(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる波長の複数の波長チャネルにより伝送される複数の光信号を含む入力光信号を、前記波長チャネルごとに単一波長の前記光信号に分波する光分波手段と、
偏波監視手段からの監視結果に基づいて、前記光分波手段で分波された前記光信号の偏波を、隣接する前記波長チャネルで直交するように制御する偏波制御手段と、
該偏波制御手段から出力された前記光信号を分岐する光分岐手段と、
該光分岐手段の一方の出力に接続され、複数の前記光信号を合波して出力光信号を出力する光合波手段とを備え、
前記偏波監視手段は、前記光分岐手段の他方の出力に接続され、前記光信号の偏波状態を監視して、前記監視結果を前記偏波制御手段に通知することを特徴とする偏波制御装置。
【請求項２】
前記光分岐手段は、偏光ビームスプリッタであり、
前記偏波監視手段は、光強度モニタであることを特徴とする請求項１に記載の偏波制御装置。
【請求項３】
前記光分岐手段と前記光合波手段とは、偏波保持光ファイバで接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の偏波制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、偏波制御装置に関し、より詳細には、光信号を波長に従い合分波する波長合分波装置における偏波制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インターネットの爆発的な進展に伴う通信システムの大容量化への要請に応えるために、波長多重通信の実用化が急速に進んでいる。波長多重通信では異なる波長の光信号を１本の光ファイバに多重して伝送するために、Ｎ波の波長を用いることにより、既設の光ファイバを用いてＮ倍の伝送容量を実現することができる。
【０００３】
伝送容量をさらに増大させるには、Ｎを増やせばよいが、多数の波長を高密度に用いると、隣接する波長チャネルからの不要な漏れ光と信号光との干渉により、信号品質が劣化するという問題が生じる。これをコヒーレント・クロストークという。また、光ファイバの中では、四光波混合と呼ばれる非線形現象によるクロストークが生じる問題も知られている。
【０００４】
これらの問題を解決するために、光通信システムの伝送端で隣接する波長の偏波状態を互いに直行させて合波する手法が知られている。例えば、特開平１０−１４８７９３号公報によれば、隣接する波長λ１と波長λ２の偏光状態を互いに直行する直線偏波とすれば、隣接チャネルが互いに干渉しないでコヒーレント・クロストークを大幅に低減でき、四光波混合によるクロストークも、同一偏波である場合と較べて１／３に低減できることが記載されている。
【０００５】
図４は、従来の光合波器を示した概略構成図である。光合波器１００は、信号光源１０１ａ〜１０１ｆと偏波保持光ファイバ１０２ａで接続された光合波手段１０３ａと、信号光源１０２ａ〜１０２ｆと偏波保持光ファイバ１０２ｂで接続された光合波手段１０３ｂと、光合波手段１０３ａ，１０３ｂの出力が偏波保持光ファイバ１０４を介して入力される偏波合成カブラ１０５とを有し、偏波合成カブラ１０５の出力は、通常の光ファイバ１０６で出力端子１０７に接続されている。
【０００６】
このような構成により、信号光源１０１ａ〜１０１ｆと信号光源１０２ａ〜１０２ｆとは、互いに直交する直線偏波を有し、波長多重された光信号の隣り合う波長チャネルの偏光状態が、互いに直交する直線偏波となるように構成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光通信システムの送信端で直交して入射されたＮ波の光信号は、光ファイバが有する偏波モード分散により、徐々に直交性を失いながら伝播する。従って、受信端に到達した光信号は、互いに直交していないという問題があった。
【０００８】
偏波モード分散とは、偏波によって光ファイバ内の伝搬速度が異なる現象を言う。この現象は、光ファイバの断面構造が真円からずれていたり、あるいは光ファイバ敷設時に加えられた応力などにより誘起される。例えば、波長多重光通信システムにおける波長間隔を１００ＧＨｚとすると、典型的な光ファイバの偏波分散モードは、０．１〜２ｐｓｅｃ／√ｋｍである。隣接する光信号が互いに直交性を失うまでの距離は、数１０ｋｍから数万ｋｍであると見積もることができる。従って、数１０ｋｍから数１００ｋｍを伝搬した後には、互いに直交する直線偏波によっては、クロストークの低減効果が失われる場合があることを示している。
【０００９】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、波長多重された光信号の各々の偏波状態を独立に制御することにより、隣接チャネル間の直交性を復元するための偏波制御装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、異なる波長の複数の波長チャネルにより伝送される複数の光信号を含む入力光信号を、前記波長チャネルごとに単一波長の前記光信号に分波する光分波手段と、偏波監視手段からの監視結果に基づいて、前記光分波手段で分波された前記光信号の偏波を、隣接する前記波長チャネルで直交するように制御する偏波制御手段と、該偏波制御手段から出力された前記光信号を分岐する光分岐手段と、該光分岐手段の一方の出力に接続され、複数の前記光信号を合波して出力光信号を出力する光合波手段とを備え、前記偏波監視手段は、前記光分岐手段の他方の出力に接続され、前記光信号の偏波状態を監視して、前記監視結果を前記偏波制御手段に通知することを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、波長多重された光信号の各々の偏波状態を独立に制御することができるので、光ファイバの偏波モード分散により失われた隣接チャネル間の直交性を復元し、長距離にわたって互いに直交する直線偏波によるクロストーク低減効果を得ることができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の前記光分岐手段は、偏光ビームスプリッタであり、前記偏波監視手段は、光強度モニタであることを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、光信号の偏波状態を容易に監視することができるので、隣接チャネル間の直交関係を精度よく検出することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の前記光分岐手段と前記光合波手段とは、偏波保持光ファイバで接続されていることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、通常の光ファイバで接続する場合に較べて、外乱に対して強い構成を得ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる偏波制御装置を示した構成図である。偏波制御装置は、入力光用端子１から入力された波長多重された光信号を分波する光分波器２を備え、光分波器２の出力の各々には、偏波制御を行う偏波コントローラ３１〜３ｎと、偏波コントローラ３１〜３ｎの出力を分岐する光タップ４１〜４ｎと、光タップ４１〜４ｎの一方の出力をモニタして、偏波コントローラ３１〜３ｎを制御する偏波モニタ５１〜５ｎとが接続されている。さらに、光タップ４１〜４ｎの他方の出力が、偏波保持ファイバ８１〜８ｎを介して接続され、各々の出力を合波する光合波器６と、光合波器６で波長多重された信号を出力する光出力用端子７とを備えている。
【００１８】
光分波器２と光合波器６とは、アレイ導波路格子、誘電体多層膜光フィルタ、または回析格子などを用いることができる。また、偏波コントローラ３１〜３ｎは、回転機構を備えた複屈折板を多段に並べたバルク型偏波コントローラ、光ファイバを多段に並べたフェーブルループ型偏波コントローラ、圧力印加機構を備えた光ファイバスクイーザ型偏波コントローラ、液晶型偏波コントローラ、ＬｉＮｂＯ３導波路での偏波結合を利用した分布偏波結合型偏波コントローラ、またはＰＢＳ（Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ  Ｂｅａｍ  Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）と位相シフタと可変分岐比カプラとを導波路上に集積したラティス構成導波路型偏波コントローラなどを用いることができる。
【００１９】
さらに、光タップ４１〜４ｎは、バルク型ビームスプリッタ、光ファイバカプラ、または導波路型光カプラを用いることができる。
【００２０】
光タップ４１〜４ｎと偏波モニタ５１〜５ｎとの間、および光タップ４１〜４ｎと光合波器６との間は、偏波保持ファイバ８１〜８ｎによって接続されている。このような構成により、通常の光ファイバで接続する場合に較べて、外乱に対して強い構成を得ることができる。しかしながら、本発明においては、これに限定されるものではなく、通常の光ファイバで接続してもよいし、光ビームを空間に伝搬させて接続してもよい。
【００２１】
このような構成により、波長多重された光信号が、入力光用端子１から光分波器２に入力されて、λ１〜λｎの波長の光信号に分波される。分波された各光信号は、各々偏波コントローラ３１〜３ｎにより偏波制御される。偏波制御された光信号は、光タップ４１〜４ｎでその一部が取り出されて、偏波モニタ５１〜５ｎにより偏波状態が監視される。光タップ４１〜４ｎの出力の他方は、光合波器６により再び波長多重されて、光出力用端子７より出力される。
【００２２】
偏波コントローラ３１〜３ｎは、光出力用端子７より出力される波長多重信号の隣接する波長チャネルの偏光状態が直交となるように、偏波モニタ５１〜５ｎの測定結果をもとに、各々の光信号の偏波を制御する。
【００２３】
本実施形態によれば、波長多重された光信号の各波長チャネルの偏波状態を独立に制御できるので、隣接チャネル間の直交関係が失われた波長多重信号を、元の隣接チャネル間で偏波が直交した波長多重信号に回復することができる。
【００２４】
図２は、本発明の第１の実施形態にかかる偏波制御装置を用いた波長多重光伝送システムを示した図である。波長多重（ＷＤＭ）信号送信器２１に接続された光ファイバ伝送路２４ａと、波長多重（ＷＤＭ）信号受信器２３に接続された光ファイバ伝送路２４ｂとの間に、本発明にかかる偏波制御装置２２が接続されている。
【００２５】
このような構成により、ＷＤＭ信号送信器２１において、隣接チャネルの偏波が直交するように多重された波長多重信号２５ａは、光ファイバ伝送路２４ａを長距離伝搬する間に、その直交関係が失われた波長多重信号２５ｂとなり、偏波制御装置２２に入力される。偏波制御装置２２は、各波長チャネルごとに偏波状態を制御して、隣接チャネルの偏波が直交するように多重された波長多重信号２５ｃを出力する。このようにして、波長多重光伝送システムにおいて、適切な位置に本発明にかかる偏波制御装置を配置することにより、隣接チャネル間の直交関係を回復することができる。
【００２６】
図３は、本発明の第２の実施形態にかかる偏波制御装置を示した構成図である。偏波制御装置は、入力光用端子１から入力された波長多重された光信号を分波する光分波器２を備え、光分波器２の出力の各々には、偏波制御を行う偏波コントローラ３１〜３ｎと、偏波コントローラ３１〜３ｎの出力を分岐する偏波ビームスプリッタ９１〜９ｎと、偏波ビームスプリッタ９１〜９ｎの一方の出力をモニタして、偏波コントローラ３１〜３ｎを制御する光強度モニタ１０１〜１０ｎとが接続されている。さらに、偏波ビームスプリッタ９１〜９ｎの他方の出力が、偏波保持ファイバ８１〜８ｎを介して接続され、各々の出力を合波する光合波器６と、光合波器６で波長多重された信号を出力する光出力用端子７とを備えている。
【００２７】
光分波器２と光合波器６とは、アレイ導波路格子、誘電体多層膜光フィルタ、または回析格子などを用いることができる。また、偏波コントローラ３１〜３ｎは、回転機構を備えた複屈折板を多段に並べたバルク型偏波コントローラ、光ファイバを多段に並べたフェーブルループ型偏波コントローラ、圧力印加機構を備えた光ファイバスクイーザ型偏波コントローラ、液晶型偏波コントローラ、ＬｉＮｂＯ３導波路での偏波結合を利用した分布偏波結合型偏波コントローラ、またはＰＢＳと位相シフタと可変分岐比カプラとを導波路上に集積したラティス構成導波路型偏波コントローラなどを用いることができる。
【００２８】
偏波ビームスプリッタ９１〜９ｎと光合波器６との間は、偏波保持ファイバ８１〜８ｎによって接続されている。このような構成により、通常の光ファイバで接続する場合に較べて、外乱に対して強い構成を得ることができる。しかしながら、本発明においては、これに限定されるものではなく、通常の光ファイバで接続してもよいし、光ビームを空間に伝搬させて接続してもよい。
【００２９】
このような構成により、波長多重された光信号が、入力光用端子１から光分波器２に入力されて、λ１〜λｎの波長の光信号に分波される。分波された各光信号は、各々偏波コントローラ３１〜３ｎにより偏波制御される。偏波制御された光信号は、偏波ビームスプリッタ９１〜９ｎにおいて、正しい偏波と直交する偏波成分が取り出されて、光強度モニタ１０１〜１０ｎにより光強度が監視される。偏波ビームスプリッタ９１〜９ｎの出力の他方は、光合波器６により再び波長多重されて、光出力用端子７より出力される。
【００３０】
偏波ビームスプリッタ９１〜９ｎおよび偏波保持ファイバ８１〜８ｎは、光出力用端子７より出力される波長多重信号の隣接する波長チャネルの偏光状態が、直交となるように配設されている。各々の偏波コントローラ３１〜３ｎは、光強度モニタ１０１〜１０ｎによる各波長の光信号の正しい偏波と直交する偏波成分の光強度が最小となるように制御する。
【００３１】
本実施形態によれば、波長多重された光信号の各波長チャネルの偏波状態を独立に制御でき、併せて不要な直線偏波成分を除去することができる。従って、隣接チャネル間の直交関係が失われた波長多重信号を、元の隣接チャネル間で偏波が直交した波長多重信号に回復することができる。また、不要な直線偏波成分を除去することにより、偏波モード分散による光信号の劣化も抑制することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、波長多重された光信号の各波長チャネルの偏波状態を独立に制御することにより、隣接チャネル間の直交性を復元することが可能となる。また、偏波制御装置を波長多重光通信システムに適用することにより、既存の光ファイバを用いて光伝送容量を拡大することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる偏波制御装置を示した構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態にかかる偏波制御装置を用いた波長多重光伝送システムを示した図である。
【図３】本発明の第２の実施形態にかかる偏波制御装置を示した構成図である。
【図４】従来の光合波器を示した概略構成図である。
【符号の説明】
１    入力光用端子
２    光分波器
３１〜３ｎ    偏波コントローラ
４１〜４ｎ    光タップ
５１〜５ｎ    偏波モニタ
６    光合波器
７    光出力用端子
８１〜８ｎ    偏波保持ファイバ
９１〜９ｎ    偏波ビームスプリッタ
１０１〜１０ｎ    光強度モニタ
２１    波長多重（ＷＤＭ）信号送信器
２２    偏波制御装置
２３    波長多重（ＷＤＭ）信号受信器
２４ａ２４ｂ    光ファイバ伝送路
１００    光合波器
１０１ａ〜１０１ｆ，１０２ａ〜１０２ｆ    信号光源
１０２ａ，１０２ｂ，１０４    偏波保持光ファイバ
１０３ａ，１０３ｂ    光合波手段
１０５    偏波合成カブラ
１０６    通常の光ファイバ
１０７    出力端子
【図１】
0003581661.tif 000002
【図２】
0003581661.tif 000003
【図３】
0003581661.tif 000004
【図４】
0003581661.tif 000005