報を伝送するために必要な帯域を意味し、一般に伝送速度や変調方式によって異なる。また、信号ｆ１（信号ｆ３）と信号ｆ２の干渉成分が電気領域における受信帯域内に発生することを防ぐために、ｆ２−ｆ１＞Δｆ＋Ｂ／２かつｆ２−ｆ３＞Δｆ＋Ｂ／２とする。
【００９０】
信号ｆ１（信号ｆ３）を抽出するために、まず数４０で表される受信信号に対して、ｅｘｐ（ｉ２πΔｆｔ）を乗ずる。こうすることにより、数４１に表される電気信号が得られる。
【数４１】
2014017651.tif 000045
数４１は、信号Ｓ１（ｔ）がベースバンドに、信号Ｓ２（ｔ）が中間周波数２Δｆに現れることを意味している。この電気信号に対して、透過帯域がＢ／２以上、２Δｆ−（Ｂ／２）以下のローパスフィルタ２６−１を用いて信号ｆ１（信号ｆ３）を抽出する。
【００９１】
信号ｆ２を抽出するために、まず数４０で表される受信信号に対して、ｅｘｐ（−ｉ２πΔｆｔ）を乗ずる。こうすることにより、数４２に表される電気信号が得られる。
【数４２】
2014017651.tif 000046
数４２は、信号Ｓ２（ｔ）がベースバンドに、信号Ｓ１（ｔ）が中間周波数２Δｆに現れることを意味している。この電気信号に対して、透過帯域がＢ／２以上、２Δｆ−（Ｂ／２）以下のローパスフィルタ２６−２を用いて信号ｆ２を抽出する。
【００９２】
ここで、ｅｘｐ（ｉ２πΔｆｔ）やｅｘｐ（−ｉ２πΔｆｔ）の乗算は、発振器とアナログ電気回路を用いて実施してもよいし、デジタル信号処理回路を用いて実施してもよい。
【００９３】
以下に、波長再配置手順の詳細を示す。送信側制御装置１５はオリジナル光信号用光源１１とコピー用信号光源１２に、受信側制御装置２８は局発光として用いるオリジナル光信号用光源２１とコピー光信号用光源２２、選択スイッチ２７にそれぞれ接続されており、各制御装置（１５、２８）の命令に従い、波長再配置を実行する。初期状態として、オリジナル光信号用光源１１が光周波数ｆ１で、オリジナル光信号用光源２１が光周波数ｆ１−Δｆで発光しており、選択スイッチがＳＥＬ１からの信号を選択しているとする。
【００９４】
（１）送信側制御装置１５の命令によりコピー光信号用光源１２を光周波数ｆ２で発光させる。
（２）受信側制御装置２８の命令によりコピー光信号用光源２２を光周波数ｆ２＋Δｆで発光させる。
（３）受信側制御装置２８の命令によりＳＥＬ２からの信号を選択するように選択スイッチ２７の設定を変更する。
（４）送信側制御装置１５の命令によりオリジナル光信号用光源１１を消光させる。
（５）受信側制御装置２８の命令によりオリジナル光信号用光源２１を消光させる。
（６）送信側制御装置１５の命令によりオリジナル光信号用光源１１を光周波数ｆ３で発光させる。
（７）受信側制御装置２８の命令によりオリジナル光信号用光源２１を光周波数ｆ３で発光させる。
（８）受信側制御装置２８の命令によりＳＥＬ１からの信号を選択するように選択スイッチ２７の設定を変更する。
（９）送信側制御装置１５の命令によりコピー光信号用光源１２を消光させる。
（１０）受信側制御装置２８の命令によりコピー光信号用光源２２を消光させる。
以上の手順により、波長再配置が完了する。
【００９５】
第２実施形態では電気回路の帯域としてΔｆ＋Ｂ／２程度が必要であるのに対し、本実施形態ではＢ程度の帯域でよいという特長がある。
【００９６】
また、本実施形態における光受信器（１０１、１０２）がオリジナル光信号とコピー光信号に異なる情報を重畳した場合においても、光受信器２０５はオリジナル光信号とコピー光信号を一括受信し、ローパスフィルタ（２６−１、２６−２）により分離することが可能である。
【００９７】
［第９実施形態］
本実施形態は光送信器１０１と光受信器２０３を用いて信号の１＋１プロテクションを実現する構成である。
図１８は、本実施形態の光通信システムを説明する図である。本実施形態の光通信システムは、光送信器１０１と、光受信器２０３と、光送信器１０１から光受信器２０３へ光信号を伝搬する２経路の光伝送路４０１と、光送信器１０１からのオリジナル光信号とコピー光信号とを分波して光伝送路４０１のそれぞれの経路へ結合する波長選択スイッチ４０２と、光伝送路４０１の各経路の光信号を合波して光受信器２０３へ結合する合波器４０３と、を備え、オリジナル光信号及びコピー光信号を用いたプロテクション方式を採用する。
【００９８】
図１６の光送信器は、図６の光送信器１０１と同じ構成であるが、オリジナル光信号用光源１１を予備系信号用として用い、コピー光信号用光源１２を現用系信号用として用いている。図１７の光受信器は、図９の光受信器２０３と同じ構成であるが、オリジナル光信号用光源２１を予備系信号用として用い、コピー光信号用光源２２を現用系信号用として用いている。
【００９９】
本実施形態の光通信システムは、光送信器１０１が同じデータ情報が重畳された信号ｆ１と信号ｆ２のそれぞれを光伝送路４０１の異なる経路に伝送させる。信号ｆ１と信号ｆ２の経路の選択は、送信側の波長選択スイッチ（ＷＳＳ）４０２を用いて実施する。ここでは信号ｆ１を予備系経路に、信号ｆ２を現用系経路に伝送させることとする。異なる経路から到来した信号ｆ１と信号ｆ２を受信側の合波器（ＷＳＳ）４０３を用いて合波し、光受信器２０３に結合する。光受信器２０３では、信号ｆ１と信号ｆ２との一括受信を行い、信号分離回路３０１を用いて信号ｆ１、信号ｆ２を抽出する。ここで、本実施形態の信号分離回路は、図１０，図１１で説明した信号分離回路３０１と同様のものとするが、Δｔは信号ｆ１と信号ｆ２の経路差によって生じる遅延（到着の時刻差）とする。
【０１００】
以下に、設定置手順の詳細を示す。送信側制御装置１５は現用系信号用光源として用いるコピー光信号用光源１２と予備系信号光源として用いるオリジナル光信号用光源１１に接続されている。受信側制御装置２８は現用系信号用光源として用いるコピー光信号用光源２２、予備系信号用光源として用いるオリジナル光信号用光源２１、及び選択スイッチ２７にそれぞれ接続されている。各制御装置（１５、２８）の命令に従い、プロテクション構成を実現する。初期状態として、送信側予備系信号用光源が光周波数ｆ１で、受信側予備系信号用光源が光周波数ｆ１で発光しており、選択スイッチ２７がＳＥＬ１からの信号を選択しているとする。また、現用系信号ｆ２は予備系信号ｆ１に対してΔｔの遅延を持って光受信器２０３に到着するものとする。すなわち、現用系信号ｆ２の方が予備系信号ｆ１よりも後から光受信器に到着する。
【０１０１】
（１）送信側制御装置１５の命令により送信側現用系信号用光源を光周波数ｆ２で発光させる。
（２）受信側制御装置２８の命令により受信側現用系信号用光源を光周波数ｆ２で発光させる。
（３）受信側制御装置２８の命令によりＳＥＬ２からの信号、すなわち後から到着する方の信号である現用系信号ｆ２を選択するように選択スイッチ２７の設定を変更する。
【０１０２】
以上の手順により、現用系信号を受信した状態での１＋１プロテクション構成が実現される。現用系信号ｆ２が断絶した場合は、選択スイッチ２７によりＳＥＬ１からの信号を選択することにより信号を受信することが可能である。
【０１０３】
従来のプロテクション構成では光受信器が２台必要であるのに対して、本実施の形態は１台の光受信器のみでプロテクション構成が可能であるという特長がある。
【０１０４】
本実施形態では１＋１プロテクションを説明したが、１：１プロテクションやＭ：Ｎプロテクションにも適用可能である。例えば、Ｍ：Ｎプロテクションでの説明をする。図６の光送信器１０１をＭ台、これらそれぞれに対応する図９の光受信器２０３をＭ台、光伝送路４０１の経路がＭ＋Ｎであるとする。Ｍ：Ｎプロテクションでの切替は次のように行う。
【０１０５】
（１）Ｍ個の光送信器１０１及びこれに対応する光受信器２０３のうち、Ｎ個を切替対象として選択する。
（２）選択した光送信器１０１のコピー光信号を冗長系の経路に送信する。このとき、冗長系のコピー光信号は現用系のオリジナル光信号より遅れて光送信器２０３に到着する。
（３）光受信器２０３の信号分離回路３０１がコピー光信号を分離して受信できていることを確認する。
（４）現用系から冗長系へ切替を実施する。
【符号の説明】
【０１０６】
１１、１１−１、１１−２、１１−３：オリジナル光信号用光源
１２：コピー光信号用光源
１３：光合波器
１４、１４−１、１４−２：光変調器
１５：送信側制御装置
１６、１６−１、１６−２、１６−３：データ信号生成部
１７：可変遅延部
１８：ＷＳＳ
２０：局部発振光源
２１、２１−１、２１−２：オリジナル光信号用光源
２２：コピー光信号用光源
２３：光カプラ
２４、２４−１、２４−２：光９０度ハイブリッド
２５、２５−１、２５−２：光電気変換器／ＡＤ変換器
２６、２６−１、２６−２：ローパスフィルタ
２７：選択スイッチ
２８：受信側制御装置
３１：光カプラ
３２、３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ：検波部
３６：バンドパスフィルタ
３８：ＷＳＳ
４０：演算部
１０１、１０２、１０３、１０４：光送信器
２０１、２０２、２０３、２０４、２０５：光受信器
３０１：信号分離回路
４０１：光伝送路
４０２、４０３：ＷＳＳ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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