(57)【要約】【課題】１６ＱＡＭ信号等の直交位相振幅変調による光信号（以下、直交位相振幅変調信号とも称する）に適用可能な光再生装置を提供する。【解決手段】入力される、直交位相振幅変調信号であるシグナル光を２分岐して出力する分波部と、分波部で２分岐された一方のシグナル光からＩ成分を取り出し、Ｉ成分を含むＩ成分シグナル光を出力するＩ成分抽出部と、分波部で２分岐された他方のシグナル光からＱ成分を取り出し、Ｑ成分を含むＱ成分シグナル光を出力するＱ成分抽出部と、Ｉ成分シグナル光の振幅を再生してＩ成分再生光を出力する第１光信号再生部と、Ｑ成分シグナル光の振幅を再生してＱ成分再生光を出力する第２光信号再生部と、Ｉ成分再生光とＱ成分再生光とを合波して再生シグナル光を生成する合波部とを備える。【選択図】図１
2015161803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される、直交位相振幅変調信号であるシグナル光を２分岐して出力する分波部と、
前記分波部で２分岐された一方のシグナル光からＩ成分を取り出し、該Ｉ成分を含むＩ成分シグナル光を出力するＩ成分抽出部と、
前記分波部で２分岐された他方のシグナル光からＱ成分を取り出し、該Ｑ成分を含むＱ成分シグナル光を出力するＱ成分抽出部と、
Ｉ成分シグナル光の振幅を再生してＩ成分再生光を出力する第１光信号再生部と、
Ｑ成分シグナル光の振幅を再生してＱ成分再生光を出力する第２光信号再生部と、
Ｉ成分再生光とＱ成分再生光とを合波して再生シグナル光を生成して出力する合波部と
を備えることを特徴とする光再生装置。
【請求項２】
前記Ｉ成分抽出部及び前記Ｑ成分抽出部は位相感応型光増幅器（ＰＳＡ）であり、
前記Ｉ成分抽出部及び前記Ｑ成分抽出部には、シグナル光とともに第１ポンプ光及び第２ポンプ光が入力される
ことを特徴とする請求項１に記載の光再生装置。
【請求項３】
前記Ｉ成分抽出部及び前記Ｑ成分抽出部は同期分極反転ＬｉＮｂＯ３（ＰＰＬＮ）であり、
前記Ｉ成分抽出部に入力されるシグナル光、第１ポンプ光及び第２ポンプ光は、シグナル光の位相φｓに対する第１ポンプ光及び第２ポンプ光の各位相の相対位相差Δφが、Δφ＝−２φｓ＋（２ｍ＋１）π（ｍは整数）を満たすように調整され、
前記Ｑ成分抽出部に入力されるシグナル光、第１ポンプ光及び第２ポンプ光は、シグナル光の位相φｓに対する第１ポンプ光及び第２ポンプ光の各位相の相対位相差Δφが、Δφ＝−２φｓ＋２ｎπ（ｎは整数）を満たすように調整される
ことを特徴とする請求項２に記載の光再生装置。
【請求項４】
前記Ｉ成分抽出部及び前記Ｑ成分抽出部は高非線形光ファイバであり、
前記Ｉ成分抽出部に入力されるシグナル光、第１ポンプ光及び第２ポンプ光は、シグナル光の位相φｓに対する第１ポンプ光及び第２ポンプ光の各位相の相対位相差Δφが、Δφ＝−２φｓ＋２ｍπ（ｍは整数）を満たすように調整され、
前記Ｑ成分抽出部に入力されるシグナル光、第１ポンプ光及び第２ポンプ光は、シグナル光の位相φｓに対する第１ポンプ光及び第２ポンプ光の各位相の相対位相差Δφが、Δφ＝−２φｓ＋（２ｎ＋１）π（ｎは整数）を満たすように調整される
ことを特徴とする請求項２に記載の光再生装置。
【請求項５】
前記第１光信号再生部は、Ｉ成分シグナル光が有する信号点の強度に対応する伝達特性を有する振幅リミッタであり、
前記第２光信号再生部は、Ｑ成分シグナル光が有する信号点の強度に対応する伝達特性を有する振幅リミッタである
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光再生装置。
【請求項６】
前記第１光信号再生部及び前記第２光信号再生部は、非線形光増幅ループミラー（ＮＡＬＭ）である
ことを特徴とする請求項５に記載の光再生装置。
【請求項７】
直交位相振幅変調信号であるシグナル光を２分岐して出力する過程と、
２分岐された一方のシグナル光からＩ成分を取り出し、該Ｉ成分を含むＩ成分シグナル光を出力する過程と、
２分岐された他方のシグナル光からＱ成分を取り出し、該Ｑ成分を含むＱ成分シグナル光を出力する過程と、
Ｉ成分シグナル光の振幅を再生してＩ成分再生光を出力する過程と、
Ｑ成分シグナル光の振幅を再生してＱ成分再生光を出力する過程と、
Ｉ成分再生光とＱ成分再生光とを合波して再生シグナル光を生成する過程と
を備えることを特徴とする光再生方法。
【請求項８】
前記Ｉ成分シグナル光を出力する過程では、前記Ｉ成分シグナル光の位相φｓに対する相対位相差Δφが、Δφ＝−２φｓ＋（２ｍ＋１）π（ｍは整数）を満たす第１ポンプ光及び第２ポンプ光と、前記Ｉ成分シグナル光とのパラメトリック過程が生じ、
前記Ｑ成分シグナル光を出力する過程では、前記Ｑ成分シグナル光の位相φｓに対する相対位相差Δφが、Δφ＝−２φｓ＋２ｎπ（ｎは整数）を満たす第１ポンプ光及び第２ポンプ光と、前記Ｑ成分シグナル光とのパラメトリック過程が生じる
ことを特徴とする請求項７に記載の光再生方法。
【請求項９】
前記Ｉ成分シグナル光を出力する過程では、前記Ｉ成分シグナル光の位相φｓに対する相対位相差Δφが、Δφ＝−２φｓ＋２ｍπ（ｍは整数）を満たす第１ポンプ光及び第２ポンプ光と、前記Ｉ成分シグナル光とのパラメトリック過程が生じ、
前記Ｑ成分シグナル光を出力する過程では、前記Ｑ成分シグナル光の位相φｓに対する相対位相差Δφが、Δφ＝−２φｓ＋（２ｎ＋１）π（ｎは整数）を満たす第１ポンプ光及び第２ポンプ光と、前記Ｑ成分シグナル光とのパラメトリック過程が生じる
ことを特徴とする請求項７に記載の光再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光再生装置及び光再生方法に関し、例えば１６ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）等の直交位相振幅変調にも適用可能な光再生装置及び光再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信ネットワークのトラフィックの増加に伴い、周波数利用効率の優れた多値変調方式を利用した大容量光伝送システムの開発が進められている。一例として、ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）を導入した１００Ｇｂｐｓ伝送システムが急速に普及している。さらに、将来のトラフィック需要の増加に備え、より多値度の高い８ＱＡＭ、１６ＱＡＭ、３２ＱＡＭ及び６４ＱＡＭ等（以下、これらを総称して単にＱＡＭとも称する）の変調方式や、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）を導入した光伝送システムが検討されている。
【０００３】
多値変調方式による光伝送において、良好な通信感度を維持するためには、多値度が高くなるほど高い信号雑音比(ＳＮＲ：Ｓｉｇｎａｌ−Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）が要求される。例えば１６ＱＡＭや６４ＱＡＭ等の多値変調方式による光伝送では、ＱＰＳＫと比べて５〜１０ｄＢ程度高いＳＮＲが必要となる。
【０００４】
ここで、光ファイバを利用した光通信ネットワークでは、伝送によって減衰した光信号の強度を増幅するために、光信号の通信経路に光増幅装置が設置される。光増幅装置に用いられる機器として、例えばＥＤＦＡ（Ｅｒｂｉｕｍ  Ｄｏｐｅｄ  Ｆｉｂｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）等の希土類添加光ファイバ増幅器がある。しかしながら、ＥＤＦＡ等の希土類添加光ファイバ増幅器による中継を行う場合、ＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ  Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）雑音によりＳＮＲが劣化する。その結果、特に高いＳＮＲが必要とされるＱＡＭによる光伝送において、通信感度の劣化が顕著となる。
【０００５】
また、多値度が高いＱＡＭで変調された光信号は、光ファイバにおける自己位相変調（ＳＰＭ：Ｓｅｌｆ  Ｐｈａｓｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、相互位相変調（ＸＰＭ：Ｃｒｏｓｓ  Ｐｈａｓｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、四光波混合（ＦＷＭ：Ｆｏｕｒ−Ｗａｖｅ  Ｍｉｘｉｎｇ）等の非線形効果を強く受ける。ＳＮＲ劣化を抑制するためには、光信号の送信レベルを高くすることが考えられるが、送信レベルを高くすると、上記の非線形効果により光信号の品質劣化に繋がってしまう。
【０００６】
そこで、光信号の品質劣化を回避する手段として、光信号再生中継が注目されている。特に、パラメトリック過程を利用する位相感応型光増幅器（ＰＳＡ：Ｐｈａｓｅ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）を用いる全光学的な光信号再生中継（全光再生中継）では、多段の光増幅装置によって光信号に重畳された位相雑音の累積を抑制できる。そのため、ＰＳＡを用いる全光再生中継は、位相変調を用いた光信号の全光再生中継技術として期待されている（例えば非特許文献１参照）。
【０００７】
非特許文献１による全光再生中継技術では、非線形光増幅ループミラー（ＮＡＬＭ：Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ  Ａｍｐｌｉｆｙｉｎｇ  Ｌｏｏｐ  Ｍｉｒｒｏｒ）を利用して、スター型８ＱＡＭで変調された光信号（以下、スター型８ＱＡＭ信号又は単に光信号とも称する）の振幅及び位相の安定化（再生）を行う。ＮＡＬＭは、ＰＳＡとして機能する高非線形光ファイバを含んで構成されている。
【０００８】
非特許文献１による全光再生中継技術では、光信号が異なる強度で２分岐されてＮＡＬＭに入力される。２分岐された光信号の一方は、ＮＡＬＭを時計回りに伝播する。また、２分岐された光信号の他方は、ＮＡＬＭを反時計回りに伝播する。そして、時計回りの光信号及び反時計回りの光信号は、それぞれＮＡＬＭの中途に設けられた高非線形光ファイバに入力される。高非線形光ファイバを経た後、時計回りの光信号及び反時計回りの光信号は合波され、ＮＡＬＭから出力される。ここで、高非線形光ファイバでは、入力された光信号の強度に応じた位相シフトが生じる。時計回りの光信号と反時計回りの光信号とは強度が異なるため、高非線形光ファイバで生じる位相シフト量が異なる。このため、ＮＡＬＭから出力される光信号は、時計回りの光信号及び反時計回りの光信号の位相シフト量の差に応じて出力強度が変動する。この変動に対応し、ＮＡＬＭの入力強度に対する出力強度の特性（伝達特性）は階段状となる。この結果、スター型８ＱＡＭ信号の各信号点を、階段状の伝達特性の平坦な帯域に対応するように最適化することによって、光信号の振幅を再生することができる。
【０００９】
また、非特許文献１の全光再生中継技術では、高非線形光ファイバにおいて、光信号とともに、高次アイドラー光及び２つのポンプ光（第１ポンプ光及び第２ポンプ光）が入力される。各入力光は、光信号の中心周波数をωｓ、高次アイドラー光の中心周波数をωｉ、第１ポンプ光の中心周波数をωｐ１及び第２ポンプ光の中心周波数をωｐ２として、ωｓ−ωｐ２＝ωｐ１−ωｉの関係に設定される。この結果、高非線形光ファイバが非縮退（シグナル光及びアイドラー光が異なる波長に存在する）ＰＳＡとして機能し、四光波混合によるパラメトリック過程によって光信号の位相が再生される。
【００１０】
ここで、高次アイドラー光は、高非線形光ファイバを利用して生成することができる（例えば非特許文献２参照）。非特許文献２による全光再生中継技術では、ＱＰＳＫで変調された光信号（以下、ＱＰＳＫ信号又は単に光信号とも称する）を、第１高非線形光ファイバ及び第２高非線形光ファイバに順次に入力することによって再生する。まず、第１高非線形光ファイバに光信号と第１ポンプ光とを入力する。この結果、四光波混合によって、光信号の位相をφｓとして、位相２φｓ、３φｓ及び４φｓの高次アイドラー光が生成される。ここで、０、π／２、π及び３π／２の４つの位相情報を有するＱＰＳＫ信号の位相再生を行う場合には、光信号とアイドラー光の位相関係がφｓ＋φｉ＝４φｓ（すなわちφｉ＝３φｓ）となる必要がある。なお、φｉは高次アイドラー光の位相を示す。そこで、非特許文献２による全光再生中継技術では、第１高非線形光ファイバで生成される位相３φｓの高次アイドラー光を利用する。また、第１高非線形光ファイバで生成される位相４φｓの高次アイドラー光を第２ポンプ光として用いる。このとき、光信号、第１ポンプ光、位相３φｓの高次アイドラー光及び第２ポンプ光（位相４φｓの高次アイドラー光）は、ωｓ−ωｐ２＝ωｐ１−ωｉの関係となる。これら光信号、第１ポンプ光、位相３φｓの高次アイドラー光、第２ポンプ光を第２高非線形光ファイバに入力する。その結果、第２高非線形光ファイバが非縮退ＰＳＡとして機能し、四光波混合によるパラメトリック過程によって光信号の位相が安定化（再生）される。
【００１１】
なお、スター型８ＱＡＭ信号は、振幅の異なる２つのＱＰＳＫ信号の合成と考えることができる。従って、非特許文献２の方法で生成した高次アイドラー光や第２ポンプ光を、非特許文献１における高非線形光ファイバでの位相再生で利用することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】T. Roethlingshoefer et al., “Multilevel Amplitude and Phase Regeneration in a Nonlinear Amplifying Loop Mirror with a Phase-Sensitive Amplifier,” ECOC2012, Tu.1.A,3 (2012)
【非特許文献２】J. Kakande et al., “First Demonstration of All-Optical QPSK Signal Regeneration in a Novel Multi-Format Phase Sensitive Amplifier,” ECOC2010, PD3.3 (2010)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述したＰＳＡを利用する位相再生は、同相（Ｉ：Ｉｎ−Ｐｈａｓｅ）軸及び直交（Ｑ：Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）軸上のみに信号点が存在するＱＰＳＫ信号やスター型８ＱＡＭ信号に対して有効である。しかしながら、例えば１６ＱＡＭで変調された光信号（以下、１６ＱＡＭ信号とも称する）等の、Ｉ軸及びＱ軸上以外に信号点を有する直交位相振幅変調による光信号は、Ｉ成分及びＱ成分以外の信号点を含むため、上述したＰＳＡを利用する位相再生が適用できない。
【００１４】
また、スター型８ＱＡＭ信号が２つの振幅値を有するのに対し、例えば１６ＱＡＭ信号は３つの振幅値を有する。そのため、振幅再生を行うに当たり、例えば非特許文献１によるＮＡＬＭの最適化が困難である。
【００１５】
そこで、この発明の目的は、例えば１６ＱＡＭ信号等の直交位相振幅変調による光信号（以下、直交位相振幅変調信号とも称する）に適用可能な光再生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上述の目的を達成するために、この発明の光再生装置は、以下の特徴を備えている。
【００１７】
すなわち、光再生装置は、分波部と、Ｉ成分抽出部と、Ｑ成分抽出部と、第１光信号再生部と、第２光信号再生部と、合波部とを備えて構成される。分波部は、入力される、直交位相振幅変調信号であるシグナル光を２分岐して出力する。Ｉ成分抽出部は、分波部で２分岐された一方のシグナル光からＩ成分を取り出し、Ｉ成分を含むＩ成分シグナル光を出力する。Ｑ成分抽出部は、分波部で２分岐された他方のシグナル光からＱ成分を取り出し、Ｑ成分を含むＱ成分シグナル光を出力する。第１光信号再生部は、Ｉ成分シグナル光の振幅を再生してＩ成分再生光を出力する。第２光信号再生部は、Ｑ成分シグナル光の振幅を再生してＱ成分再生光を出力する。合波部は、Ｉ成分再生光とＱ成分再生光とを合波して再生シグナル光を生成する。
【発明の効果】
【００１８】
この発明の光再生装置では、直交位相振幅変調信号のＩ成分とＱ成分とを分離する。そして、Ｉ成分及びＱ成分のそれぞれを独立して振幅再生する。Ｉ成分及びＱ成分のそれぞれを振幅再生し、再び合波することによって、振幅及び位相が再生された直交位相振幅変調信号を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の光再生装置を模式的に示した概略構成図である。
【図２】１６ＱＡＭ信号のコンスタレーションダイアグラムである。
【図３】（Ａ）は、Ｉ成分抽出部から出力された後の第２分波光に含まれるシグナル光の信号点の配置を模式的に示す図である。（Ｂ）は、Ｑ成分抽出部から出力された後の第２分波光に含まれるシグナル光の信号点の配置を模式的に示す図である。
【図４】第１光信号再生部及び第２光信号再生部として用いるのに好適な振幅リミッタの伝達特性を示す図である。
【図５】第１光信号再生部及び第２光信号再生部として用いるＮＡＬＭを模式的に示した概略構成図である。
【図６】ＮＡＬＭの伝達特性を示す図である。
【図７】第２の光再生装置を模式的に示した概略構成図である。
【図８】（Ａ）は、第２の光再生装置に入力する前の１６ＱＡＭ信号のコンスタレーションダイアグラムである。（Ｂ）は、第２の光再生装置に入力する前の１６ＱＡＭ信号のアイダイアグラムである。
【図９】（Ａ）は、Ｉ成分抽出部から出力され、第１フィルタ部を経たＩ成分シグナル光のコンスタレーションダイアグラムである。（Ｂ）は、第１光信号再生部から出力されたＩ成分再生光のコンスタレーションダイアグラムである。
【図１０】（Ａ）は、Ｑ成分抽出部から出力され、第２フィルタ部を経たＱ成分シグナル光のコンスタレーションダイアグラムである。（Ｂ）は、第２光信号再生部から出力されたＱ成分再生光のコンスタレーションダイアグラムである。
【図１１】（Ａ）は、第２合波部から出力された再生シグナル光のコンスタレーションダイアグラムである。（Ｂ）は、第２合波部から出力された再生シグナル光のアイダイアグラムである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図を参照して、この発明の実施の形態について説明するが、各構成要素の形状、大きさ及び配置関係については、この発明が理解できる程度に概略的に示したものに過ぎない。また、以下、この発明の好適な構成例につき説明するが、各構成要素の材質及び数値的条件などは、単なる好適例にすぎない。従って、この発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の構成の範囲を逸脱せずにこの発明の効果を達成できる多くの変更又は変形を行うことができる。
【００２１】
（第１の光再生装置）
図１を参照して、この発明の第１の実施の形態による光再生装置（以下、第１の光再生装置）の構成について説明する。
【００２２】
図１は、第１の光再生装置を模式的に示した概略構成図である。図１では、各構成要素が線で結ばれているが、これは信号が伝播する伝送路を模式的に示したものである。各構成要素間は、例えば光ファイバや光導波路で接続されていても良いし、いわゆる空間結合で接続されていても良い。
【００２３】
第１の光再生装置１００は、例えば光通信ネットワークにおいて、光信号の通信経路に設置することによって、光信号の振幅及び位相を再生することができる。この実施形態では、再生すべき光信号（シグナル光とも称する）が、例えば１６ＱＡＭ信号である場合について説明する。図２に１６ＱＡＭ信号の信号点の配置を示す。図２では、横軸をＩｎ−Ｐｈａｓｅ（Ｉ）軸として、また、縦軸をＱｕａｄｒａｔｕｒｅ（Ｑ）軸として示してある。
【００２４】
第１の光再生装置１００は、第１合波部１０と、分波部１５と、第１位相調整部２０と、Ｉ成分抽出部２５と、Ｑ成分抽出部３０と、第１フィルタ部３５と、第２フィルタ部４０と、第１光信号再生部４５と、第２光信号再生部５０と、第２位相調整部５５と、第２合波部６０とを備えて構成されている。
【００２５】
第１の光再生装置１００に入力されたシグナル光Ｓ１０１は、まず、第１合波部１０に送られる。第１合波部１０は、シグナル光Ｓ１０１、第１ポンプ光Ｓ１０３及び第２ポンプ光Ｓ１０５を合波する。第１合波部１０は、合波したシグナル光Ｓ１０１、第１ポンプ光Ｓ１０３及び第２ポンプ光Ｓ１０５を含む第１合波光Ｓ１０７を分波部１５に送る。第１合波部１０として、例えばＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）合分波器を用いることができる。
【００２６】
第１ポンプ光Ｓ１０３及び第２ポンプ光Ｓ１０５は、それぞれ図示しないポンプ光源で生成される。後述するＩ成分抽出部２５及びＱ成分抽出部３０を縮退（シグナル光及びアイドラー光が同じ波長に存在する）ＰＳＡとして機能させるために、第１ポンプ光Ｓ１０３の中心周波数ωｐ１及び第２ポンプ光Ｓ１０５の中心周波数ωｐ２は、シグナル光Ｓ１０１の中心周波数をωｓに対して、ωｓ−ωｐ１＝ωｐ２−ωｓの関係を満たすように設定される。また、シグナル光Ｓ１０１の位相φｓと、第１ポンプ光Ｓ１０３及び第２ポンプ光Ｓ１０５の各位相との相対位相差Δφが、Δφ＝−２φｓ＋（２ｍ＋１）π（ｍは整数）となるように調整される。
【００２７】
分波部１５は、第１合波光Ｓ１０７を２分岐し、それぞれシグナル光、第１ポンプ光及び第２ポンプ光を含む第１分波光Ｓ１０９及び第２分波光Ｓ１１１を生成する。分波部１５として、例えば光カプラを用いることができる。第１分波光Ｓ１０９はＩ成分抽出部２５に送られる。また、第２分波光Ｓ１１１は第１位相調整部２０に送られる。
【００２８】
Ｉ成分抽出部２５は、周期分極反転ＬｉＮｂＯ３（ＰＰＬＮ：Ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌｌｙ−Ｐｏｌｅｄ  ＬｉＮｂＯ３）で構成されている。以下、Ｉ成分抽出部２５をＰＰＬＮ２５と称することもある。ＰＰＬＮ２５の疑似位相整合（ＱＰＭ：Ｑｕａｓｉ  Ｐｈａｓｅ  Ｍａｔｃｈｉｎｇ）周波数をシグナル光の中心周波数ωｓと一致するように設定することによって、ＰＰＬＮ２５は、パラメトリック過程を生じる縮退ＰＳＡとして機能する。
【００２９】
ＰＰＬＮ２５に入力される第１分波光Ｓ１０９に含まれるシグナル光の振幅をＢｓ（０）とする。このとき、ＰＰＬＮ２５から出力されるシグナル光の理想的な振幅Ｂｓ（Ｌ）は、下式（１）又は（２）で表される。なお、Ｇ（Δφ）はＰＰＬＮ２５における位相感応利得を示す。また、Ｇは位相不感応利得を示す。位相不感応利得Ｇは、パラメトリック過程を生じる疑似位相整合条件が満たされている場合、ＰＰＬＮ２５の幾何学的な長さＬ及び利得係数ｇを用いて、Ｇ＝｛（ｃｏｓｈ（ｇＬ）｝２で表される。また、Δφは、ＰＰＬＮ２５に入力される第１分波光Ｓ１０９に含まれるシグナル光の位相φｓと、第１ポンプ光及び第２ポンプ光の位相φｐ１及びφｐ２との相対位相差を示す。
【００３０】
【数１】
2015161803.tif 000003
【００３１】
上式（２）に示されるＧ（Δφ）、Δφ及びψ（ｚ）は、それぞれ下式（３）〜（５）で表される。
【００３２】
【数２】
2015161803.tif 000004
【００３３】
ここで、上述したように、シグナル光の位相φｓと、第１ポンプ光及び第２ポンプ光の各位相φｐ１及びφｐ２との相対位相差Δφは、Δφ＝−２φｓ＋（２ｍ＋１）π（ｍは整数）となるように調整されている。この条件において上式（２）は下式（６）に変形される。
【００３４】
【数３】
2015161803.tif 000005
【００３５】
さらに、位相不感応利得Ｇが１よりも十分大きい（Ｇ＞＞１）と仮定すると、上式（６）を下式（７）に近似することができる。
【００３６】
【数４】
2015161803.tif 000006
【００３７】
従って、上式（７）に示すように、シグナル光のｃｏｓ成分すなわちＩ成分のみが取り出される。そのため、ＰＰＬＮ２５から出力される第１分波光Ｓ１１５には、第１ポンプ光及び第２ポンプ光並びにシグナル光のＩ成分が含まれる。図３（Ａ）に、第１分波光Ｓ１１５に含まれるシグナル光の信号点の配置を模式的に示す。図３（Ａ）では、横軸をＩ軸として、また、縦軸をＱ軸をとして示してある。図３（Ａ）に示すように、第１分波光Ｓ１１５に含まれるシグナル光は、Ｉ軸上に４つの信号点（３０１ａ、３０１ｂ、３０３ａ及び３０３ｂ）を有している。
【００３８】
ＰＰＬＮ２５から出力される第１ポンプ光及び第２ポンプ光並びにシグナル光のＩ成分を含む第１分波光Ｓ１１５は、第１フィルタ部３５に送られる。
【００３９】
一方、第２分波光Ｓ１１１が入力される第１位相調整部２０は、第２分波光Ｓ１１１に含まれるシグナル光の位相φｓと、第１ポンプ光及び第２ポンプ光の各位相φｐ１及びφｐ２との相対位相差Δφを変更する。
【００４０】
第１位相調整部２０は、例えばＷＤＭ合分波器、位相シフタ、及び光カプラを備えて構成することができる。まず、ＷＤＭ合分波器によって、第２分波光Ｓ１１１をシグナル光と第１ポンプ光と第２ポンプ光とに３分岐する。そして、位相シフタによって、分岐された第１ポンプ光及び第２ポンプ光にそれぞれ−π／２の位相シフトを与える。その後、光カプラによって、シグナル光と第１ポンプ光と第２ポンプ光とを合波し、相対位相差Δφが変更された第２分波光Ｓ１１３を生成する。その結果、第１位相調整部２０から出力される第２分波光Ｓ１１３は、相対位相差ΔφがΔφ＝−２φｓ＋２ｎπ（ｎは整数）に調整される。第２分波光Ｓ１１３は、Ｑ成分抽出部３０に送られる。
【００４１】
Ｑ成分抽出部３０は、Ｉ成分抽出部２５と同様に、ＰＰＬＮで構成されている。以下、Ｑ成分抽出部３０をＰＰＬＮ３０と称することもある。ＰＰＬＮ３０のＱＰＭ周波数をシグナル光の中心周波数ωｓと一致するように設定することによって、ＰＰＬＮ３０は、パラメトリック過程を生じる縮退ＰＳＡとして機能する。
【００４２】
ここで、第２分波光Ｓ１１３に含まれるシグナル光の位相φｓと、第１ポンプ光及び第２ポンプ光の各位相φｐ１及びφｐ２との相対位相差Δφは、Δφ＝−２φｓ＋２ｎπ（ｎは整数）に調整されている。この条件において上式（２）は下式（８）に変形される。
【００４３】
【数５】
2015161803.tif 000007
【００４４】
さらに、位相不感応利得Ｇが１よりも十分大きい（Ｇ＞＞１）と仮定すると、上式（８）を下式（９）に近似することができる。
【００４５】
【数６】
2015161803.tif 000008
【００４６】
従って、上式（９）に示すように、シグナル光のｓｉｎ成分すなわちＱ成分のみが取り出される。そのため、ＰＰＬＮ３０から出力される第２分波光Ｓ１１７には、第１ポンプ光及び第２ポンプ光並びにシグナル光のＱ成分が含まれる。図３（Ｂ）に、第２分波光Ｓ１１７に含まれるシグナル光の信号点の配置を模式的に示す。図３（Ｂ）では、横軸をＩ軸として、また、縦軸をＱ軸をとして示してある。図３（Ｂ）に示すように、第２分波光Ｓ１１７に含まれるシグナル光は、Ｑ軸上に４つの信号点（３０５ａ、３０５ｂ、３０７ａ及び３０７ｂ）を有している。
【００４７】
ＰＰＬＮ３０から出力される第１ポンプ光及び第２ポンプ光並びにシグナル光のＱ成分を含む第２分波光Ｓ１１７は、第２フィルタ部４０に送られる。
【００４８】
第１フィルタ部３５は、入力される第１分波光Ｓ１１５に含まれる第１ポンプ光及び第２ポンプ光を遮断する。そして、Ｉ成分のみを有するシグナル光（以下、Ｉ成分シグナル光とも称する）Ｓ１１９を出力する。Ｉ成分シグナル光Ｓ１１９は、第１光信号再生部４５に送られる。また、第２フィルタ部４０は、入力される第２分波光Ｓ１１７に含まれる第１ポンプ光及び第２ポンプ光を遮断する。そして、Ｑ成分のみを有するシグナル光（以下、Ｑ成分シグナル光とも称する）Ｓ１２１を出力する。Ｑ成分シグナル光Ｓ１２１は、第２光信号再生部５０に送られる。
【００４９】
第１光信号再生部４５は、Ｉ成分シグナル光Ｓ１１９の振幅再生を行う。また、第２光信号再生部５０は、Ｑ成分シグナル光Ｓ１２１の振幅再生を行う。第１光信号再生部４５及び第２光信号再生部５０として、例えば振幅リミッタを利用することができる。
【００５０】
ここで、上述したようにＩ成分シグナル光Ｓ１１９は、Ｉ軸上に４つの信号点を有している（図３（Ａ）参照）。Ｉ成分シグナル光Ｓ１１９の４つの信号点は、互いに等間隔で配置されている。４つの信号点の内側の２つの信号点３０１ａ及び３０１ｂは等しい振幅値を有する。また、４つの信号点の外側の２つの信号点３０３ａ及び３０３ｂは等しい振幅値を有する。従って、内側の２つの信号点３０１ａ及び３０１ｂと外側の２つの信号点３０３ａ及び３０３ｂとの振幅比は１：３となる。これを強度比に換算すると１：９となる。
【００５１】
一方、上述したようにＱ成分シグナル光Ｓ１２１は、Ｑ軸上に４つの信号点を有している（図３（Ｂ）参照）。Ｑ成分シグナル光Ｓ１２１の４つの信号点は、互いに等間隔で配置されている。４つの信号点の内側の２つの信号点３０５ａ及び３０５ｂは等しい振幅値を有する。また、４つの信号点の外側の２つの信号点３０７ａ及び３０７ｂは等しい振幅値を有する。従って、内側の２つの信号点３０５ａ及び３０５ｂと外側の２つの信号点３０７ａ及び３０７ｂとの振幅比は１：３となる。これを強度比に換算すると１：９となる。
【００５２】
従って、図４に示すような伝達特性を有する振幅リミッタを、第１光信号再生部４５及び第２光信号再生部５０として用いることによって、Ｉ成分シグナル光Ｓ１１９及びＱ成分シグナル光Ｓ１２１の振幅再生を行うことができる。図４は、第１光信号再生部４５及び第２光信号再生部５０として用いるのに好適な振幅リミッタの伝達特性を示す図である。図４では、横軸に入力強度を、また、縦軸に出力強度をそれぞれ任意単位でとって示してある。
【００５３】
図４に示すように、振幅リミッタは、入力強度１及び９付近に対応する出力強度が一定（平坦）で、かつ入力強度１に対応する出力強度と入力強度９に対応する出力強度との強度比が１：９となる階段状の伝達特性を有するのが好適である。このような振幅リミッタとして、例えば上述した非特許文献１に開示されたＮＡＬＭを用いることができる。
【００５４】
図５を参照してＮＡＬＭについて説明する。図５は、振幅リミッタ（第１光信号再生部４５及び第２光信号再生部５０）として用いるＮＡＬＭを模式的に示した概略構成図である。図５では、各構成要素が線で結ばれているが、これは信号が伝播する伝送路を模式的に示したものである。各構成要素間は、例えば光ファイバや光導波路で接続されていても良いし、いわゆる空間結合で接続されていても良い。なお、ここでは、各構成要素間が光ファイバで接続される場合について説明する。
【００５５】
ＮＡＬＭを、第１光信号再生部４５及び第２光信号再生部５０として利用する場合には、第１フィルタ部３５から送られるＩ成分シグナル光Ｓ１１９及び第２フィルタ部４０から送られるＱ成分シグナル光Ｓ１２１が当該ＮＡＬＭに入力される。そして、当該ＮＡＬＭから、振幅再生されたＩ成分シグナル光（Ｉ成分再生光）Ｓ１２３及び振幅再生されたＱ成分シグナル光（Ｑ成分再生光）Ｓ１２５が出力される。以下の説明では、ＮＡＬＭに入力される光信号を単に入力信号（図５にＳ５１で示す）、また、ＮＡＬＭから出力される光信号を単に出力信号（図５にＳ５４で示す）とも称する。
【００５６】
ＮＡＬＭは、光カプラ５０１、双方向光増幅器５０３、高非線形光ファイバ５０５及び方向性位相バイアス回路５０７を備えて構成される。
【００５７】
光カプラ５０１は、４つの入出力ポートすなわち第１〜第４ポート５１１、５１２、５１３及び５１４を有する所謂２×２光カプラで構成される。第１ポート５１１は、入力信号Ｓ５１を当該ＮＡＬＭに入力する入力ポートとして使用される。第２ポート５１２及び第３ポート５１３は、ループ状の光ファイバ５０９で接続されている。この光ファイバ５０９の中途には、上述した双方向光増幅器５０３、高非線形光ファイバ５０５及び方向性位相バイアス回路５０７が順次に設けられている。第４ポート５１４は、双方向光増幅器５０３、高非線形光ファイバ５０５及び方向性位相バイアス回路５０７を経た出力光Ｓ５４を当該ＮＡＬＭから出力する出力ポートとして使用される。
【００５８】
光カプラ５０１の第１ポート５１１に入力された入力信号Ｓ５１は、異なる強度で２分岐される。２分岐された一方の信号（第１信号）Ｓ５２は、第２ポート５１２から出力され、時計回りに光ファイバ５０９を伝播する。また、２分岐された他方の信号（第２信号）Ｓ５３は、第３ポート５１３から出力され、反時計回りに光ファイバ５０９を伝播する。
【００５９】
第１信号Ｓ５２は、方向性位相バイアス回路５０７で位相オフセットを与えられた後、高非線形光ファイバ５０５に送られる。高非線形光ファイバ５０５において、第１信号Ｓ５２には、自己位相変調（ＳＰＭ）によって、強度に応じた位相シフトが生じる。高非線形光ファイバ５０５から出力された第１信号Ｓ５２は、双方向光増幅器５０３で増幅される。双方向光増幅器５０３から出力された第１信号Ｓ５２は、第３ポート５１３から再び光カプラ５０１に入力される。
【００６０】
一方、第２信号Ｓ５３は、双方向光増幅器５０３で増幅された後、高非線形光ファイバ５０５に送られる。高非線形光ファイバ５０５において、第２信号Ｓ５３には、ＳＰＭによって、強度に応じた位相シフトが生じる。高非線形光ファイバ５０５から出力された第２信号Ｓ５３は、方向性位相バイアス回路５０７を経て、第２ポート５１２から再び光カプラ５０１に入力される。なお、方向性位相バイアス回路５０７は、時計回りに光ファイバ５０９を伝播する第１信号Ｓ５２に最適化されているため、反時計回りに光ファイバ５０９を伝播する第２信号Ｓ５３には、方向性位相バイアス回路５０７による位相オフセットが生じない。
【００６１】
双方向光増幅器５０３、高非線形光ファイバ５０５及び方向性位相バイアス回路５０７を経た第１信号Ｓ５２及び第２光信号Ｓ５３は光カプラ５０１において合波される。合波された出力信号Ｓ５４は、第４ポート５１４から出力される。
【００６２】
このような構成のＮＡＬＭでは、出力信号Ｓ５４の瞬時出力強度｜Ａｏｕｔ｜２は、下式（１０）〜（１２）で表される。なお、下式（１０）〜（１２）において、Ｐｉｎは、入力信号Ｓ５１の瞬時入力強度を示す。〈Ｐｉｎ〉は、入力信号Ｓ５１の平均入力強度を示す。Δψは、方向性位相バイアス回路５０７で与えられる位相オフセット量を示す。α及び１−αは、光カプラ５０１において分岐される第１信号Ｓ５２と第２信号Ｓ５３との分岐比を示す。Ｇは、双方向光増幅器５０３が与える増幅利得を示す。φｃｗは、高非線形光ファイバ５０５において、時計回りの第１信号Ｓ５２に生じる位相シフト量を示す。φｃｃｗは、高非線形光ファイバ５０５において、反時計回りの第２信号Ｓ５３に生じる位相シフト量を示す。γは、高非線形光ファイバ５０５の非線形定数を示す。Ｌは、高非線形光ファイバ５０５の幾何学的な長さを示す。
【００６３】
【数７】
2015161803.tif 000009
【００６４】
第１信号Ｓ５２は、双方向光増幅器５０３で増幅される前に高非線形光ファイバ５０５に入力されるのに対し、第２信号Ｓ５３は、双方向光増幅器５０３で増幅された後に高非線形光ファイバ５０５に入力される。そのため、第１信号Ｓ５２と第２信号Ｓ５３とでは、高非線形光ファイバ５０５においてＳＰＭによって生じる位相シフト量φｃｗ及びφｃｃｗが異なる。そして、ＮＡＬＭから出力される出力信号Ｓ５４は、位相シフト量φｃｗ及びφｃｃｗの差に応じて出力強度が変動する。この変動に対応し、ＮＡＬＭの入力強度に対する出力強度の特性（伝達特性）は、図４に示すように階段状となる。上述したように、Ｉ成分シグナル光１１９及びＱ成分シグナル光Ｓ１２１が有する４つの信号点は、内側の２つの信号点と外側の２つの信号点との強度比が１：９となる。従って、上式（１０）〜（１２）の各パラメータを調整することによって、入力強度１及び９付近に対応する出力強度が一定（平坦）で、かつ入力強度１に対応する出力強度と入力強度９に対応する出力強度との強度比が１：９となる階段状の伝達特性となるように、ＮＡＬＭを設定する。その結果、ＮＡＬＭによって、Ｉ成分シグナル光Ｓ１１９及びＱ成分シグナル光Ｓ１２１の振幅再生を行うことができる。
【００６５】
ここで、発明者は、図５に示すＮＡＬＭの伝達特性をシミュレーションによって確認した。このシミュレーションでは、第１信号Ｓ５２の強度及び第２信号Ｓ５３の強度の強度比を、α：１−α＝０．８５：０．１５とした。また、双方向光増幅器５０３による増幅利得Ｇを２０ｄＢとした。また、方向性位相バイアス回路５０７で与えられる位相オフセット量Δψを、０．１πとした。
【００６６】
この結果を図６に示す。図６は、ＮＡＬＭの伝達特性を示す図である。図６では、横軸に入力強度を、また、縦軸に出力強度をそれぞれ任意単位でとって示してある。図６に示すように、上述の設計のＮＡＬＭでは、比率にして入力強度１及び９付近に対応する出力強度（図６に６０１及び６０３の符号を付して示す）がおよそ一定（平坦）で、かつ入力強度１に対応する出力強度と入力強度９に対応する出力強度との強度比がおよそ１：９となる階段状の伝達特性を有している。
【００６７】
第１光信号再生部４５によって振幅再生されたＩ成分シグナル光（Ｉ成分再生光）Ｓ１２３は、第２位相調整部５５に送られる。また、第２光信号再生部５０によって振幅再生されたＱ成分シグナル光（Ｑ成分再生光）Ｓ１２５は、第２合波部６０に送られる。
【００６８】
第２位相調整部５５は、分波部１５及び第２合波部６０間において、異なる経路を経て生成されたＩ成分再生光Ｓ１２３とＱ成分再生光Ｓ１２５とに生じる相対的な位相の揺らぎを補償する。ここでは、Ｉ成分再生光Ｓ１２３の位相を調整することによって、Ｉ成分再生光Ｓ１２３とＱ成分再生光Ｓ１２５との相対位相を一定にする。第２位相調整部５５として、例えば位相シフタを用いることができる。第２位相調整部５５において位相が調整されたＩ成分再生光Ｓ１２７は第２合波部６０に送られる。
【００６９】
第２合波部６０は、Ｉ成分再生光Ｓ１２７とＱ成分再生光Ｓ１２５とを合波して、１６ＱＡＭ信号としての再生シグナル光Ｓ１２９を生成する。第２合波部６０として、例えば光カプラを用いることができる。
【００７０】
以上に説明したように、第１の光再生装置１００では、１６ＱＡＭ信号のＩ成分とＱ成分とを分離する。そして、Ｉ成分及びＱ成分のそれぞれに対して、例えばＮＡＬＭを用いた振幅再生を行うことができる。Ｉ成分及びＱ成分のそれぞれを振幅再生し、再び合波することによって、振幅及び位相が再生された１６ＱＡＭ信号を生成することができる。
【００７１】
なお、この実施の形態では、再生すべきシグナル光が１６ＱＡＭ信号である場合について説明したが、第１の光再生装置１００は、例えば３２ＱＡＭや６４ＱＡＭ等のより多値の直交位相振幅変調信号に適用することもできる。
【００７２】
また、Ｉ成分抽出部２５及びＱ成分抽出部３０を縮退ＰＳＡとして機能させる例について説明したが、非縮退ＰＳＡとして機能させる構成とすることもできる。その場合には、Ｉ成分抽出部２５及びＱ成分抽出部３０に高次アイドラー光を入力する。Ｉ成分抽出部２５及びＱ成分抽出部３０を非縮退ＰＳＡとして機能させる中心周波数及び位相を有する高次アイドラー光は、例えば上述した非特許文献２の方法を用いて生成することができる。
【００７３】
また、ここでは、Δφ＝−２φｓ＋（２ｍ＋１）π（ｍは整数）となるように調整されたシグナル光、第１ポンプ光及び第２ポンプ光を合波部１０で号はして第１号波高Ｓ１０７を生成した後、この第１号波光Ｓ１０７を２分岐した例を説明したが、これに限定されない。例えば、シグナル光、第１ポンプ光及び第２ポンプ光をそれぞれ２分岐した後、合波して、第１分波光Ｓ１０９及び第２分波光Ｓ１１１を生成してもよい。
【００７４】
（第２の光再生装置）
図７を参照して、この発明の第２実施形態の光再生装置（以下、第２の光再生装置）について説明する。図７は、第２の光再生装置を説明するための概略構成図である。なお、上述した第１の光再生装置と共通する構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００７５】
第２の光再生装置２００は、Ｉ成分抽出部６５及びＱ成分抽出部７０として、ＰＰＬＮに替えて高非線形光ファイバを用いる点が第１の光再生装置と異なる。
【００７６】
第２の光再生装置２００では、第１の光再生装置とは異なり、第１合波部１０に入力されるシグナル光Ｓ１０１の位相φｓと、第１ポンプ光Ｓ１０３及び第２ポンプ光Ｓ１０５の各位相φｐ１及びφｐ２との相対位相差Δφが、Δφ＝−２φｓ＋２ｍπ（ｍは整数）となるように調整される。
【００７７】
また、第１の光再生装置と同様に、第１ポンプ光Ｓ１０３の中心周波数ωｐ１及び第２ポンプ光Ｓ１０５の中心周波数ωｐ２は、シグナル光Ｓ１０１の中心周波数をωｓに対して、ωｓ−ωｐ１＝ωｐ２−ωｓの関係を満たすように設定される。その結果、高非線形光ファイバ６５及び７０は、パラメトリック過程を生じる縮退ＰＳＡとして機能する。
【００７８】
Ｉ成分抽出部６５に入力される第１分波光Ｓ１０９に含まれるシグナル光の振幅をＢｓ（０）とする。このとき、出力されるシグナル光の理想的な振幅Ｂｓ（Ｌ）は、上式（１）又は（２）で表される。なお、Ｉ成分抽出部６５が高非線形光ファイバである場合、位相不感応利得Ｇは、高非線形光ファイバの幾何学的な長さＬ、非線形定数γ、並びに第１ポンプ光及び第２ポンプ光の強度Ｐを用いて、Ｇ＝｛（ｃｏｓｈ（２γＰＬ）｝２で表される。そして、上式（２）に示されるＧ（Δφ）、Δφ及びψ（ｚ）は、それぞれ下式（１３）〜（１５）で表される。
【００７９】
【数８】
2015161803.tif 000010
【００８０】
ここで、上述したように、シグナル光の位相φｓと、第１ポンプ光及び第２ポンプ光の各位相φｐ１及びφｐ２との相対位相差Δφは、Δφ＝−２φｓ＋２ｍπ（ｍは整数）となるように調整されている。この条件において上式（２）は上式（６）に変形される。さらに、位相不感応利得Ｇが１よりも十分大きい（Ｇ＞＞１）と仮定すると、上式（６）を上式（７）に近似することができる。従って、Ｉ成分抽出部６５が高非線形光ファイバである場合でも、シグナル光からｃｏｓ成分すなわちＩ成分のみを取り出すことができる。
【００８１】
また、第２の光再生装置２００では、第１位相調整部２０によって、第２分波光Ｓ１１１の相対位相差ΔφをΔφ＝−２φｓ＋（２ｎ＋１）π（ｎは整数）に調整する。Ｑ成分抽出部７０に入力される第２分波光Ｓ１１３の相対位相差ΔφがΔφ＝−２φｓ＋（２ｎ＋１）πである条件において、上式（２）は上式（８）に変形される。さらに、位相不感応利得Ｇが１よりも十分大きい（Ｇ＞＞１）と仮定すると、上式（８）を上式（９）に近似することができる。従って、Ｑ成分抽出部７０が高非線形光ファイバである場合でも、シグナル光からｓｉｎ成分すなわちＱ成分のみを取り出すことができる。
【００８２】
このように、第２の光再生装置２００においても、１６ＱＡＭ信号のＩ成分とＱ成分とを分離することが可能であるため、第１の光再生装置と同様の効果が得られる。
【００８３】
また、ＰＰＬＮを縮退ＰＳＡとして機能させるためには、疑似位相整合（ＱＰＭ）周波数をシグナル光の中心周波数ωｓと一致するように設定する必要がある。一方、高非線形光ファイバではこの設定を要しない。そのため、Ｉ成分抽出部６５及びＱ成分抽出部７０として高非線形光ファイバを用いることによって、様々な波長の１６ＱＡＭ信号を再生することができる。
【００８４】
（特性評価）
発明者は、本発明の光再生装置の特性を評価するためのシミュレーションを行った。このシミュレーションでは、上述した第２の光再生装置２００（図７参照）を用いて、１６ＱＡＭ信号のシグナル光を再生した。このシグナル光は、伝送速度を１００Ｇｂｐｓ（すなわち２５Ｇｂａｕｄ）及び中心周波数を１９３．１ＴＨｚとした。このシグナル光に白色ガウス雑音を重畳し、ＳＮＲを劣化させた状態で第２の光再生装置２００に入力した。また、Ｉ成分抽出部６５及びＱ成分抽出部７０として、幾何学的な長さが３００ｍ、波長分散が１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、分散スロープが０．０８ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ、損失レートが０．２ｄＢ／ｋｍ、非線形定数が０．０１３Ｗ−１ｍ−１である高非線形光ファイバを用いた。また、第１光信号再生部４５及び第２光信号再生部５０として、図６に示す伝達特性を有するＮＡＬＭを用いた。
【００８５】
このシミュレーションの結果を図８、図９、図１０及び図１１に示す。
【００８６】
図８（Ａ）は、第２の光再生装置２００に入力する前の１６ＱＡＭ信号（シグナル光Ｓ１０１）のコンスタレーションダイアグラムである。図８（Ａ）では、横軸をＩ軸として、また、縦軸をＱ軸として示してある。また、図８（Ｂ）は、同じく第２の光再生装置２００に入力する前の１６ＱＡＭ信号（シグナル光Ｓ１０１）のアイダイアグラムである。図８（Ｂ）では、横軸に時間をｐｓ単位で、また、縦軸に電圧振幅を任意単位でとって示してある。
【００８７】
図９（Ａ）は、Ｉ成分抽出部６５から出力され、第１フィルタ部３５によって第１ポンプ光及び第２ポンプ光が除去されたＩ成分シグナル光Ｓ１１９のコンスタレーションダイアグラムである。また、図９（Ｂ）は、第１光信号再生部４５から出力されたＩ成分再生光Ｓ１２３のコンスタレーションダイアグラムである。図９（Ａ）及び（Ｂ）では、横軸をＩ軸として、また、縦軸をＱ軸として示してある。
【００８８】
図９（Ａ）に示すように、Ｉ成分シグナル光Ｓ１１９は、Ｉ軸上に４つの信号点を有していることが確認できる。従って、Ｉ成分抽出部６５によって、１６ＱＡＭ信号のシグナル光からＩ成分のみを取り出せることが確かめられた。
【００８９】
また、図９（Ｂ）に示すＩ成分再生光Ｓ１２３は、図９（Ａ）に示すＩ成分シグナル光Ｓ１１９と比して、各信号点の振幅方向（原点から各信号点へ向かう方向）の幅が狭まっている。すなわち、振幅の揺らぎが安定化されている。従って、第１光信号再生部４５（ＮＡＬＭ）によって、Ｉ成分シグナル光Ｓ１１９が振幅再生されたことが確かめられた。
【００９０】
図１０（Ａ）は、Ｑ成分抽出部７０から出力され、第２フィルタ部４０によって第１ポンプ光及び第２ポンプ光が除去されたＱ成分シグナル光Ｓ１２１のコンスタレーションダイアグラムである。また、図１０（Ｂ）は、第２光信号再生部５０から出力されたＱ成分再生光Ｓ１２５のコンスタレーションダイアグラムである。図１０（Ａ）及び（Ｂ）では、横軸をＩ軸として、また、縦軸をＱ軸として示してある。
【００９１】
図１０（Ｂ）に示すように、Ｑ成分シグナル光Ｓ１２１は、Ｑ軸上に４つの信号点を有していることが確認できる。従って、Ｑ成分抽出部７０によって、１６ＱＡＭ信号のシグナル光からＱ成分のみを取り出せることが確かめられた。
【００９２】
また、図１０（Ｂ）に示すＱ成分再生光Ｓ１２５は、図９（Ａ）に示すＱ成分シグナル光Ｓ１２１と比して、各信号点の振幅方向（原点から各信号点へ向かう方向）の幅が狭まっている。すなわち、振幅の揺らぎが安定化されている。従って、第２光信号再生部５０（ＮＡＬＭ）によって、Ｑ成分シグナル光Ｓ１２１が振幅再生されたことが確かめられた。
【００９３】
図１１（Ａ）は、第２合波部６０から出力された再生シグナル光Ｓ１２９のコンスタレーションダイアグラムである。図１１（Ａ）では、横軸をＩ軸として、また、縦軸をＱ軸として示してある。また、図１１（Ｂ）は、同じく第２合波部６０から出力された再生シグナル光Ｓ１２９のアイダイアグラムである。図１１（Ｂ）では、横軸に時間をｐｓ単位で、また、縦軸に電圧振幅を任意単位でとって示してある。
【００９４】
図１１（Ａ）と図８（Ａ）とを比較すると、再生シグナル光Ｓ１２９は、第２の光再生装置２００に入力する前のシグナル光Ｓ１０１と比して、各信号点の振幅方向（原点から各信号点へ向かう方向）及び位相方向（原点を中心とした円周方向）の幅が狭まっている。すなわち、振幅及び位相の揺らぎが安定化されている。また、図１１（Ｂ）と図８（Ｂ）とを比較すると、再生シグナル光Ｓ１２９は、第２の光再生装置２００に入力する前のシグナル光Ｓ１０１と比して、信号波形の重なりが向上している。この結果から、本発明では、１６ＱＡＭ信号のシグナル光を再生できることが確かめられた。
【符号の説明】
【００９５】
１０：第１合波部
１５：分波部
２０：第１位相調整部
２５、６５：Ｉ成分抽出部
３０、７０：Ｑ成分抽出部
３５：第１フィルタ部
４０：第２フィルタ部
４５：第１光信号再生部
５０：第２光信号再生部
５５：第２位相調整部
６０：第２合波部
１００：第１の光再生装置
２００：第２の光再生装置
５０１：光カプラ
５０３：双方向光増幅器
５０５：高非線形光ファイバ
５０７：方向性位相バイアス回路
【図１】
2015161803.tif 000011
【図２】
2015161803.tif 000012
【図３】
2015161803.tif 000013
【図４】
2015161803.tif 000014
【図５】
2015161803.tif 000015
【図６】
2015161803.tif 000016
【図７】
2015161803.tif 000017
【図８】
2015161803.tif 000018
【図９】
2015161803.tif 000019
【図１０】
2015161803.tif 000020
【図１１】
2015161803.tif 000021