(57)【要約】【課題】遅延干渉計において、温度制御による位相調整よりも応答速度を速くする。【解決手段】入力された信号光が第１光路及び第２光路を伝搬し、相対的な遅延を有して干渉する遅延干渉計であって、第１光路における信号光を円偏光に変える第１変更手段と、円偏光に対して磁気光学効果により光位相をシフトさせる位相調整手段と、位相シフトされた円偏光を直線偏光の信号光に変える第２変更手段と、第２光路における信号光の偏光状態を、直線偏光の偏光状態と同じにする第３変更手段と、を備える。【選択図】図１
2011095334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された信号光が第１光路及び第２光路を伝搬し、相対的な遅延を有して干渉する遅延干渉計であって、
前記第１光路における信号光を円偏光に変える第１変更手段と、
前記円偏光に対して磁気光学効果により光位相をシフトさせる位相調整手段と、
位相シフトされた円偏光を直線偏光の信号光に変える第２変更手段と、
前記第２光路における信号光の偏光状態を、前記直線偏光の偏光状態と同じにする第３変更手段と、
を備える遅延干渉計。
【請求項２】
前記入力された信号光を前記第１光路及び第２光路それぞれに分割するスプリッタと、
前記第１光路上に設けられ、前記第１光路における第１分岐光を前記スプリッタに反射する第１リフレクタと、
前記第２光路上に設けられ、前記第２光路における第２分岐光を前記スプリッタに反射する第２リフレクタと、
前記第１光路及び第２光路を伝搬する信号光を干渉する結合器である干渉手段とをさらに備え、
前記位相調整手段は、
前記スプリッタと前記第１リフレクタとの間にある可変回転角ファラデー回転子であり、
前記第１変更手段及び第２変更手段は、
前記可変回転角ファラデー回転子と前記スプリッタとの間にある波長板である請求項１記載の遅延干渉計。
【請求項３】
前記結合器と前記波長板の間にあり、前記第１分岐光を、２つの異なる偏光に分離する偏波分離手段と、をさらに備え、
前記波長板は、
両偏光の光路上にそれぞれ設けられ、それぞれの光学軸方位が互いに異なる請求項２記載の遅延干渉計。
【請求項４】
前記偏波分離手段は、偏光分離膜を有するプリズムである請求項３記載の遅延干渉計。
【請求項５】
前記プリズムによる光路の往路と復路との位置変位量が、前記第２リフレクタによる光路の往路と復路との位置変位量と同じである請求項４記載の遅延干渉計。
【請求項６】
前記２つの偏光のうち少なくとも１つの偏光に対して磁界を印加する電磁石と、
前記結合器により結合された結合信号に基づいて、前記電磁石に印加する電流を制御する制御手段と、をさらに備える請求項３乃至５いずれか一項に記載の遅延干渉計。
【請求項７】
請求項１乃至６何れか一項に記載の遅延干渉計と、
当該遅延干渉計から２分岐されて出射された結合信号を受光する２つの受光素子を有し、２つの結合信号光を電気信号に変換する光受光器と、
を備える光受信機。
【請求項８】
入力された信号光を第１及び第２の光に分割するステップと、
前記第１の光を円偏光にするステップと、
前記円偏光に対して磁気光学効果により光位相を調整するステップと、
位相調整された円偏光を直線偏光にするステップと、
前記第２の光を、前記直線偏光と同じ偏光状態にするステップと、
偏光状態が同じ前記直線偏光と前記第２の光とが干渉するステップと、
を有する遅延干渉方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位相調整を行う遅延干渉計、受信機、及び遅延干渉方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、１波長当たり４０Ｇ／ｓ以上の高ビットレート光伝送を可能にする技術として、例えば、２相差分位相偏移変調（ＤＢＰＳＫまたはＤＰＳＫ：Differential Binary Phase Shift Keying）、または４相差分位相偏移変調（ＤＱＰＳＫ：Differential Quadrature  Phase Shift Keying）などの光変調方式が注目されている。ＤＰＳＫ又はＤＱＰＳＫなどの位相変調では、受信機に位相情報を検出するための遅延干渉計が必要となる。
【０００３】
遅延干渉計では、２本の光ビームを干渉させるが、その位相差を波長の１／１００程度の精度で安定させる必要がある。現在は、位相差を調整する方法として、温度制御を行う方法が一般的である。例えば、遅延干渉計において、屈折率温度依存性を有する熱光学効果媒質からなる位相補償器が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３０６３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、温度制御による位相調整は、熱光学効果媒質に熱を与えて膨張させるため、応答速度が遅いという問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
開示の遅延干渉計は、入力された信号光が第１光路及び第２光路を伝搬し、相対的な遅延を有して干渉する遅延干渉計であって、前記第１光路における信号光を円偏光に変える第１変更手段と、前記円偏光に対して磁気光学効果により光位相をシフトさせる位相調整手段と、位相シフトされた円偏光を直線偏光の信号光に変える第２変更手段と、前記第２光路における信号光の偏光状態を、前記直線偏光の偏光状態と同じにする第３変更手段と、を備える。
【０００７】
また、他の観点の開示の遅延干渉方法は、入力された信号光を第１及び第２の光に分割するステップと、前記第１の光を円偏光にするステップと、前記円偏光に対して磁気光学効果により光位相を調整するステップと、位相調整された円偏光を直線偏光にするステップと、前記第２の光を、前記直線偏光と同じ偏光状態にするステップと、偏光状態が同じ前記直線偏光と前記第２の光とが干渉するステップと、を有する。
【発明の効果】
【０００８】
開示の遅延干渉計によれば、温度制御による位相調整よりも応答速度を速くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１に係る遅延干渉計の基本的構成の一例を示すブロック図。
【図２】実施例１に係る遅延干渉計の構成の一例を示すブロック図。
【図３】第１光路における偏光状態の一例を示す図。
【図４】可変回転角ファラデー回転子内の位相進みを説明する図。
【図５】第２光路における偏光状態の一例を示す図。
【図６】実施例１における遅延干渉方法を説明するための図。
【図７】実施例２に係る受信機の構成の一例を示すブロック図。
【図８】光パワーモニタリングを用いた自動フィードバック制御の一例を示すブロック図。
【図９】可変回転角ファラデー回転子と補正用電磁石の位置関係の一例を示すブロック図。
【図１０】実施例３に係る遅延干渉計の構成の一例を示すブロック図。
【図１１】電磁石と鉄ガーネット導波路との位置関係の一例を示す図。
【図１２】変形例に係る遅延干渉計の構成の一例を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照しながら実施例について詳細に説明する。
【００１１】
［実施例１］
開示の遅延干渉計は、磁気光学効果を用いて位相調整を行う。磁気光学効果の中で最もよく知られている実用的な効果は、ファラデー回転である。よって、開示の遅延干渉計は、位相調整の方法として可変回転角ファラデー回転子（ＶＦＲ）を用いる。
【００１２】
ファラデー回転は直線偏光の回転であると一般的には理解されている。しかし、ファラデー回転は、物理現象としては円偏光を基準にすることもでき、右回り円偏光と左回り円偏光との間の位相差でもあり光路長差でもある。
【００１３】
また、ファラデー回転は、円偏光に対して物理的に光路長が異なり、波長λ、回転角θ（ラジアン表記）に対してλ・θ／２πの光路長差が生じる。よって、可変回転角ファラデー回転子に円偏光を入射すれば、光路長調整に用いることができる。円偏光に対して光路長差が生じることを利用して、可変回転角ファラデー回転子を用いれば位相補正が可能である。
【００１４】
図１は、実施例１に係る遅延干渉計の基本的構成の一例を示すブロック図である。図１に示す遅延干渉計は、第１レンズ１、スプリッタ２、１／４波長板３、１／４波長板７、可変回転角ファラデー回転子４、第１リフレクタ５、第２リフレクタ６を有する。なお、図１に示す遅延干渉計は、非対称のマイケルソン干渉計の例である。
【００１５】
第１レンズ１は、例えば、コリメートレンズであり、光ファイバから入射されたＤＰＳＫ方式に変調された入力光を平行な光ビームに変換し、スプリッタ２に向け出射する。なお、以下では、１光ビームを「信号光」ともいう。
【００１６】
スプリッタ２は、例えば、ハーフミラー（好ましくは偏光無依存性のハーフミラー）であり、第１レンズ１から入射された平行光を、Ｙ軸方向に反射光を反射し、Ｘ軸方向に透過光を透過する。
【００１７】
１／４波長板３は、直線偏光の反射光を、円偏光に変換する。また、１／４波長板３は、第１リフレクタ５から反射された円偏光を直線偏光に変換する。このとき、１／４波長板３から出射される直線偏光は、入射された直線偏光と直交する関係にある。なお、１／４波長板３は、これに限られず、例えば３／４、一般に１／４＋ｎ＊１／２の位相差をもつ水晶のような複屈折を持つ結晶、あるいは液晶など直線偏光を円偏光に変換できるものであれば何でもよい。以下の１／４波長板も同様とする。また、円偏光は、厳密な円以外にもシステム利用上効率を下げない程度の楕円も含むとする。
【００１８】
可変回転角ファラデー回転子４は、連続したファラデー回転角変化を得るために、磁気光学結晶として、例えばＲＩＧ（希土類鉄ガーネット）結晶を磁気的に飽和させた状態にして磁化の方向を変える。これにより、可変回転角ファラデー回転子４は、入射される円偏光の光路長を調整することができる。
【００１９】
第１リフレクタ５は、例えば、ミラーであり、位相調整された円偏光を可変回転角ファラデー回転子４に向かって反射する。第２リフレクタ６は、例えば、ミラーであり、円偏光を１／４波長板７に向かって反射する。
【００２０】
１／４波長板７は、直線偏光の透過光を、円偏光に変換する。また、１／４波長板７は、第１リフレクタ６から反射された円偏光を直線偏光に変換する。このとき、１／４波長板７から出射される直線偏光は、入射された直線偏光と直交する関係にある。
【００２１】
また、スプリッタ２は、第１リフレクタ５により反射され、かつ、可変回転角ファラデー回転子４により位相調整された反射光と、第２リフレクタ６により反射された透過光とを結合して出射する。このときのスプリッタ２は、光結合器としての機能も発揮する。
【００２２】
なお、スプリッタ２と第２リフレクタ６との間に１／４波長板７を設ける理由は、スプリッタ２で結合する反射光と透過光との偏光状態を同じにするためである。
【００２３】
これにより、遅延干渉計において磁気光学効果を用いて光位相調整することができる。しかし、一般的には、ＰＤ（フォトダイオード）で受信する信号光は、偏光状態が特定されない。そこで、開示の遅延干渉計は、任意の偏光状態でも適用可能な遅延干渉計にすると適用範囲が広まる。以下では、偏光依存性がない遅延干渉計について説明する。
【００２４】
図２は、実施例１に係る遅延干渉計の構成の一例を示すブロック図である。図２に示す遅延干渉計は、スプリッタ１０、偏波ダイバーシティ用プリズム２０、１／４波長板３０、１／４波長板３５、１／４波長板７０、可変回転角ファラデー回転子４０、第１リフレクタ５０、遅延補正板６０、第２リフレクタ８０を有する。なお、図２に示す遅延干渉計は、第２リフレクタ８０に折り返し直角プリズムを用いて、光線の往路と復路とに位置ずれを生じさせ、出力光の検出を容易にする。
【００２５】
スプリッタ１０、可変回転角ファラデー回転子４０、第１リフレクタ５０は、それぞれ図１に示すスプリッタ２、可変回転角ファラデー回転子４、第１リフレクタ５と同様であるため、その説明を省略する。なお、スプリッタ１０は、入力される信号光（以下、入力光ともいう）Ｂ１を反射光Ｂ２と透過光Ｂ３とに分岐する。
【００２６】
偏波ダイバーシティ用プリズム２０は、貼り合わせ部ｔに偏光分離膜（誘電体多層膜による）を施す。反射光Ｂ２は、偏光分離膜によってｐ偏光Ｂ２ａが透過し、ｓ偏光Ｂ２ｂが反射する。図２に示す例では、偏波ダイバーシティ用プリズム２０は、スプリッタ１０と、第１リフレクタ５０の間にあり、反射光Ｂ２の光路（第1光路）上に設ける。
【００２７】
また、偏波ダイバーシティ用プリズム２０は、光位相調整された偏光Ｂ２ａ'と、偏光Ｂ２ｂとを合成して反射光Ｂ４をスプリッタ１０に向かって出射する。なお、１／４波長板３０、１／４波長板３５に入射される直線偏光と、１／４波長板３０、１／４波長板３５から出射される直線偏光とは、直交する関係にある。したがって、偏波ダイバーシティ用プリズム２０において、往路のｐ偏光は、復路のｓ偏光となり、往路のｓ偏光は、復路のｐ偏光となる。
【００２８】
つまり、往路では偏光分離膜で反射したｓ偏光は、復路ではｐ偏光になるため偏光分離膜を透過し、往路では偏光分離膜で透過したｐ偏光は、復路ではｓ偏光になるため偏光分離膜で反射する。よって、偏波ダイバーシティ用プリズム２０に入力される反射光Ｂ２と出力される反射光Ｂ４とでは光線の位置が異なる。この光線の位置ずれは、第２リフレクタ８０（例えば、折り返し直角プリズム）の位置ずれと同じにする。これにより、反射光Ｂ２と反射光Ｂ４とは光線の位置が違うのでそれぞれの検出（取り出し）が容易になる。
【００２９】
１／４波長板３０、１／４波長板３５は、それぞれ軸方向が略９０度異なる。理由は、１つの可変回転角ファラデー回転子４０で位相調整するためには、円偏光の回転の向きをそろえる必要があるからである。これにより、直交する直線偏光を１／４波長板３０、１／４波長板３５に入射させた場合、回転の向きが同じ円偏光が１／４波長板３０、１／４波長板３５からそれぞれ出射される。
【００３０】
遅延量補正板６０は、偏光Ｂ２ａ、Ｂ２ａ'の光路Ａと、偏光Ｂ２ｂ、Ｂ２ｂ'の光路Ｂとの光路長差を補正する。偏波ダイバーシティ用プリズム２０を用いる場合、光路Ａと光路Ｂとで光路長差が生じるため、遅延量補正板６０を用いて光路Ａと光路Ｂとの光路長を同じにする。図２に示す例では、遅延量補正板６０は、可変回転角ファラデー回転子４０と第１リフレクタ５０との間にあり、光路Ａ上に設ける。
【００３１】
１／４波長板７０は、透過光Ｂ３を入射し、円偏光を出射する。また、１／４波長板７０は、円偏光を入射し、直線偏光の透過光Ｂ５を出射する。透過光Ｂ３と透過光Ｂ５との直線偏光は直交する。また、１／４波長板７０は、スプリッタ１０と第２リフレクタ８０との間にあり、透過光Ｂ３、Ｂ５の光路（第２光路）上に設ける。
【００３２】
第２リフレクタ８０は、例えば、折り返し直角プリズムであり、１／４波長板７０から出射された円偏光をＹ軸方向に反射し、さらに、１／４波長板７０に向かってＸ軸方向に反射する。
【００３３】
スプリッタ（光結合器）１０は、反射光Ｂ４の反射光Ｂ４ｂと透過光Ｂ５の透過光Ｂ５ａとを結合する。ここでは、反射光Ｂ４ｂと透過光Ｂ５ａとが結合された信号光を出力１とする。また、スプリッタ（光結合器）１０は、反射光Ｂ４の透過光Ｂ４ａと透過光Ｂ５の反射光Ｂ５ｂとを結合する。ここでは、透過光Ｂ４ａと反射光Ｂ５ｂとが結合された信号光を出力２とする。
【００３４】
次に、図２に示す遅延干渉計における、第１光路、第２光路での各段階の偏光状態を説明する。図３は、第１光路における偏光状態の一例を示す図である。第１光路とは、スプリッタ１０から反射した反射光Ｂ２が通る光路のことを言う。
【００３５】
入力光Ｂ１は、スプリッタ１０により、反射光Ｂ２、透過光Ｂ３に分岐する。このとき、入力光Ｂ１は、図３に示す「入力」の偏光状態であるとする。入力光Ｂ１は、縦の偏光と、横の偏光とを有する。次に、入力光Ｂ１は、スプリッタ１０により反射される。反射光Ｂ２の偏光状態は、入力光Ｂ１の偏光状態と変わらない。
【００３６】
反射光Ｂ２は、偏光分離膜により、ｐ偏光Ｂ２ａと、ｓ偏光Ｂ２ｂとに分離される。このとき、図３に示すように、ｐ偏光Ｂ２ａの偏光状態は「横」であり、ｓ偏光Ｂ２ｂの偏光状態は「縦」である。次に、偏波ダイバーシティ用プリズム２０から出射される各偏光の偏光状態は、偏光分離膜により分離された偏光状態と変わらない。
【００３７】
偏光分離膜により分離された各偏光は、１／４波長板３０、１／４波長板３５に入射され、直線偏光から円偏光に偏光状態が変わる。１／４波長板３０、１／４波長板３５から出射される各偏光は、図３に示すように同じ回転方向（例えば、右回り）の円偏光となる。１／４波長板３０、１／４波長板３５はそれぞれ軸が略９０度異なるため、１／４波長板３０、１／４波長板３５から出射される円偏光はそれぞれ同じ回転方向となる。
【００３８】
次に、可変回転角ファラデー回転子４０内では、偏光状態は変わらないため図３に示すように右回り円偏光である。しかし、可変回転角ファラデー回転子４０は、磁気光学結晶としてのＲＩＧ結晶を磁気的に飽和させており、ファラデー回転が起きることで、円偏光の光位相を進ませる。
【００３９】
図４は、可変回転角ファラデー回転子４０内の位相進みを説明する図である。図４に示すように、磁界Ｈを与えることで、円偏光の位相を進めることができる。これにより、可変回転角ファラデー回転子４０は、位相調整を可能にする。なお、進める光位相量は、ゼロから最小１シンボル周期分までの範囲で可変できることが望ましい。
【００４０】
次に、可変回転角ファラデー回転子４０から出射された円偏光は、第１リフレクタ５０により反射される。このとき、回転方向は反射により反転する。つまり、図３に示すように、第１リフレクタ５０から反射された円偏光は左回りの円偏光になる。
【００４１】
次に、第１リフレクタ５０により反射された円偏光は、再び可変回転角ファラデー回転子４０により位相調整される。次に、可変回転角ファラデー回転子４０から出射された円偏光は、１／４波長板３０、１／４波長板３５によって直線偏光に変更される。このとき、各偏光の偏光状態は、図３に示すように、最初の入射時の直線偏光とは直交した状態になる。
【００４２】
次に、１／４波長板３０から出射された偏光は、ｓ偏光になっているので、偏光分離膜で反射する。このときの偏光状態は図３に示すように変わらない。また、１／４波長板３５から出射された偏光は、ｐ偏光になっているので、偏光分離膜を透過する。このときの偏光状態は図３に示すように変わらない。
【００４３】
次に、偏波ダイバーシティ用プリズム２０は信号光が出射するとき、偏光Ｂ２ａ'と偏光Ｂ２ｂ'とを合成し、合成した信号光Ｂ４を出射する。このときの信号光Ｂ４の偏光状態は、入射時の偏光状態とは直交する関係になる。
【００４４】
次に、第２光路における偏光状態について説明する。図５は、第２光路における偏光状態の一例を示す図である。第２光路は、スプリッタ１０を透過した透過光Ｂ３が通る光路である。図５に示すように、スプリッタ１０を透過した透過光Ｂ３は、縦の偏光と、横の偏光とを有する。
【００４５】
次に、透過光Ｂ３は、１／４波長板７０に入射され、図５に示すように右回り円偏光に変化する。また、１／４波長板７０から出射された円偏光は、第２リフレクタ８０で反射する。このとき、円偏光は、Ｙ軸方向に反射したときに回転の向きが反転し、さらにＸ軸方向に反射したときに回転の向きが反転する。結局第２リフレクタ８０から出射される円偏光は右回りの円偏光である。
【００４６】
次に、第２リフレクタ８０から出射された円偏光は、１／４波長板７０に入射され、直線偏光に変化する。このとき、１／４波長板７０から出射される透過光Ｂ５は、１／４波長板７０に入射される透過光Ｂ３と直交する（図５参照）。
【００４７】
よって、開示の遅延干渉計は、図３に示すＢ４の偏光状態と、図５に示すＢ５の偏光状態とを同じにすることができ、スプリッタ１０から出射する出力１、２の信号光で干渉が起こる。
【００４８】
次に、実施例１における遅延干渉方法について説明する。図６は、実施例１における遅延干渉方法を説明するための図である。図６に示すステップＳ１１で、信号光は、スプリッタ１０により透過光Ｂ３と反射光Ｂ２とに分割する。
【００４９】
ステップＳ１２で、透過光Ｂ３は、１／４波長板７０により円偏光に変更される。円偏光は第２リフレクタ８０により１／４波長板７０に向かって反射される。ステップＳ１３で、円偏光は直線偏光の透過光Ｂ５に変更される。このとき、透過光Ｂ３と透過光Ｂ５との偏光状態は直交する関係にある。
【００５０】
ステップＳ１４で、反射光Ｂ２は、偏波ダイバーシティ用プリズム２０により、ｐ偏光Ｂ２ａとｓ偏光Ｂ２ｂとに分波される。ステップＳ１５で、ｐ偏光Ｂ２ａとｓ偏光Ｂ２ｂは、それぞれ１／４波長板３０、１／４波長板３５に入射され、円偏光に変更される。このとき、それぞれの円偏光は同じ回転方向とする。
【００５１】
ステップＳ１６で、それぞれの円偏光は、可変回転角ファラデー回転子４０により磁気光学効果を用いて位相調整される。位相調整は、第１リフレクタ５０により反射された円偏光に対しても行われる。
【００５２】
ステップＳ１７で、可変回転角ファラデー回転子４０を往復することで光位相調整された各円偏光は、それぞれ１／４波長板３０、１／４波長板３５に入射され、直線偏光に変更される。このとき、ｐ偏光Ｂ２ａはｓ偏光Ｂ２ａ'に変化し、ｓ偏光Ｂ２ｂはｐ偏光Ｂ２ｂ'に変化する。この後、ｓ偏光Ｂ２ａ'とｐ偏光Ｂ２ｂ'とは偏波ダイバーシティ用プリズム２０から出射するとき結合され、反射光Ｂ４としてスプリッタ１０に入射される。
【００５３】
ステップＳ１８で、スプリッタ１０において、透過光Ｂ５と、位相シフトした反射光Ｂ４とが干渉する。
【００５４】
以上、実施例１に係る遅延干渉計は、２つの光路における一方の信号光に対して磁気光学効果を用いて光位相シフトさせた後、２つの信号光を干渉させることができる。これにより、温度制御による遅延干渉計の位相調整を行うよりも、磁気光学効果を用いて遅延干渉計の位相調整を行う方が応答速度を速くすることができる。また、実施例１によれば、温度制御による遅延干渉計の位相調整よりも消費電力を小さくすることもできる。
【００５５】
なお、実施例１では、波長板として１／４波長板を用いる構成にしたが、必ずしも正確な１／４波長板である必要はない。可変回転角ファラデー回転子４０は、楕円偏光であっても位相調整することができるからである。ただし、直線偏光が円偏光に変わる１／４波長板が、開示の遅延干渉計には好適である。
【００５６】
また、実施例１では、スプリッタ１０の反射光Ｂ２に対して光位相シフトする構成としたが、透過光Ｂ３に対して光位相シフトする構成としてもよい。
【００５７】
[実施例２]
実施例２では、実施例１の遅延干渉計を有する受信機について説明する。受信機の構成を説明する前に、ＰＤＦＳ（Polarization dependent frequency shift）について説明する。
【００５８】
ＰＤＦＳは、干渉する偏光間の光路長差が原因で、干渉する光周波数（波長）がずれる現象である。遅延干渉計において、偏光による光路長差は様々な要因があり、この偏光による光路長差をなくす必要がある。実施例１で説明した遅延干渉計では、可変回転角ファラデー回転子内で２本の光路を通すため、可変回転角ファラデー回転子の磁界の分布の影響を受けやすい。２本の光路において、ファラデー回転角がわずかでも異なれば、干渉する光周波数が異なり、遅延干渉計でＰＤＦＳが発生する。
【００５９】
ＰＤＦＳ対策として可変回転角ファラデー回転子近傍に補正用磁石を設け、光路に対して非対称な磁場を印加する。実施例２では、遅延干渉計により干渉された信号をモニタリングし、モニタリングの結果に基づいて補正用磁石に印加する電流を調整することで、２本の光路においてＰＤＦＳを減少させる。以下、モニタリング結果に基づいて補正用電磁石に印加する電流の調整を行うことを自動フィードバック制御と呼ぶ。
【００６０】
図７は、実施例２に係る受信機の構成の一例を示すブロック図である。実施例２に係る受信機は、実施例１の遅延干渉計１５、第３リフレクタ１００、第４リフレクタ１１０、受光機１２０、信号モニター１２５、プロセッサー１３０、補正用磁石９０を有する。遅延干渉計については実施例１と同様であるため、その説明を省略する。
【００６１】
第３リフレクタ１００は、結合された反射光Ｂ４ｂと透過光Ｂ５ａの出力１を受光機１２０に反射する。第３リフレクタ１００は、例えばミラーなどである。
【００６２】
第４リフレクタ１１０は、結合された反射光Ｂ４ａと透過光Ｂ５ｂの出力２を受光機１２０に反射する。第４リフレクタ１１０は、例えばミラーなどである。
【００６３】
受光機１２０は、電気信号を生成するために出力１又は出力２の干渉信号を２つのフォトディテクターで検出する。受光機１２０は、２つのフォトディテクターを有する受光機であれば何でもよい。
【００６４】
信号モニター１２５は、受光機１２０から出力される電気信号をモニターする。また、以下により詳しく説明するように、電気信号に対応するＤＣ電流を信号モニター１２５でモニターできるように、信号モニター１２５と光遅延干渉計にはＤＣバイアスがかけられている。
【００６５】
信号モニター１２５は電気信号に対応する品質基準をモニターする。一実施例によると、この品質基準は、ビットエラーレート（ＢＥＲ）、消光率、光パワー等であり、電気信号または他の信号の品質を示す他のいかなる好適な基準を使用してもよい。信号モニター１２５は、ＲＦモニター、ＤＣモニター、トランスインピーダンスアンプ、または信号をモニターするのに好適な他のいかなるデバイスを有していてもよい。
【００６６】
プロセッサー１３０は、モニターされた品質基準情報に基づいて、補正用磁石９０に印加する電流を調整する。品質基準情報は、例えば、品質基準の値、何らかの変化の表示、何らかの変化の値、一定のレベルまたは限界を超えたという表示などである。例えば、プロセッサー１３０は消光率の測定値を受信し、その測定値をフィードバック信号として補正用電磁石９０の電流制御手段に送信してもよい。
【００６７】
プロセッサー１３０は、信号モニター１２５からの品質基準情報に基づき、遅延干渉計１５における補正用電磁石９０に印加する電流を制御するように動作する。プロセッサー１３０は、ハードウェアおよび／またはソフトウェアいずれであっても好適なロジックを有する。
【００６８】
次に、信号モニター１２５の具体例について説明する。図８は、光パワーモニタリングを用いた自動フィードバック制御の一例を示すブロック図である。実施例２においては、遅延干渉計１５の出力の光パワーが、遅延干渉計１５の位相差異または相対的遅延を調整または最適化するために用いられてもよい。
【００６９】
遅延干渉計１５の光ポート出力は、両方とも受光機１２０のフォトディテクター１２１ａと１２１ｂにより検出され、バランスされた電気信号が出力される。電気信号はバイアスＴモジュール１２２により分割される。このバイアスＴモジュール１２２は、信号の低周波成分から高周波成分を分割するように動作する。高周波成分すなわちＲＦ信号はトランスインピーダンスアンプ１２３により受信され、低周波成分すなわちＤＣ成分はＤＣモニター１２４により受信される。
【００７０】
ＤＣモニター１２４はＤＣ電圧を測定する。このＤＣ電圧は、各フォトディテクター１２１ａと１２１ｂにより検出された信号の平均光パワー差異に比例するであろう。平均パワー差異に基づき、プロセッサー１３０は、補正用電磁石９０に印加する電流を制御するフィードバック信号を決定してもよい。
【００７１】
また、図８に示す他の例として、ＤＣモニター１２４は、電気信号に対応するビットエラーレートをモニターするため、前方向エラー訂正（ＦＥＣ）を含むように修正してもよい。このビットエラーレートは、遅延干渉計１５におけるＰＤＦＳをなくすためにプロセッサー１３０が使用してもよい。また、各機能はソフトウェア、ハードウェア、その他のロジック、またはこれらの好適ないかなる組み合わせよりなる好適なロジックを用いて実施してもよい。なお、実施例２では、電気信号から品質基準情報をモニターする公知技術を用いることで、補正用電磁石９０に印加する電流を制御するフィードバック信号を決定することができる。
【００７２】
次に、可変回転角ファラデー回転子４０と補正用電磁石９０との位置関係について説明する。図９は、可変回転角ファラデー回転子４０と補正用電磁石９０との位置関係の一例を示すブロック図である。図９に示すように、磁気光学結晶４２は、信号光の進行方向（Ｙ軸方向）にリング状磁石４１で挟まれる。また、磁気光学結晶４２は、Ｘ−Ｚ平面から２つの磁石（電磁石）で挟まれる。さらに、補正用電磁石９０は、磁気光学結晶４２中の２つの信号光に対して非対称の磁界を与えるために設けられる。
【００７３】
これにより、フィードバック信号に基づいて補正用電磁石９０に印加する電流を調整することで、２つの信号光のファラデー回転角のバランスをとり、ＰＤＦＳを減少させることができる。具体的には、補正用電磁石９０に印加する電流を制御する電流制御手段に対し、プロセッサー１３０はフィードバック信号を送信することで電流を調整することができる。
【００７４】
以上、実施例２によれば、遅延干渉計におけるＰＤＦＳを補正するための補正用電磁石を設けることで、ＰＤＦＳを減少させることができる。なお、実施例２では、干渉された結合信号に基づいて補正用電磁石の電流制御を行うことができ、結合信号をモニタリングし続けることで、ＰＤＦＳを小さい状態に保つことができる。
【００７５】
［実施例３］
次に、遅延干渉計として他の型を用いる実施例３について説明する。上記実施例では非対称マイケルソン型の遅延干渉計を用いたが、実施例３では、マッハ・ツェンダ型の遅延干渉計を用いる。図１０は、実施例３に係る遅延干渉計の構成の一例を示すブロック図である。
【００７６】
まず、磁気光学効果を用いるために、実施例３では、鉄ガーネット導波路を用いる。鉄ガーネット導波路は、例えば、ガドリウムガリウムガーネット（ＧＧＧ基板）上にイットリウム鉄ガーネット膜を液層エピタキシャル成長法（ＬＰＥ法）により形成する。
【００７７】
図１０に示す偏波コントローラ１４０は、光ファイバを通る信号光を直線偏光に変換して鉄ガーネット導波路に出射する。１／４波長板１４１は、鉄ガーネット導波路に入射された信号光を円偏光に変換する。次に、円偏光は第１光路及び第２光路に分割される。
【００７８】
図１０に示す例では、第１光路を、第２光路よりもシンボル周期の遅延時間が発生するよう長くする。さらに、第１光路上で光位相調整を行うため、図１０に示すように、第１の磁場方向、第２の磁場方向に磁場を与える。図１１に示す第１の電磁石、第２の電磁石にそれぞれ電流を流すことで、図１０に示す第１の磁場方向、第２の磁場方向に磁場を与えることができる。
【００７９】
図１１は、電磁石と鉄ガーネット導波路との位置関係の一例を示す図である。図１１に示す例では、図１０に示す磁場方向に磁界を与えるため、２つの電磁石１４６を交差させて導波路上に設ける。また、図１１に示す電磁石１４６が設けられていない導波路に、電磁石１４６とは逆方向の磁場を与える電磁石を設けてもよい。
【００８０】
なお、第１及び第２の電磁石は、導波路を通る信号光を吸収しないために設けたバッファ膜（例えば、シリコン製）の上に設けたり、鉄ガーネット導波路とは距離を離してから設けたりしてもよい。
【００８１】
１／４波長板１４２は、第１光路において光位相調整された円偏光を直線偏光に変換する。また、１／４波長板１４３は、第２光路における円偏光を直線偏光に変換する。次に、直線偏光に変換された信号光は干渉して強度変調される。
【００８２】
２つのＰＤ（フォトダイオード）１４４、１４５は、強度変調された信号光を受光し、電気信号に変換する。
【００８３】
なお、鉄ガーネット導波路を用いる方法以外にも、基板上にミラーを設け、信号光を２つに分岐させる空間光学系を用いて遅延干渉を行う方法でもよい。このとき、片方の光路上に実施例１で説明した可変回転角ファラデー回転子を用いて光位相調整を行えばよい。
【００８４】
［変形例］
次に、実施例１の変形例について説明する。変形例では、透過光の光路上に１／４波長板７０の代わりに、光学軸がπ／４ずれている１／２波長板１４０を設けてもよい。図１１は、変形例に係る遅延干渉計の構成の一例を示すブロック図である。変形例に示す遅延干渉計でも、透過光の光路上で直線偏光が９０度回転するので、反射光と同じ偏光状態になる。よって、スプリッタ１０において、透過光Ｂ５と反射光Ｂ４とが干渉する。なお、１／２波長板１４０は、透過光Ｂ３の光路上に設けてもよい。
【００８５】
以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、上記変形例以外にも種々の変形及び変更が可能である。上記各実施例や変形例で説明した遅延干渉計では、温度制御による遅延干渉計よりも消費電力を小さくすることもできる。
【００８６】
なお、以上の実施例に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
入力された信号光が第１光路及び第２光路を伝搬し、相対的な遅延を有して干渉する遅延干渉計であって、
前記第１光路における信号光を円偏光に変える第１変更手段と、
前記円偏光に対して磁気光学効果により光位相をシフトさせる位相調整手段と、
位相シフトされた円偏光を直線偏光の信号光に変える第２変更手段と、
前記第２光路における信号光の偏光状態を、前記直線偏光の偏光状態と同じにする第３変更手段と、
を備える遅延干渉計。
（付記２）
前記入力された信号光を前記第１光路及び第２光路それぞれに分割するスプリッタと、
前記第１光路上に設けられ、前記第１光路における第１分岐光を前記スプリッタに反射する第１リフレクタと、
前記第２光路上に設けられ、前記第２光路における第２分岐光を前記スプリッタに反射する第２リフレクタと、
前記第１光路及び第２光路を伝搬する信号光を干渉する結合器である干渉手段とをさらに備え、
前記位相調整手段は、
前記スプリッタと前記第１リフレクタとの間にある可変回転角ファラデー回転子であり、
前記第１変更手段及び第２変更手段は、
前記可変回転角ファラデー回転子と前記スプリッタとの間にある波長板である付記１記載の遅延干渉計。
（付記３）
前記結合器と前記波長板の間にあり、前記第１分岐光を、２つの異なる偏光に分離する偏波分離手段と、をさらに備え、
前記波長板は、
両偏光の光路上にそれぞれ設けられ、それぞれの光学軸方位が互いに異なる付記２記載の遅延干渉計。
（付記４）
前記偏波分離手段は、偏光分離膜を有するプリズムである付記３記載の遅延干渉計。
（付記５）
前記プリズムによる光路の往路と復路との位置変位量が、前記第２リフレクタによる光路の往路と復路との位置変位量と同じである付記４記載の遅延干渉計。
（付記６）
前記２つの偏光のうち少なくとも１つの偏光に対して磁界を印加する電磁石と、
前記結合器により結合された結合信号に基づいて、前記電磁石に印加する電流を制御する制御手段と、をさらに備える付記３乃至５いずれか一項に記載の遅延干渉計。
（付記７）
前記可変回転角ファラデー回転子は、
磁気光学結晶を磁気的に飽和状態に保ち、光路に対して磁化方向を回転させる付記１乃至６いずれか一項に記載の遅延干渉計。
（付記８）
付記１乃至６何れか一項に記載の遅延干渉計と、
当該遅延干渉計から２分岐されて出射された結合信号を受光する２つの受光素子を有し、２つの結合信号光を電気信号に変換する光受光器と、
を備える光受信機。
（付記９）
入力された信号光を第１及び第２の光に分割するステップと、
前記第１の光を円偏光にするステップと、
前記円偏光に対して磁気光学効果により光位相を調整するステップと、
位相調整された円偏光を直線偏光にするステップと、
前記第２の光を、前記直線偏光と同じ偏光状態にするステップと、
偏光状態が同じ前記直線偏光と前記第２の光とが干渉するステップと、
を有する遅延干渉方法。
【符号の説明】
【００８７】
１  第１レンズ
２、１０  スプリッタ
３、７、３０、３５、７０  １／４波長板
４、４０  可変回転角ファラデー回転子
５、５０  第１リフレクタ
６、８０  第２リフレクタ
６０  遅延補正板
９０  補正用電磁石
１００  第３リフレクタ
１１０  第４リフレクタ
１２０  受光機
１２５  信号モニター
１３０  プロセッサー
【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】
2011095334.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１１】
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