(57)【要約】  偏光多重分離方式の光通信システム(１０００)であって、光送信機(１００)が、送信する光信号の搬送波周波数の間に所定の周波数偏差を付与し、送信する光信号の光強度に所定の周波数を有する周期変動を付与する。光受信機(３００)が、受信した光信号から周期変動の周波数成分の強度情報を抽出し、抽出された強度情報に基づいて光伝送路の波長分散値を算出する。このため、光通信システムを運用しながら、光伝送路の波長分散値を測定することが可能である。これにより、伝送品質に悪影響を与えず、また簡便かつ低コストに光学的波形等化部の伝搬特性を再設定することができる光通信システムを提供する。
2010140289.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を送信する光送信機と前記光信号を受信する光受信機とを有し、搬送波が同一の周波数帯に配備され、かつ、偏光状態が互いに直交する独立した二つの前記光信号を多重分離する偏光多重分離方式の光通信システムであって、
前記光送信機が、
送信する前記光信号の搬送波周波数の間に所定の周波数偏差を付与する偏差付与手段と、
送信する前記光信号の光強度に所定の周波数を有する周期変動を付与する変動付与手段と、を有し、
前記光受信機が、
受信した前記光信号から前記周期変動の周波数成分の強度情報を抽出する情報抽出手段と、
抽出された前記強度情報に基づいて光伝送路の波長分散値を算出する分散値算出手段と、を有することを特徴とする光通信システム。
【請求項２】
前記偏差付与手段は、
前記光信号の光位相をそれぞれ変化させる光位相変調器と、
前記光位相変調器の駆動信号を生成する信号生成手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の光通信システム。
【請求項３】
前記信号生成手段は、前記光信号により異なる傾きを有する時刻の一次関数で表される前記駆動信号を生成することを特徴とする請求項２に記載の光通信システム。
【請求項４】
前記偏差付与手段は、前記光位相変調器によりセロダイン変調を実行し、前記セロダイン変調に用いるノコギリ波の傾きが光信号により異なることを特徴とする請求項２に記載の光通信システム。
【請求項５】
前記変動付与手段が、
前記光信号の光強度を入力される強度制御信号に比例するように変化させる光強度変調器と、
前記光強度変調器の前記強度制御信号を生成する強度制御手段と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の光通信システム。
【請求項６】
前記変動付与手段が、
前記光信号の光強度を入力される減衰制御信号に対応して減衰させる光減衰器と、
前記光減衰器の前記減衰制御信号を生成する強度制御手段と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の光通信システム。
【請求項７】
前記変動付与手段が、
安定制御のためにバイアス端子に印加される安定制御信号により前記光信号の光強度を変化させるマッハツェンダ型光変調器と、
前記マッハツェンダ型光変調器の前記安定制御信号を生成する強度制御手段と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の光通信システム。
【請求項８】
前記強度制御手段が、
前記光信号の光強度の周期変動が、その周波数が同一で、かつ、互いに同相又は逆相の何れかとなる、前記制御信号を生成することを特徴とする請求項６ないし８の何れか一項に記載の光通信システム。
【請求項９】
前記情報抽出手段が、バンドパスフィルタからなることを特徴とする請求項１ないし８の何れか一項に記載の光通信システム。
【請求項１０】
前記分散値算出手段が算出した前記波長分散値に基づいて光伝送路の波長分散による波形歪みを補償する波形等化手段を、さらに有することを特徴とする請求項１ないし９の何れか一項に記載の光通信システム。
【請求項１１】
光信号を送信する光送信機と前記光信号を受信する光受信機とを有し、搬送波が同一の周波数帯に配備され、かつ、偏光状態が互いに直交する独立した二つの前記光信号を多重分離する偏光多重分離方式の光通信システムの前記光受信機であって、
受信した前記光信号から周期変動の周波数成分の強度情報を抽出する情報抽出手段と、
抽出された前記強度情報に基づいて光伝送路の波長分散値を算出する分散値算出手段と、を有することを特徴とする光受信機。
【請求項１２】
光信号を送信する光送信機と前記光信号を受信する光受信機とを有し、搬送波が同一の周波数帯に配備され、かつ、偏光状態が互いに直交する独立した二つの前記光信号を多重分離する偏光多重分離方式の光通信システムの光通信方法であって、
送信する前記光信号の搬送波周波数の間に所定の周波数偏差を付与する偏差付与動作と、
送信する前記光信号の光強度に所定の周波数を有する周期変動を付与する変動付与動作と、
受信した前記光信号から前記周期変動の周波数成分の強度情報を抽出する情報抽出動作と、
抽出された前記強度情報に基づいて光伝送路の波長分散値を算出する分散値算出動作と、
を有することを特徴とする光通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号を送信する光送信機と前記光信号を受信する光受信機とを有し、搬送波が同一の周波数帯に配備され、かつ、偏光状態が互いに直交する独立した二つの前記光信号を多重分離する偏光多重分離方式の光通信システム、その光受信機、その光通信方法、に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、インターネットの普及により、基幹系通信システムのトラフィック量が急激に増大していることから、４０Ｇｂｐｓを越える超高速の光通信システムの早期実用化が待望されている。このような超高速の光通信システムを実現する技術として、偏光多重分離技術が注目されている。【０００３】
偏光多重分離技術は、光送信機において、搬送波が同一の周波数帯に配備され、かつ、偏光状態が互いに直交する二つの独立した光信号を多重し、また光受信機において、受信信号から前述の二つの光信号を分離することにより、二倍の伝送速度を実現する技術である。【０００４】
逆に、光信号のシンボルレート（ボーレート）を１／２にすることができるため、電気デバイスの動作速度を低減できるため、装置コストを削減可能であるとも言い換えることができる。【０００５】
以降では、偏光多重分離技術を用いた光通信システム（以降、光通信システムと記述する。）の動作を、図面を参照して説明する。【０００６】
最初に光送信機において光通信システムで使用される光信号を生成する過程を説明する。図１０に従来の光通信システムにおける光送信機１０の構成例を示す。【０００７】
従来の光送信機１０は、データ源１０１、データ分割部１０２、光源１０３、光分岐部１０４、光送信部１０５−１および光送信部１０５−２、偏光多重部１０６の各ブロックにより構成される。【０００８】
データ源１０１は送信データを生成した上で、それをデータ分割部１０２に送信する。なお、送信データは光送信機に接続される他の通信機器から供給されるのが通常であるが、ここでは簡単のため光送信機１０自身が送信データを生成するとする。【０００９】
データ分割部１０２は、データ源１０１から送られた送信データを二分割（デマルチプレクシング）した上で、それぞれ光送信部１０５−１と光送信部１０５−２とに送信する。【００１０】
送信データの分割方法としては、ビット毎に分割する方法（ビットインターリーブ）やバイト毎に分割する方法（バイトインターリーブ）のような各種方法を用いることができる。【００１１】
光源１０３は所定の周波数のレーザ光を出力して光分岐部１０４に送信する。光分岐部１０４は光源１０３から送信されたレーザ光を二分岐して、同一強度のレーザ光を、それぞれ光送信部１０５−１と光送信部１０５−２とに送信する。【００１２】
光送信部１０５−１と光送信部１０５−２には、同一の光周波数と同一の光強度を有する異なる光源から、それぞれレーザ光を供給する方法も適用可能であるが、本発明においては光送信部１０５−１と光送信部１０５−２からそれぞれ送信される光信号の搬送波周波数が線幅も含めて一致していることが望ましいため、上述の単一光源を二分岐する構成が推奨される。【００１３】
光送信部１０５−１と光送信部１０５−２は、光分岐部１０４から送られたレーザ光を搬送波として、データ分割部１０２から送られたデータにより光変調を行う。本発明においては光変調方式の種類は問わない。各光送信部１０５−１，２により生成された光信号は、それぞれ偏光多重部１０６に送られる。【００１４】
偏光多重部１０６は、光送信部１０５−１と光送信部１０５−２とから送られた光信号を、それらの偏光状態が互いに直交するように多重した上で、光伝送路２００に送出する。光送信機１０により生成された光信号は、光伝送路２００を伝搬した後、光受信機３０により受信される。【００１５】
つぎに、光受信機３０が受信した光信号から送信データを再生する処理の過程を説明する。図１１に従来の光通信システムにおける光受信機３０の構成例を示す。【００１６】
光受信機３０は、光学的波形等化部３０１、偏光分離部３０２、光受信部３０３−１、光受信部３０３−２、データ識別部３０４−１、データ識別部３０４−２、データ多重部３０５から構成される。【００１７】
光学的波形等化部３０１は、光信号が光伝送路２００の伝搬中に受けた波長分散による波形歪みを光学的に補償した後、補償後の光信号を偏光分離部３０２に送信する。【００１８】
偏光分離部３０２は、光学的波形等化部３０１より受信した光信号を光送信部１０５−１，１０５−２より生成された二つの光信号に分離し、それぞれ光受信部３０２−１および光受信部３０２−２に送信する。【００１９】
光受信部３０３−１は、偏光分離部３０２より送られた光信号を電気信号に変換し、データ識別部３０４−１に送信する。光受信部３０３−２も同様である。【００２０】
データ識別部３０４−１は、光受信部３０３−１から送られた電気信号を、光変調方式に適した所定の識別条件に基づいてデジタルデータに変換し、データ多重部３０５に送信する。データ識別部３０４−２も同様である。【００２１】
データ多重部３０５は、データ識別部３０４−１およびデータ識別部３０４−２から送られたデジタルデータを多重（マルチプレクシング）することにより、元の送信データを再生する。【００２２】
ところで、図１１（ｂ）に示すように、光受信機３１の構成としては、光伝送路２００から受信した光信号を光受信部３０３により電気信号に変換した後、その電気信号から前述の光受信部３０３−１，３０３−２により生成される電気信号を、それぞれ分離するような方式も考えられる。【００２３】
すなわち、図１１（ａ）は光学的に偏光分離を行う構成である一方、図１１（ｂ）は電気的に偏光分離を行う構成である。以上説明したようにして、光送信機で偏光多重された光信号は、光受信機でそれぞれ独立した光信号に分離された上で、元の送信データが再生される。【００２４】
なお、残留強度変調に依存しないで、伝送路光ファイバのような入出力端が離れた地点にある光部品の群速度分散を高精度に測定する波長分散測定装置の出願がある(図示せず)。【００２５】
その波長分散測定装置では、波長の異なる複数の半導体レーザが発光する光は、電気信号のパルスに基づいて、複数の光強度変調器によって変調された後、光カプラにより合成される。【００２６】
合成された光は被測定光部品を通過してフォトダイオードで検出される。そして、この検出光の電気信号に含まれる直流成分およびｉ／ＮＴ（ｉは１からＮ−１の整数）周波数成分の強度を、バンドパスフィルタとパワーメータにより検出する。【００２７】
さらに、フォトダイオードに流れる平均光電流を電流計により測定する。測定されたｉ／ＮＴ成分の強度、平均光電流、パルス形状および光源周波数の情報から被測定光部品の分散値を算出する（例えば、特許文献１参照）。【００２８】
また、簡易な構成で偏波成分を安定して分離させる偏波多重光通信システムの出願もある(図示せず)。その偏波多重光通信システムでは、光送信部は、低周波発生器から送信された低周波信号を用いて伝送波である光の波長、伝送タイミング、強度のいずれかを変調して出力する。【００２９】
偏波多重器は、変調された二つの出力光を互いに直交する偏波状態で合成して偏波多重信号を生成する。偏波分離器は、偏波制御部によって偏波状態が制御された偏波多重信号から直交する二つの偏波成分を抽出して分離する。【００３０】
バンドパスフィルタは、光受信部の出力信号から通過帯域を透過する成分を抽出し、この成分の強度を出力する。制御回路は、バンドパスフィルタからの出力強度に基づいて低周波信号の成分の比率を最大にさせるためのフィードバック制御信号を生成し、偏波制御部はフィードバック制御信号を用いて偏波多重信号の偏波状態を制御する（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３１】
【特許文献１】特開２００８−２６３５９０号公報
【特許文献２】特開２０００−１９３５５８号公報
【発明の概要】
【００３２】
しかしながら、上述した従来の技術においては、以下に述べるような問題がある。
【００３３】
光学的波形等化部により、光伝送路の波長分散による光信号の波形歪みを補償するためには、光学的波形等化部の伝搬特性が光伝送路の伝搬特性の逆特性と一致させる必要がある。
【００３４】
そのため、光通信システムの運用前に光伝送路の波長分散値を予め測定した上で、光学的波形等化部の伝搬特性が固定的に設定されるのが通常である。
【００３５】
しかしながら、４０Ｇｂｐｓを越える超高速光通信システムにおいては、光伝送路周辺の環境変動による波長分散の変化が伝送品質に与える影響が大きいため、光学的波形等化部の伝搬特性を適応的に変更する必要がある。
【００３６】
また、光ファイバの切断等の障害が原因で他の光伝送路に切り替えた場合に、光学的波形等化部の伝搬特性をなるべく迅速に再設定する必要がある。
【００３７】
以上の理由より、光通信システムの運用前および運用中においても、光伝送路の波長分散値を常時監視し、光学的波形等化部の伝搬特性を再設定する機能が所望されている。しかしながら、光伝送路の波長分散値を常時監視する機能を、伝送品質に悪影響を与えず、また簡便かつ低コストに実現することは、非常に困難である。
【００３８】
本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、伝送品質に悪影響を与えず、また簡便かつ低コストに光学的波形等化部の伝搬特性を再設定することができる光通信システム、その光受信機、その光通信方法を提供するものである。
【００３９】
本発明の光通信システムは、光信号を送信する光送信機と光信号を受信する光受信機とを有し、搬送波が同一の周波数帯に配備され、かつ、偏光状態が互いに直交する独立した二つの光信号を多重分離する偏光多重分離方式の光通信システムであって、光送信機が、送信する光信号の搬送波周波数の間に所定の周波数偏差を付与する偏差付与手段と、送信する光信号の光強度に所定の周波数を有する周期変動を付与する変動付与手段と、を有し、光受信機が、受信した光信号から周期変動の周波数成分の強度情報を抽出する情報抽出手段と、抽出された強度情報に基づいて光伝送路の波長分散値を算出する分散値算出手段と、を有することを特徴とする。
【００４０】
本発明の光受信機は、光信号を送信する光送信機と光信号を受信する光受信機とを有し、搬送波が同一の周波数帯に配備され、かつ、偏光状態が互いに直交する独立した二つの光信号を多重分離する偏光多重分離方式の光通信システムの光受信機であって、受信した光信号から周期変動の周波数成分の強度情報を抽出する情報抽出手段と、抽出された強度情報に基づいて光伝送路の波長分散値を算出する分散値算出手段と、を有することを特徴とする。
【００４１】
本発明の光通信方法は、光信号を送信する光送信機と光信号を受信する光受信機とを有し、搬送波が同一の周波数帯に配備され、かつ、偏光状態が互いに直交する独立した二つの光信号を多重分離する偏光多重分離方式の光通信システムの光通信方法であって、送信する光信号の搬送波周波数の間に所定の周波数偏差を付与する偏差付与動作と、送信する光信号の光強度に所定の周波数を有する周期変動を付与する変動付与動作と、受信した光信号から周期変動の周波数成分の強度情報を抽出する情報抽出動作と、抽出された強度情報に基づいて光伝送路の波長分散値を算出する分散値算出動作と、を有することを特徴とする。
【００４２】
なお、本発明の各種の構成要素は、その機能を実現するように形成されていればよく、例えば、所定の機能を発揮する専用のハードウェア、所定の機能がコンピュータプログラムにより付与されたデータ処理装置、コンピュータプログラムによりデータ処理装置に実現された所定の機能、これらの任意の組み合わせ、等として実現することができる。
【００４３】
また、本発明の各種の構成要素は、必ずしも個々に独立した存在である必要はなく、複数の構成要素が一個の部材として形成されていること、一つの構成要素が複数の部材で形成されていること、ある構成要素が他の構成要素の一部であること、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、等でもよい。
【００４４】
本発明の光通信システムの光送信機と光受信機による光通信方法では、光送信機の偏差付与手段が、送信する光信号の搬送波周波数の間に所定の周波数偏差を付与し、送信する光信号の光強度に所定の周波数を有する周期変動を変動付与手段が付与する。すると、光受信機の情報抽出手段が、受信した光信号から周期変動の周波数成分の強度情報を抽出し、抽出された強度情報に基づいて光伝送路の波長分散値を分散値算出手段が算出する。このため、光通信システムを運用しながら、光伝送路の波長分散値を測定することが可能である。従って、伝送品質に悪影響を与えず、また簡便かつ低コストに光学的波形等化部の伝搬特性を再設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
上述した目的、および、その他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、および、それに付随する以下の図面によって、さらに明らかになる。【００４６】
【図１】(ａ)は本発明の実施の形態の光通信システムの光送信機の構成を示すブロック図、(ｂ)は光受信機の構成を示すブロック図である。
【図２】光変調部の構成を示すブロック図である。
【図３】（ａ）は強度変調信号生成部が生成する電気信号の時間変化を示す特性図、（ｂ）は強度変調信号生成部が生成する電気信号の時間変化を示す特性図である。
【図４】光送信部または光強度変調器が送出する光信号の強度の時間変化を示す特性図である。
【図５】（ａ）は位相変調信号生成部が生成する電気信号の時間変化を示す特性図、（ｂ）は位相変調信号生成部が生成する電気信号の時間変化を示す特性図である。
【図６】光送信部または光位相変調器が送出する光信号の光スペクトルを示す特性図である。
【図７】波長分散値測定部の構成を示すブロック図である。
【図８】電気的波形等化部を用いた本発明の光受信機の構成を示すブロック図である。
【図９】電気的波形等化部の構成を示すブロック図である。
【図１０】従来の光送信機の構成を示すブロック図である。
【図１１】（ａ）は従来の光受信機の構成を示すブロック図、（ｂ）は光受信機の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
（実施の第一の形態）
本発明の実施の第一の形態を図１ないし図７を参照して以下に説明する。ただし、本実施の形態に関して前述した一従来例と同一の部分は、同一の名称を使用して詳細な説明は省略する。なお、本発明は前述した図１１（ａ）と図１１（ｂ）の何れの構成にも適用可能であるが、簡単のため以降では図１１（ａ）の構成を有する光受信機について説明する。
【００４８】
本実施の形態の光通信システム１０００は、図１(ａ)(ｂ)に示すように、光信号を送信する光送信機１００と光信号を受信する光受信機３００とを有する。本実施の形態の光通信システム１０００は、偏光多重分離方式の光通信システム１０００であって、搬送波が同一の周波数帯に配備され、かつ、偏光状態が互いに直交する独立した二つの光信号を多重分離する。
【００４９】
光送信機１００は、送信する光信号の搬送波周波数の間に所定の周波数偏差を付与する偏差付与手段と、送信する光信号の光強度に所定の周波数を有する周期変動を付与する変動付与手段と、を有する。
【００５０】
光受信機３００は、受信した光信号から周期変動の周波数成分の強度情報を抽出する情報抽出手段と、抽出された強度情報に基づいて光伝送路の波長分散値を算出する分散値算出手段と、を有する。
【００５１】
より具体的には、本実施の形態の光送信機１００の構成は、図１(ａ)に示すように、光変調部１０７を新たに備えた点で、従来の光送信機の構成と異なる。光変調部１０７は、光送信部１０５−１と光送信部１０５−２で生成された光信号に対して、所定の搬送波周波数偏差と、所定の光強度の周期変動を付与するブロックである。
【００５２】
従って、光変調部１０７は、上述の光信号に周波数偏差を付与する偏差付与手段と、周期変動を付与する変動付与手段と、に相当する。光信号に付与される搬送波周波数偏差の大きさ（２Δｆ）と光強度変動の周波数（ｆＡＭ）は予め定められており、光送信機１００と光受信機３００の双方で共有しているものとする。
【００５３】
図１(ｂ)に本発明の光受信機３００の構成例を示す。本発明の光受信機３００の構成は、光分岐部３０６および波長分散値測定部３０７が新たに追加された点で、従来の光受信機の構成と異なる。
【００５４】
光分岐部３０６は、光伝送路２００より送られた光信号を二分岐した上で、一方を光学的波形等化部３０１に送り、他方を波長分散値測定部３０７に送信する。光信号の相違点は光強度のみである。波長分散値測定部３０７に送信する光信号の光強度は、伝送品質に大きな影響を与えることない程度に留める必要がある。
【００５５】
波長分散値測定部３０７は、光分岐部３０６より受信した光信号に基づいて、光伝送路２００の波長分散値を算出した後、波長分散値を光学的波形等化部３０１に通知する。従って、光分岐部３０６は、上述の光信号から強度情報を抽出する情報抽出手段に相当し、波長分散値測定部３０７は、強度情報に基づいて波長分散値を算出する分散値算出手段に相当する。
【００５６】
光学的波形等化部３０１は、波長分散値測定部３０７より取得した波長分散値に基づいて、自身の伝搬特性が光伝送路２００の伝搬特性の逆特性となるように制御することにより、光伝送路２００の波長分散により波形歪みの生じた光信号を補償する。従って、光受信機３００において光伝送路の波長分散を測定することができる。
【００５７】
図２は本実施の形態における光変調部１０７の構成例を示す。光変調部１０７は、光強度変調器４００−１および光強度変調器４００−２と、強度変調信号生成部４０１−１および強度変調信号生成部４０１−２と、光位相変調器４０２−１および光位相変調器４０２−２と、位相変調信号生成部４０３−１および位相変調信号生成部４０３−２から構成される。
【００５８】
強度変調信号生成部４０１−１は光強度変調器４００−１を駆動する周期的電気信号を生成するブロックである。強度変調信号生成部４０１−２も同様である。図３（ａ）と図３（ｂ）は、それぞれ強度変調信号生成部４０１−１および強度変調信号生成部４０１−２が生成する電気信号の時間変化を示す。
【００５９】
双方の電気信号はいずれも所定の固定値と周波数fＡＭの正弦波の和である。正弦波の位相は互いにπの差違を設ける。また正弦波の振幅は、伝送特性に対する影響を最小限に抑えるために、固定値に対して十分小さくする。
【００６０】
以上より、強度変調信号生成部４０１−１が生成する電気信号は
ｅ１（ｔ）＝１＋Ａｓｉｎ（２πfＡＭｔ）
と表せ、強度変調信号生成部４０１−２が生成する電気信号は
ｅ2（ｔ）＝１−Ａｓｉｎ（２πfＡＭｔ）
と表せる。
【００６１】
前述の固定値は簡単のため１とした。また、正弦波の振幅はＡ＜＜１である。以上では、周期的電気信号として正弦波を用いたが、ノコギリ波等の他の周期的関数も使用することが可能である。
【００６２】
光強度変調器４００−１は、光送信部１０５−１から送られた光信号の光強度を、強度変調信号生成部４０１−１から入力された電気信号に比例するように変化させて出力する。光強度変調器４００−２も同様である。
【００６３】
従って、光強度変調器４００−１および光強度変調器４００−２が送信する光信号の平均光強度は、それぞれ
Ｐ１（ｔ）＝Ｐ０ｅ１（ｔ）＝Ｐ０（１＋Ａｓｉｎ（２πfＡＭｔ））
Ｐ２（ｔ）＝Ｐ０ｅ2（ｔ）＝Ｐ０（１−Ａｓｉｎ（２πfＡＭｔ））
と表せる。ここでＰ０は光送信部１０５−１および光送信部１０５−２から送信される光信号の平均光強度である。
【００６４】
図４（ａ）および図４（ｂ）は、それぞれ光送信部１０５−１および光送信部１０５−２から送信される光信号の光強度の時間変化を示す。図より光送信部１０５−１および光送信部１０５−２から振幅の揃った光パルスが連続的に送出されていることが分かる。
【００６５】
また、図４(ｃ)および図４（ｄ）は、それぞれ光強度変調器４００−１および光強度変調器４００−２から送信される光信号の光信号強度の時間変化を示す。図３に示す強度変調信号生成部４０１−１および強度変調信号生成部４０１−２が生成する周期的電気信号に比例して、光パルスの振幅が周期的に変化していることが分かる。
【００６６】
以上では光信号強度を変化させる方法として光強度変調器を用いる方法を説明したが、光減衰器を使用しても容易に実現することができる。
【００６７】
また光送信部１０５−１および光送信部１０５−２において光信号強度に周期的変動を付与する方法もある。光送信部において光変調を行うデバイスとして、マッハツェンダ型光変調器を用いることが多い。
【００６８】
マッハツェンダ型光変調器の動作を安定化させることを目的に、マッハツェンダ型光変調器のバイアス電圧に所定の周波数の周期信号を印加する場合がある。マッハツェンダ型光変調器を安定に動作させるためには、マッハツェンダ型光変調器のバイアス端子に適切なバイアス電圧を印加する必要がある。
【００６９】
また、適切なバイアス電圧は時間変動するため、適切なバイアス電圧を動的に追尾する必要がある。その方法として、バイアス電圧に所定の周波数の周期的電気信号を加えた電圧をマッハツェンダ型光変調器のバイアス端子に印加する方法が知られている。
【００７０】
この方法によりマッハツェンダ型光変調器が安定的に動作している場合、光信号強度は駆動信号の周波数の二倍の周波数で周期的に変動することが分かっている。従って、光変調にマッハツェンダ型光変調器を使用することによっても、光信号強度に周期的変化を付与することが可能である。この方法は部品点数を削減できる点で上述の方法に対して優位性を有している。
【００７１】
位相変調信号生成部４０３−１は光位相変調器４０２−１を駆動する電気信号を生成するブロックである。位相変調信号生成部４０２−２も同様である。
【００７２】
図５（ａ），(ｂ)は、それぞれ位相変調信号生成部４０３−１および位相変調信号生成部４０３−２が生成する電気信号を示す。各電気信号は異なる傾きを有する一次関数として表される。
【００７３】
以降では、波長分散値の計算を簡単にするため、傾きの絶対値が同一で、かつ、符号が互いに異なる一次関数を電気信号として使用する。時刻０における電気信号の値は任意であるため、ここでは０とする。以降では位相変調信号生成部４０３−１が生成する電気信号の傾きをΔｆ＞０とし、位相変調信号生成部４０３−２が生成する電気信号の傾きを−Δｆ＜０とする。
【００７４】
光位相変調器４０１−１は、電気信号生成部４００−１から入力された電気信号に比例した量だけ、光送信部１０５−１により生成された光信号の光位相を変化させるデバイスである。光位相変調器４０１−２も同様である。
【００７５】
光位相変調器４０１−１を駆動する電気信号が時間的に変化する場合、光位相の時間微分が周波数変位となることから、光位相変調器４０１−１を通過する光信号の搬送波周波数は、光位相変調器を駆動する電気信号の時間微分に比例する量だけ変化する。
【００７６】
図６（ａ）および図６(ｃ)は、それぞれ光送信部１０５−１および光送信部１０５−２が送信する光信号の光スペクトルを示す。各光信号の中心周波数（搬送波周波数）ｆ０は光源１０３が送信するレーザ光の発振周波数である。
【００７７】
図６（ｂ）および図６（ｄ）は、それぞれ光位相変調器４００−１および光位相変調器４００−２が送信する光信号の光スペクトルを示す。光位相変調器４００−１から送信される光信号の中心周波数はｆ０からｆ０＋Δｆに変位し、光位相変調器４００−２から送信される光信号の中心周波数はｆ０からｆ０−Δｆに変位していることが分かる。
【００７８】
従って、光位相変調器４０２−１および光位相変調器４０２−２から送信される光信号の搬送波周波数偏差は２Δｆである。なお、実際には光位相変調器に入力可能な電気信号には上下限があるため、図５（ｂ）に示すようなノコギリ波を生成する必要がある。
【００７９】
ノコギリ波による光位相変調は一般にセロダイン変調と呼ばれる。以上のように、光送信部１０５−１および光送信部１０５−２により生成された光信号に対して、搬送波周波数偏差と、光強度の周期変動を付与することが可能である。
【００８０】
つぎに、光受信機３００の波長分散値測定部３０７が光信号より波長分散値を算出する方法を説明する。図７は波長分散値測定部３０７の構成例を示す。波長分散値測定部３０７は、光受信部５００と、バンドパスフィルタ５０１と、波長分散値検出部５０２から構成される。
【００８１】
光受信部５００は光分岐部３０６より受信した光信号を電気信号に変換した上でバンドパスフィルタ５０１に送信する。
【００８２】
バンドパスフィルタ５０１は光受信部５００より送られた電気信号の所定の周波数成分（上述の周波数ｆＡＭの成分）を抽出した上で、その強度情報を波長分散値検出部５０２に送信する。
【００８３】
波長分散値検出部５０２は、バンドパスフィルタ５０１より送られた強度情報より波長分散値を算出した上で、その計算結果を光学的波形等化部３０１に通知する。
【００８４】
つぎに、上述の構成により波長分散値を算出する方法を説明する。
【００８５】
角周波数ω０＋ｄωの光信号が光伝送路を伝搬する場合の伝搬定数β（ω）は、
β（ω）＝β０＋β１ｄω＋（１／２）β２ｄω２＋（１／３！）β３ｄω３＋…
と表すことができる。ここでβ０は任意の定数、β1は群遅延、β２は群速度分散、β３は三次分散である。
【００８６】
従って、角周波数ω０＋ｄωの光信号が伝送路長Ｌの光伝送路を伝搬するのに要する時間は、
τ＝（ｄβ（ω）／ｄω）Ｌ＝（β１＋β２ｄω）Ｌ＝Ｌβ１＋Ｄｄω
である。なお二次以降の項は微少であるため省略した。
【００８７】
光強度変調器４００−１および光強度変調器４００−２が出力する光信号の周波数ｆＡＭの成分は、前述のように、それぞれ
Ｐ０Ａｓｉｎ（２πｆＡＭｔ）
−Ｐ０Ａｓｉｎ（２πｆＡＭｔ）
である。
【００８８】
このため、光伝送路２００の伝送路損失をΓとすると、光受信部５００が受信した光信号の周波数ｆＡＭの成分は、
Ｐｓｉｎ（２πｆＡＭ（ｔ−τ１））−Ｐｓｉｎ（２πｆＡＭ（ｔ−τ２））＝Ｐｓｉｎ（２πｆＡＭＤΔω）ｓｉｎ（２πｆＡＭ（ｔ−Ｌβ１））
と表すことができる。
【００８９】
ここで、
Ｐ＝Ｐ０ＡΓ、Δω＝２πΔｆ、τ１＝Ｌβ１＋ＤΔω、τ２＝Ｌβ１−ＤΔω
である。
【００９０】
よって、バンドパスフィルタ５０１の出力は
Ｐｓｉｎ（２πｆＡＭＤΔω）
と表される。Ｐ、ｆＡＭ、Δωの値は既知の固定値であるから、波長分散値Ｄを算出することが可能である。以上に説明したように、本発明によれば、光通信システムの運用中においても、光伝送路の波長分散値を測定することが可能である。
【００９１】
（実施の第二の形態）
実施の第二の形態においては電気的に波長分散を補償する場合の構成を説明する。実施の第二の形態における光送信機１００の構成は実施の第一の形態と同一である。実施の第二の形態における光受信機３００の構成例を図８に示す。
【００９２】
実施の第二の形態における光受信機３００は、実施の第一の形態における光受信機３００に対して、光学的波形等化部３０１を備えず、光受信部３０３−１および光受信部３０３−２の直後に、それぞれ電気的波形等化部３０８−１および電気的波形等化部３０８−２を備え、また波長分散値測定部３０７が電気的波形等化部３０８−１および電気的波形等化部３０８−２の両方に波長分散値を通知する点において、実施の第一の形態における光受信機と異なる。
【００９３】
図９は電気的波形等化部３０８−１の構成例を示す。電気的波形等化部３０８−２の構成も同様である。電気的波形等化部３０８−１は、フィルタ処理部６００と、フィルタ係数生成部６０１から構成される。
【００９４】
フィルタ処理部６００は、フィルタ係数生成部６０１より指定されたパラメータに従って、任意の伝達関数を再現可能なフィルタである。例えば、デジタル信号処理を行う場合はＦＩＲ(Finite Impulse Response)フィルタが多用される。また、高速フーリエ変換を利用した周波数領域等化も用いられることがある。
【００９５】
フィルタ係数生成部６０１は、波長分散値測定部３０７より取得した波長分散値から、光伝送路の伝搬特性の逆特性のフィルタを生成するためのパラメータを算出した上で、フィルタ処理部６００に通知する。
【００９６】
フィルタ処理部６００にＦＩＲフィルタを使用する場合は、ＦＩＲフィルタの各タップの係数（以降タップ係数と記述する）を指定する。各タップ係数を算出するには、光伝送路２００の波長分散値の符号を反転した値を有する光伝送路の伝搬特性（伝達関数）を周波数領域上で計算した後、それを逆フーリエ変換することによりインパルス応答を求める。
【００９７】
得られたインパルス応答をＦＩＲフィルタの各タップ係数としてフィルタ処理部６００に通知すれば良い。また、周波数領域等化を使用する場合は、上述のインパルス応答の算出に用いた周波数領域上の伝搬特性をそのまま通知すれば良い。以上説明したように、本実施の形態によれば、電気的に波形等化を実施する場合に置いても、本発明を適用することができる。
【００９８】
なお、本発明は本実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許容する。例えば、前述のように上記形態では簡単のため以降では図１１（ａ）の構成を有する光受信機３０について説明した。しかし、本発明は前述した図１１（ａ）の光受信機３０と図１１（ｂ）の光受信機３１との、何れの構成にも適用可能である(図示せず)。
【００９９】
また、以上の本発明の実施の第一／第二の形態の説明においては、一つの搬送波周波数を用いた光通信システムを例として本発明の内容を説明した。しかし、互いに異なる搬送波周波数を有する複数の光信号を波長分割多重（ＷＤＭ；Wavelenght Division Multiplexing）する光通信システムにおいても、搬送波毎に本発明を適用することにより、本発明を利用することが可能である。
【０１００】
なお、当然ながら、上述した実施の形態および複数の変形例は、その内容が相反しない範囲で組み合わせることができる。また、上述した実施の形態および変形例では、各部の構造などを具体的に説明したが、その構造などは本願発明を満足する範囲で各種に変更することができる。
【０１０１】
この出願は、２００９年  ６月  ５日に出願された日本出願特願２００９−１３６２１５号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てを、ここに取り込む。
【図１】
2010140289.tif 000003
【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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【手続補正書】
【提出日】平成23年12月5日(2011.12.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を送信する光送信機と前記光信号を受信する光受信機とを有し、搬送波が同一の周波数帯に配備され、かつ、偏光状態が互いに直交する独立した二つの前記光信号を多重分離する偏光多重分離方式の光通信システムであって、
前記光送信機が、
送信する前記光信号の搬送波周波数の間に所定の周波数偏差を付与する偏差付与手段と、
送信する前記光信号の光強度に所定の周波数を有する周期変動を付与する変動付与手段と、を有し、
前記光受信機が、
受信した前記光信号から前記周期変動の周波数成分の強度情報を抽出する情報抽出手段と、
抽出された前記強度情報に基づいて光伝送路の波長分散値を算出する分散値算出手段と、を有することを特徴とする光通信システム。
【請求項２】
前記偏差付与手段は、
前記光信号の光位相をそれぞれ変化させる光位相変調器と、
前記光位相変調器の駆動信号を生成する信号生成手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の光通信システム。
【請求項３】
前記信号生成手段は、前記光信号により異なる傾きを有する時刻の一次関数で表される前記駆動信号を生成することを特徴とする請求項２に記載の光通信システム。
【請求項４】
前記偏差付与手段は、前記光位相変調器によりセロダイン変調を実行し、前記セロダイン変調に用いるノコギリ波の傾きが光信号により異なることを特徴とする請求項２に記載の光通信システム。
【請求項５】
前記変動付与手段が、
前記光信号の光強度を入力される強度制御信号に比例するように変化させる光強度変調器と、
前記光強度変調器の前記強度制御信号を生成する強度制御手段と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の光通信システム。
【請求項６】
前記強度制御手段が、
前記光信号の光強度の周期変動が、その周波数が同一で、かつ、互いに同相又は逆相の何れかとなる、前記制御信号を生成することを特徴とする請求項５に記載の光通信システム。
【請求項７】
前記情報抽出手段が、バンドパスフィルタからなることを特徴とする請求項１ないし６の何れか一項に記載の光通信システム。
【請求項８】
前記分散値算出手段が算出した前記波長分散値に基づいて光伝送路の波長分散による波形歪みを補償する波形等化手段を、さらに有することを特徴とする請求項１ないし７の何れか一項に記載の光通信システム。
【請求項９】
光信号を送信する光送信機と前記光信号を受信する光受信機とを有し、搬送波が同一の周波数帯に配備され、かつ、偏光状態が互いに直交する独立した二つの前記光信号を多重分離する偏光多重分離方式の光通信システムの前記光受信機であって、
受信した前記光信号から周期変動の周波数成分の強度情報を抽出する情報抽出手段と、
抽出された前記強度情報に基づいて光伝送路の波長分散値を算出する分散値算出手段と、を有することを特徴とする光受信機。
【請求項１０】
光信号を送信する光送信機と前記光信号を受信する光受信機とを有し、搬送波が同一の周波数帯に配備され、かつ、偏光状態が互いに直交する独立した二つの前記光信号を多重分離する偏光多重分離方式の光通信システムの光通信方法であって、
送信する前記光信号の搬送波周波数の間に所定の周波数偏差を付与する偏差付与動作と、
送信する前記光信号の光強度に所定の周波数を有する周期変動を付与する変動付与動作と、
受信した前記光信号から前記周期変動の周波数成分の強度情報を抽出する情報抽出動作と、
抽出された前記強度情報に基づいて光伝送路の波長分散値を算出する分散値算出動作と、
を有することを特徴とする光通信方法。
【国際調査報告】
2010140289.tif 000014
2010140289.tif 000015
2010140289.tif 000016