(57)【要約】【課題】偏波状態の変化に対して偏波分離処理の応答性を改善する。【解決手段】光受信器は、第１の偏波または第２の偏波の少なくとも一方にパイロット信号が重畳された偏波多重光を伝搬する光ファイバと、光ファイバから出力される偏波多重光の偏波状態を制御する第１の偏波回転器と、第１の偏波回転器から出力される偏波多重光を偏波分離する第１の偏波分離器と、光ファイバの入力側においてタップされた偏波多重光の偏波状態を制御する第２の偏波回転器と、第２の偏波回転器から出力される偏波多重光を偏波分離する第２の偏波分離器と、第２の偏波分離器により得られる各偏波に含まれているパイロット信号に基づいて第１の偏波回転器および第２の偏波回転器を制御する制御部と、を有する。【選択図】図７
2015095701.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の偏波または第２の偏波の少なくとも一方にパイロット信号が重畳された偏波多重光を伝搬する光ファイバと、
前記光ファイバから出力される偏波多重光の偏波状態を制御する第１の偏波回転器と、
前記第１の偏波回転器から出力される偏波多重光を偏波分離する第１の偏波分離器と、
前記光ファイバの入力側においてタップされた偏波多重光の偏波状態を制御する第２の偏波回転器と、
前記第２の偏波回転器から出力される偏波多重光を偏波分離する第２の偏波分離器と、
前記第２の偏波分離器により得られる各偏波に含まれているパイロット信号に基づいて前記第１の偏波回転器および前記第２の偏波回転器を制御する制御部と、
を有する光受信器。
【請求項２】
前記光ファイバは、偏波を保持する偏波保持光ファイバである
ことを特徴とする請求項１に記載の光受信器。
【請求項３】
前記第２の偏波分離器の偏波軸の方向は、前記第１の偏波分離器の偏波軸の方向と実質的に同じである
ことを特徴とする請求項１または２に記載の光受信器。
【請求項４】
前記偏波多重光の第１の偏波および第２の偏波には、それぞれ第１のパイロット信号および第２のパイロット信号が重畳されており、
前記制御部は、前記第２の偏波分離器により得られる一方の偏波に含まれている第１のパイロット信号の強度を大きくし、且つ、前記第２の偏波分離器により得られる他方の偏波に含まれている第２のパイロット信号の強度を大きくするように、前記第１の偏波回転器および前記第２の偏波回転器を制御する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の光受信器。
【請求項５】
前記偏波多重光の第１の偏波および第２の偏波には、それぞれ第１のパイロット信号および第２のパイロット信号が重畳されており、
前記制御部は、前記第２の偏波回転器を制御することにより、前記第２の偏波分離器により得られる一方の偏波に含まれている第１のパイロット信号の強度を大きくし、且つ、前記第２の偏波分離器により得られる他方の偏波に含まれている第２のパイロット信号の強度を大きくする偏波回転角度を特定し、
前記制御部は、前記第１の偏波回転器が前記偏波多重光の偏波方向を前記特定した偏波回転角度だけ回転させるように、前記第１の偏波回転器を制御する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の光受信器。
【請求項６】
前記光ファイバによる伝搬遅延時間は、前記制御部が前記第１の偏波回転器および前記第２の偏波回転器を制御する制御信号を生成するために要する時間よりも長い
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の光受信器。
【請求項７】
前記偏波多重光の偏波状態が変化したときに、前記制御部は、前記第２の変化回転器の偏波回転角度を掃引しながら前記パイロット信号の強度をモニタすることにより、前記偏波多重光の偏波状態を特定し、
前記制御部は、前記特定した偏波状態に基づいて、前記第１の偏波回転器を制御する
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の光受信器。
【請求項８】
第１の偏波または第２の偏波の少なくとも一方にパイロット信号が重畳された偏波多重光を伝搬する光ファイバと、
前記光ファイバから出力される偏波多重光の偏波状態を制御する偏波回転器と、
前記偏波回転器から出力される偏波多重光を偏波分離する第１の偏波分離器と、
前記光ファイバの入力側においてタップされた偏波多重光を偏波分離する第２の偏波分離器と、
前記第２の偏波分離器により得られる各偏波に含まれているパイロット信号に基づいて前記偏波回転器を制御する制御部と、
を有する光受信器。
【請求項９】
光ファイバを用いて、第１の偏波または第２の偏波の少なくとも一方にパイロット信号が重畳された偏波多重光を遅延させ、
第１の偏波回転器を用いて、前記光ファイバの入力側においてタップされた偏波多重光の偏波状態を制御し、
第１の偏波分離器を用いて、前記第１の偏波回転器から出力される偏波多重光を偏波分離し、
前記第１の偏波分離器により得られる各偏波に含まれているパイロット信号に基づいて偏波回転角度を特定し、
第２の偏波回転器を用いて、前記特定された偏波回転角度に応じて、前記光ファイバから出力される偏波多重光の偏波状態を制御し、
第２の偏波分離器を用いて、前記第２の偏波回転器から出力される偏波多重光を偏波分離する、
ことを特徴とする光信号制御方法。
【請求項１０】
光送信器および光受信器を含む光伝送システムであって、
前記光送信器は、
第１の偏波または第２の偏波の少なくとも一方にパイロット信号が重畳された偏波多重光を生成する偏波多重器を有し、
前記光受信器は、
前記光送信器から受信する偏波多重光を伝搬する光ファイバと、
前記光ファイバから出力される偏波多重光の偏波状態を制御する第１の偏波回転器と、
前記第１の偏波回転器から出力される偏波多重光を偏波分離する第１の偏波分離器と、
前記光ファイバの入力側においてタップされた偏波多重光の偏波状態を制御する第２の偏波回転器と、
前記第２の偏波回転器から出力される偏波多重光を偏波分離する第２の偏波分離器と、
前記第２の偏波分離器により得られる各偏波に含まれているパイロット信号に基づいて前記第１の偏波回転器および前記第２の偏波回転器を制御する制御部と、を有する
ことを特徴とする光伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏波多重伝送のための光受信器、光信号処理方法、および光伝送システムに係わる。
【背景技術】
【０００２】
光伝送システムの伝送容量を大きくする技術の１つとして、偏波多重伝送が研究されている。偏波多重伝送においては、互いに直交する１組の偏波を利用して、信号を伝送することができる。よって、偏波多重伝送は、単一偏波伝送の２倍の容量を提供することができる。
【０００３】
偏波多重光信号は、例えば、光受信器において実行されるデジタル信号処理により、偏波ごとに分離される。この場合、光受信器において、受信光は電気信号に変換される。そして、この電気信号に対して所定のデジタルフィルタ演算を実行することにより、１組の偏波を利用して伝送された１組の信号が分離される。ただし、この方式では、デジタル信号処理の演算量が大きい。このため、より簡単に偏波多重光信号を偏波ごとに分離する方式が望まれている。
【０００４】
関連技術の１つとして、下記の偏波多重光送受信システムが提案されている。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。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。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する。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１）
また、伝送信号速度より遅い速度の信号処理で偏波を分離する方法および装置が提案されている。（例えば、特許文献２）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２６３５９０号公報
【特許文献２】特開２００２−３４４４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように、光領域で偏波分離を行うことは可能である。しかしながら、従来技術においては、例えば、光伝送路の偏波状態が変化したときに、２つの偏波を正しく分離できなくなることがある。或いは、光伝送路の偏波状態が変化した後、２つの偏波を正しく分離できるようになるまでに長い時間を要することがある。
【０００７】
本発明の１つの側面に係わる目的は、偏波状態の変化に対して偏波分離処理の応答性を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の１つの態様の光受信器は、第１の偏波または第２の偏波の少なくとも一方にパイロット信号が重畳された偏波多重光を伝搬する光ファイバと、前記光ファイバから出力される偏波多重光の偏波状態を制御する第１の偏波回転器と、前記第１の偏波回転器から出力される偏波多重光を偏波分離する第１の偏波分離器と、前記光ファイバの入力側においてタップされた偏波多重光の偏波状態を制御する第２の偏波回転器と、前記第２の偏波回転器から出力される偏波多重光を偏波分離する第２の偏波分離器と、前記第２の偏波分離器により得られる各偏波に含まれているパイロット信号に基づいて前記第１の偏波回転器および前記第２の偏波回転器を制御する制御部と、を有する。
【発明の効果】
【０００９】
上述の態様によれば、偏波状態の変化に対して偏波分離処理の応答性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係わる光伝送システムの一例を示す図である。
【図２】第１の実施形態の光送信器の一例を示す図である。
【図３】第１の実施形態の光受信器の一例を示す図である。
【図４】第１の実施形態の制御部の動作を説明する図である。
【図５】偏波状態制御の一例を示すタイミングチャートである。
【図６】第２の実施形態の光送信器の一例を示す図である。
【図７】第２の実施形態の光受信器の一例を示す図である。
【図８】第２の実施形態における偏波状態制御の一例を示すタイミングチャートである。
【図９】図８に示す処理を実現する制御部の構成の一例を示す図である。
【図１０】第３の実施形態の光受信器の一例を示す図である。
【図１１】第３の実施形態の光受信器の他の例を示す図である。
【図１２】第４の実施形態の光送信器の一例を示す図である。
【図１３】第４の実施形態の光受信器の一例を示す図である。
【図１４】偏波多重光信号に多重化される光信号を生成する回路の一例を示す図である。
【図１５】波長変換機能を有する光送信器の一例を示す図である。
【図１６】波長変換機能を有する光送信器の他の例を示す図である。
【図１７】偏波調整器の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本発明の実施形態に係わる光伝送システムの一例を示す。実施形態の光伝送システム１００は、光送信器１１０および光受信器１２０を有する。光送信器１１０と光受信器１２０との間には、伝送路光ファイバ１３０が設けられている。また、光送信器１１０と光受信器１２０との間には、１または複数の光アンプが設けられていてもよい。
【００１２】
光送信器１１０には、光信号Ｓ１および光信号Ｓ２が与えられる。あるいは、光送信器１１０は、光信号Ｓ１および光信号Ｓ２を生成することができる。また、光送信器１１０は、偏波多重器１１１を有する。偏波多重器１１１は、光信号Ｓ１および光信号Ｓ２から偏波多重光信号を生成することができる。この偏波多重光信号は、互いに直交する１組の偏波（Ｘ偏波およびＹ偏波）を利用して１組の信号を伝搬する。例えば、光信号Ｓ１はＸ偏波を利用して伝搬され、光信号Ｓ２はＹ偏波を利用して伝搬される。
【００１３】
光受信器１２０は、光送信器１１０から送信される偏波多重光信号を伝送路光ファイバ１３０を介して受信する。光受信器１２０は、偏波分離器１２１を有する。偏波分離器１２１は、受信した偏波多重光信号から光信号Ｓ１および光信号Ｓ２を再生する。
【００１４】
ただし、伝送路光ファイバ１３０を介して偏波多重光信号が伝搬されるときに、偏波多重光信号の偏波状態（偏波の角度または方向）は変化する。また、伝送路光ファイバ１３０の状態が変化すると、光受信器１２０により受信される偏波多重光信号の偏波の角度も変化することがある。例えば、光伝送システム１００のユーザまたはネットワーク管理者が伝送路光ファイバ１３０に触れたときに、光受信器１２０により受信される偏波多重光信号の偏波の角度が変化することがある。このため、光受信器１２０は、受信した偏波多重光信号の偏波状態をモニタし、そのモニタ結果に応じて偏波状態を制御する機能を有している。
【００１５】
実施形態の光伝送システムにおいては、パイロット信号を利用して偏波多重光信号の偏波状態が制御される。すなわち、光送信器１１０は、光信号Ｓ１、Ｓ２の少なくとも一方にパイロット信号を付加し、その光信号から偏波多重光信号を生成する。一方、光受信器１２０は、偏波多重光信号に含まれているパイロット信号を利用して偏波多重光信号の偏波状態を制御する。
【００１６】
＜第１の実施形態＞
図２は、第１の実施形態において使用される光送信器の一例を示す。第１の実施形態の光送信器１０は、図２に示すように、パイロット信号生成器１１、光変調器１２、および偏波多重器１３を有する。そして、光送信器１０には、ポートＰ１、Ｐ２を介してそれぞれ光信号Ｓ１、Ｓ２が入力される。
【００１７】
光信号Ｓ１、Ｓ２は、それぞれ、例えば、データを伝送する変調光信号である。光信号Ｓ１、Ｓ２の波長は、互いに同じである。ただし、光信号Ｓ１、Ｓ２の変調方式は、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。また、光信号Ｓ１、Ｓ２のシンボルレートは、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。なお、光信号Ｓ１、Ｓ２は、光送信器１０の中で生成されてもよい。
【００１８】
パイロット信号生成器１１は、パイロット信号Ｐを生成する。パイロット信号Ｐは、例えば、下式で表される。
Ｐ：Ａ＋Ｂsin(ωt)
Ａは、直流バイアス成分を表す。Ｂは、パイロット信号Ｐの振幅を表す。ωは、パイロット信号Ｐの角周波数を表す。なお、以下の説明では、角周波数と周波数とを区別することなく使用することがある。すなわち、ωは、パイロット信号Ｐの各周波数を表すと共に、パイロット信号Ｐの周波数を表すことがある。また、この実施例では、パイロット信号Ｐ周波数は、光信号Ｓ１、Ｓ２のシンボルレートと比較して十分に低いものとする。
【００１９】
光変調器１２は、光信号Ｓ１にパイロット信号Ｐを重畳する。このとき、光変調器１２は、例えば、強度変調でパイロット信号Ｐを光信号Ｓ１に重畳する。ただし、光変調器１２は、他の変調方式でパイロット信号Ｐを光信号Ｓ１に重畳してもよい。
【００２０】
偏波多重器１３は、互いに直交する１組の偏波（Ｘ偏波およびＹ偏波）を利用して、光信号Ｓ１、Ｓ２を多重化する。これにより、偏波多重光信号が生成される。そして、光送信器１０は、この偏波多重光信号を送信する。このとき、例えば、光信号Ｓ１はＸ偏波を利用して送信され、光信号Ｓ２はＹ偏波を利用して送信される。ただし、光信号Ｓ１にはパイロット信号Ｐが重畳されている。よって、光送信器１０から送信される偏波多重光信号において、Ｘ偏波光はパイロット信号Ｐを含む。
【００２１】
図３は、第１の実施形態において使用される光受信器の一例を示す。第１の実施形態の光送信器２０は、図３に示すように、光分岐器２１、光ファイバ２２、偏波回転器２３、偏波分離器２４、偏波分離器２５、受光器（ＰＤ）２６ｘ、２６ｙ、帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）２７ｘ、２７ｙ、制御部２８を有する。そして、光受信器２０は、図２に示す光送信器１０により生成される偏波多重光信号を伝送路光ファイバを介して受信する。
【００２２】
光分岐器（ＴＡＰ）２１は、偏波多重光信号を分岐して光ファイバ２２および偏波分離器２５に導く。すなわち、光ファイバ２２の入力側においてタップされた偏波多重光信号が、偏波分離器２５に導かれる。なお、光分岐器２１は、例えば、光カプラによって実現される。
【００２３】
光ファイバ２２は、光分岐器２１から出力される偏波多重光信号に対して、指定された遅延を与える。光ファイバ２２の長さは、指定された遅延時間が応じて決められる。例えば、指定された遅延時間が１０μ秒であるものとする。ここで、光ファイバ中の光の伝搬速度は約２×108ｍ／秒である。そうすると、光ファイバの長さは、約２ｋｍである。また、光ファイバ２２は、伝搬する光の偏波状態を保持する偏波保持ファイバ（例えば、ＰＡＮＤＡ（Polarization-maintaining and Absorption reducing）ファイバ）である。
【００２４】
偏波回転器２３は、制御部２８により生成される制御信号に従って、光ファイバ２２から出力される偏波多重光信号の偏波状態を制御する。偏波分離器２４は、互いに直交する１組の偏波軸（Ｘ偏波軸およびＹ偏波軸）を有する。そして、偏波分離器２４は、偏波回転器２３により制御された偏波多重光信号から、互いに直交する１組の偏波成分を抽出する。偏波分離器２４により抽出された１組の偏波成分は、ポート１、２に導かれる。
【００２５】
偏波分離器２５には、光ファイバ２２の入力側においてタップされた偏波多重光信号が導かれる。ここで、光分岐器２１と偏波分離器２５との間の光パスは十分に短く。この光パスにおいて偏波状態は実質的に保持されるものとする。偏波分離器２５も、互いに直交する１組の偏波軸（Ｘ偏波軸およびＹ偏波軸）を有する。そして、偏波分離器２５は、光ファイバ２２の入力側においてタップされた偏波多重光信号から、互いに直交する１組の偏波成分を抽出する。なお、偏波分離器２４の偏波軸および偏波分離器２５の偏波軸は、互いに一致しているものとする。
【００２６】
偏波分離器２５により抽出された１組の偏波成分は、それぞれ受光器２６ｘ、２６ｙに導かれる。以下の説明では、偏波分離器２５から受光器２６ｘ、２６ｙに導かれる偏波成分を、それぞれ、偏波成分ｘ、ｙと呼ぶことがある。受光器２６ｘ、２６ｙは、それぞれ対応する偏波成分ｘ、ｙを電気信号に変換する。
【００２７】
ＢＰＦ２７ｘ、２７ｙは、それぞれ、受光器２６ｘ、２６ｙから出力される電気信号をフィルタリングする。ここで、ＢＰＦ２７ｘ、２７ｙは、周波数ω（すなわち、パイロット信号Ｐの周波数）を通過させる。すなわち、ＢＰＦ２７ｘの出力信号は、偏波成分ｘに含まれているパイロット信号Ｐを表す。同様に、ＢＰＦ２７ｙの出力信号は、偏波成分ｙに含まれているパイロット信号Ｐを表す。
【００２８】
制御部２８は、ＢＰＦ２７ｘ、２７ｙの出力信号に基づいて、偏波回転器２３を制御する制御信号を生成する。このとき、制御部２８は、偏波回転器２３から出力される偏波多重光信号の偏波状態が偏波分離器２４の偏波軸と一致するように、偏波回転器２３を制御する。なお、制御部２８は、例えば、ハードウェア回路により実現される。また、制御部２８は、与えられたプログラムを実行するプロセッサを用いて実現してもよい。或いは、制御部２８は、ソフトウェアおよびハードウェアの組合せで実現してもよい。
【００２９】
図４は、制御部２８の動作を説明する図である。ここでは、図４（ａ）に示すように、光送信器１０において、Ｘ偏波にパイロット信号Ｐが重畳されているものとする。また、図４（ｂ）において、Ｘ軸は、偏波分離器２４、２５の一方の偏波軸（ここでは、Ｘ偏波軸）を表す。Ｙ軸は、偏波分離器２４、２５の他方の偏波軸（ここでは、Ｙ偏波軸）を表す。なお、光受信器２０において、光ファイバ２２は、偏波状態を保持する。また、偏波分離器２４の偏波軸および偏波分離器２５の偏波軸は、互いに一致している。よって、偏波回転器２３が設けられていないと仮定すると、偏波分離器２４から出力される光の偏波状態および偏波分離器２５から出力される光の偏波状態は、互いに同じである。
【００３０】
光送信器１０は、図４（ａ）に示すように、Ｘ偏波にパイロット信号Ｐが重畳された偏波多重光信号を送信する。このとき、Ｙ偏波は、パイロット信号Ｐを含んでいない。ところが、伝送路光ファイバ１３０において、偏波状態は変化する。この結果、この実施例では、図４（ｂ）に示すように、光受信器２０により受信された偏波多重光信号の偏波は、Ｘ−Ｙ偏波軸に対して−θだけ回転している。
【００３１】
この場合、偏波分離器２５のＸ偏波軸により抽出される偏波成分ｘに含まれているパイロット信号Ｐの強度Ｐxxは、cosθで表される。また、偏波分離器２５のＹ偏波軸により抽出される偏波成分ｙに含まれているパイロット信号Ｐの強度Ｐxyは、sinθで表される。したがって、制御部２８は、偏波成分ｘ、ｙに含まれているパイロット信号Ｐの強度（Ｐxx、Ｐxy）を検出することにより、角度θを算出することができる。なお、図４に示す例では、パイロット信号Ｐの強度は、正規化されている。
【００３２】
制御部２８は、算出した角度θ基づいて、偏波回転器２３を制御する。図４に示す例では、制御部２８は、「回転角＝＋θ」を指示する制御信号を偏波回転器２３に与える。そうすると、偏波回転器２３は、光ファイバ２２から出力される偏波多重光信号の偏波をθだけ回転させる。この結果、偏波回転器２３から出力される偏波多重光信号の偏波状態が偏波分離器２４の偏波軸と一致し、光送信器１０において多重化された光信号Ｓ１、Ｓ２が精度よく分離される。
【００３３】
ただし、この実施例では、パイロット信号Ｐの周波数は、光信号Ｓ１、Ｓ２のシンボルレートと比較して十分に低い。一例としては、パイロット信号Ｐの周波数は、１〜１０ＭＨｚ程度である。また、制御部２８は、雑音等に起因する誤差を抑制するために、所定時間に渡ってパイロット信号Ｐの強度をモニタし、そのモニタ結果の平均に基づいて上述の回転角度を算出する。例えば、パイロット信号Ｐの周波数が１０ＭＨｚであり、１０サイクルのパイロット信号Ｐを利用して回転角度を算出する場合には、制御部２８による計算時間は約１μ秒である。
【００３４】
このように、制御部２８において回転角度を特定するためには、所定の計算時間が必要となる。このため、仮に、光受信器２０が光ファイバ２２を有していないものとすると、制御部２８がある時間領域に対して回転角度を算出したとき、その時間領域に対応する光信号は既に偏波回転器２３を通過してしまっている。この場合、偏波分離器２４において偏波多重光信号が精度よく分離されないおそれがある。例えば、偏波多重光信号の偏波状態が急激に変化したときは、偏波分離の精度が大幅に低下し、光信号Ｓ１、Ｓ２からデータを再生できなくなるおそれもある。
【００３５】
そこで、光受信器２０は、偏波回転器２３の入力側に光ファイバ２２を有する。光ファイバ２２の長さは、光ファイバ２２による遅延時間（すなわち、光ファイバ２２における光の伝搬時間）が、制御部２８による計算時間よりも長くなるように設計される。
【００３６】
図５は、偏波状態制御の一例を示すタイミングチャートである。この例では、時刻Ｔ１において、光受信器２０に入力する偏波多重光信号の偏波状態が変化するものとする。この偏波多重光信号は、光ファイバ２２により伝搬され、偏波回転器２３に導かれる。よって、偏波回転器２３においては、時刻Ｔ３において偏波状態の変化が発生する。
【００３７】
制御部２８は、上述したように、偏波多重光信号から抽出される偏波成分ｘ、ｙに含まれるパイロット信号Ｐの強度をモニタする。そして、制御部２８は、このモニタ結果に応じて偏波状態の変化（すなわち、偏波回転角度）を計算する。この実施例では、時刻Ｔ１における偏波状態の変化に対応する計算結果は、時刻Ｔ２に得られる。ここで、光ファイバ２２は、光ファイバ２２による遅延時間が制御部２８による計算時間よりも長くなるように設計されている。よって、偏波回転器２３において偏波状態の変化が発生する前に、その偏波状態の変化に対応する回転角度の計算は終了している。
【００３８】
制御部２８は、計算した回転角度を補償するための制御信号を生成して偏波回転器２３に与える。このとき、制御部２８は、制御信号を所定の調整時間だけ遅延させて偏波回転器２３に与えるようにしてもよい。この調整時間は、例えば、光ファイバ２２による遅延時間と制御部２８による計算時間との差分に相当する。なお、光ファイバ２２による遅延時間は、光ファイバ２２の長さによって決まるので、既知である。また、制御部２８による計算時間も、予め指定することができる。この方法によれば、偏波多重光信号の偏波状態が変化したときに、短時間のうちに、その変化による影響を回避または抑制できる。
【００３９】
＜第２の実施形態＞
図６は、第２の実施形態において使用される光送信器の一例を示す。第２の実施形態の光送信器１０は、図６に示すように、パイロット信号生成器１４、光変調器１２ｘ、１２ｙ、偏波多重器１３を有する。そして、光送信器１０には、ポートＰ１、Ｐ２を介してそれぞれ光信号Ｓ１、Ｓ２が入力される。光信号Ｓ１、Ｓ２は、第１および第２の実施形態において実質的に同じなので、説明を省略する。
【００４０】
パイロット信号生成器１４は、パイロット信号Ｐ１、Ｐ２を生成する。パイロット信号Ｐ１、Ｐ２は、例えば、下式で表される。
Ｐ１：Ａ＋Ｂsin(ωat)
Ｐ２：Ａ＋Ｂsin(ωｂt)
Ａは、直流バイアス成分を表す。Ｂは、パイロット信号Ｐの振幅を表す。ωａは、パイロット信号Ｐ１の角周波数を表す。ωbは、パイロット信号Ｐ２の角周波数を表す。このように、パイロット信号Ｐ１、Ｐ２の振幅は、互いに実質的に同じである。一方、パイロット信号Ｐ１、Ｐ２の周波数は、互いに異なっている。なお、この実施例では、パイロット信号Ｐ１、Ｐ２の周波数は、光信号Ｓ１、Ｓ２のシンボルレートと比較して十分に低いものとする。
【００４１】
光変調器１２ｘは、光信号Ｓ１にパイロット信号Ｐ１を重畳する。同様に、光変調器１２ｙは、光信号Ｓ２にパイロット信号Ｐ２を重畳する。ここで、光変調器１２ｘ、１２ｙは、それぞれ、例えば、強度変調でパイロット信号を対応する光信号に重畳する。但し、光変調器１２ｘ、１２ｙは、それぞれ、他の変調方式でパイロット信号を対応する光信号に重畳してもよい。
【００４２】
偏波多重器１３は、互いに直交する１組の偏波（Ｘ偏波およびＹ偏波）を利用して、光信号Ｓ１、Ｓ２を多重化する。これにより、偏波多重光信号が生成される。そして、光送信器１０は、この偏波多重光信号を送信する。このとき、例えば、光信号Ｓ１はＸ偏波を利用して送信され、光信号Ｓ２はＹ偏波を利用して送信される。ただし、光信号Ｓ１にはパイロット信号Ｐ１が重畳されており、光信号Ｓ２にはパイロット信号Ｐ２が重畳されている。よって、光送信器１０から送信される偏波多重光信号において、Ｘ偏波光はパイロット信号Ｐ１を含み、Ｙ偏波光はパイロット信号Ｐ２を含む。
【００４３】
図７は、第２の実施形態において使用される光受信器の一例を示す。第２の実施形態の光送信器２０は、図７に示すように、光分岐器２１、光ファイバ２２、偏波回転器２３、偏波分離器２４、偏波分離器２５、受光器２６ｘ、２６ｙ、ＢＰＦ３１ｘ、３１ｙ、制御部３２、および偏波回転器３３を有する。そして、光受信器２０は、図６に示す光送信器１０により生成される偏波多重光信号を伝送路光ファイバを介して受信する。なお、光分岐器２１、光ファイバ２２、偏波回転器２３、偏波分離器２４、偏波分離器２５、受光器２６ｘ、２６ｙは、第１および第２の実施形態において実質的に同じなので、説明を省略する。
【００４４】
第２の実施形態においても、偏波分離器２５により偏波多重光信号から偏波成分ｘ、ｙが抽出される。ただし、第２の実施形態では、偏波多重光信号は、パイロット信号Ｐ１、Ｐ２を含んでいる。また、光送信器１０と光受信器２０との間で、偏波多重光信号の偏波状態は変化している。よって、偏波成分ｘは、パイロット信号Ｐ１、Ｐ２の双方を含む。同様に、偏波成分ｙも、パイロット信号Ｐ１、Ｐ２の双方を含む。たとし、偏波多重光信号の偏波が理想的な状態に制御されると、偏波成分ｘは、実質的に一方のパイロット信号（例えば、Ｐ１）のみを含み、偏波成分ｙは、他方のパイロット信号（例えば、Ｐ２）のみを含む。
【００４５】
ＢＰＦ３１ｘ、３１ｙは、それぞれ、受光器２６ｘ、２６ｙから出力される電気信号をフィルタリングする。ここで、ＢＰＦ３１ｘは、周波数ωａ（すなわち、パイロット信号Ｐ１の周波数）を通過させる。すなわち、ＢＰＦ３１ｘの出力信号は、偏波成分ｘに含まれているパイロット信号Ｐ１を表す。一方、ＢＰＦ３１ｙは、周波数ωb（すなわち、パイロット信号Ｐ２の周波数）を通過させる。すなわち、ＢＰＦ３１ｙの出力信号は、偏波成分ｙに含まれているパイロット信号Ｐ２を表す。
【００４６】
偏波回転器３３は、光分岐器２１と偏波分離器２５との間に設けられる。そして、偏波回転器３３は、制御部３２により生成される制御信号に従って、光ファイバ２２の入力側においてタップされる偏波多重光信号の偏波状態を制御する。したがって、偏波分離器２５は、偏波回転器３３によって偏波状態が制御された偏波多重光信号から偏波成分ｘ、ｙを抽出することになる。
【００４７】
制御部３２は、ＢＰＦ３１ｘ、３１ｙの出力信号に基づいて、偏波回転器２３、３３を制御する制御信号を生成する。一例としては、制御部３２は、以下の条件を満足するように、偏波回転器２３、３３を制御する制御信号を生成する。
（ａ）偏波多重光信号から偏波分離器２５の一方の偏波軸（例えば、Ｘ偏波軸）により抽出される偏波成分ｘに含まれるパイロット信号Ｐ１の強度を最大にする。
（ｂ）偏波多重光信号から偏波分離器２５の他方の偏波軸（例えば、Ｙ偏波軸）により抽出される偏波成分ｙに含まれるパイロット信号Ｐ２の強度を最大にする。
【００４８】
ここで、偏波多重光信号中には、互いに直交する１組の偏波を利用して、光信号Ｓ１、Ｓ２が多重化されている。また、光信号Ｓ１にはパイロット信号Ｐ１が重畳されており、光信号Ｓ２にはパイロット信号Ｐ２が重畳されている。この場合、条件（ａ）は、パイロット信号Ｐ１が重畳されている光信号Ｓ１の偏波状態が偏波分離器２５のＸ偏波軸と一致するときに満たされる。また、条件（ａ）は、ＢＰＦ３１ｘの出力信号の強度をモニタすることにより検出可能である。同様に、条件（ｂ）は、パイロット信号Ｐ２が重畳されている光信号Ｓ２の偏波状態が偏波分離器２５のＹ偏波軸と一致するときに満たされる。また、条件（ｂ）は、ＢＰＦ３１ｙの出力信号の強度をモニタすることにより検出可能である。
【００４９】
このように、制御部３２は、偏波成分ｘに含まれるパイロット信号Ｐ１の強度を最大化し、且つ、偏波成分ｙに含まれるパイロット信号Ｐ２の強度を最大化するように、制御信号を生成する。この結果、パイロット信号Ｐ１が重畳されている光信号Ｓ１の偏波方向が偏波分離器２５のＸ偏波軸と一致し、且つ、パイロット信号Ｐ２が重畳されている光信号Ｓ２の偏波方向が偏波分離器２５のＹ偏波軸と一致する。
【００５０】
なお、制御部３２は、例えば、ハードウェア回路により実現される。また、制御部３２は、与えられたプログラムを実行するプロセッサを用いて実現してもよい。或いは、制御部３２は、ソフトウェアおよびハードウェアの組合せで実現してもよい。
【００５１】
ここで、１つの実施例では、制御部３２は、偏波回転器２３および偏波回転器３３に対して実質的に同じ制御信号を与える。また、偏波分離器２４の偏波軸および偏波分離器２５の偏波軸は、互いに一致している。したがって、上述の制御が実行されると、光信号Ｓ１の偏波方向が偏波分離器２４のＸ偏波軸と一致し、且つ、光信号Ｓ２の偏波方向が偏波分離器２４のＹ偏波軸と一致する。この結果、入力偏波多重光信号は、偏波分離器２４により偏波ごとに精度よく分離される。
【００５２】
なお、偏波成分ｘに含まれるパイロット信号Ｐ１の強度を最大にすると、結果的に、偏波成分ｙに含まれるパイロット信号Ｐ２の強度も最大になる。同様に、偏波成分ｙに含まれるパイロット信号Ｐ２の強度を最大にすると、結果的に、偏波成分ｘに含まれるパイロット信号Ｐ１の強度も最大になる。即ち、制御部３２は、上述の条件（ａ）または（ｂ）の一方を満たすように偏波回転器２３、３３を制御するようにしてもよい。
【００５３】
また、制御部２８は、上述の制御において、パイロット信号Ｐ１、Ｐ２の強度を最大にしなくてもよい。例えば、制御部２８は、ＢＰＦ３１ｘ、３２ｂの出力信号の強度を大きくする処理を継続的に実行するだけでもよい。
【００５４】
第２の実施形態においても、制御部３２は、例えば、図５に示すタイミングチャートに従って、偏波回転器２３、３３に制御信号を与えるようにしてもよい。また、制御部３２は、偏波回転器２３、３３に対して異なるタイミングで制御信号を与えてもよい。
【００５５】
さらに、制御部３２は、ディザリングを利用して偏波回転器２３、３３を制御してもよい。この場合、制御部３２は、偏波回転器３３に与える制御信号にディザリング信号を重畳する。ディザリング信号は、例えば、パイロット信号Ｐ１、Ｐ２と異なる周波数の低周波信号である。そうすると、ＢＰＦ３１ｘ、３１ｙの出力信号の強度は、ディザリング信号に応じて変動する。そして、制御部３２は、ＢＰＦ３１ｘ、３１ｙの出力信号の強度の変動を利用して、ＢＰＦ３１ｘ、３１ｙの出力信号の強度の最大値をサーチする。この方法によれば、伝送路光ファイバにおける偏波の変動に対する追従の精度または応答速度が向上する。
【００５６】
図８は、第２の実施形態における偏波状態制御の一例を示す。図８に示す例では、時刻Ｔ１以前は、偏波状態は安定している。なお、「偏波状態が安定している」は、偏波状態がゆっくりと変化している状態を含む。そして、時刻Ｔ１において、光受信器２０に入力する偏波多重光信号の偏波状態が急激に変化するものとする。この偏波多重光信号は、光ファイバ２２により伝搬され、偏波回転器２３に導かれる。よって、偏波回転器２３においては、時刻Ｔ３において偏波状態の急激な変化が発生する。
【００５７】
制御部３２は、ＢＰＦ３１ｘ、３１ｙの出力信号に基づいてパイロット信号を最大化する偏波状態を計算し、そのような偏波状態を得るための制御信号を生成する。そして、制御部３２は、この制御信号を偏波回転器２３、３３に与える。
【００５８】
時刻Ｔ１以前は、偏波状態は安定している。この場合、光受信器２０に入力する偏波多重光信号（以下、入力偏波多重光信号）の偏波状態、および偏波回転器２３に入力する偏波多重光信号（以下、遅延偏波多重光信号）の偏波状態は、互いにほぼ同じである。よって、時刻Ｔ１以前は、制御部３２は、偏波回転器２３、３３に対して同じ制御信号を与える。
【００５９】
入力偏波多重光信号の偏波状態が急激に変化すると、制御部３２は、一時的に入力偏波多重光信号の偏波状態を追従できなくなることがある。そこで、時刻Ｔ１において入力偏波多重光信号の偏波状態が急激に変化すると、制御部３２は、動作モードを通常モードからサーチモードに切り替えて、入力偏波多重光信号の偏波状態のサーチを開始する。
【００６０】
サーチモードにおいては、制御部３２は、所定の範囲に渡って偏波回転角度を掃引する制御信号を生成して偏波回転器３３に与えながら、パイロット信号の強度をモニタする。図８では、時刻Ｔ１〜Ｔ２において、偏波回転角度を掃引する制御信号が偏波回転器３３に与えられ、パイロット信号の強度がモニタされている。そして、このモニタにより、制御部３２は、パイロット信号の強度が最大となる偏波回転角度（以下、最適偏波角度）を特定する。
【００６１】
制御部３２が最適偏波角度を特定するために要する時間（Ｔ１〜Ｔ２）は、光ファイバ２２による遅延時間（Ｔ１〜Ｔ３）よりも短いものとする。なお、光ファイバ２２による遅延時間は、光ファイバ２２の長さにより決まる。また、制御部３２による計算時間は、偏波角度の掃引範囲、偏波角度のサンプリング間隔、１サンプリング当たりの計算時間などに基づいて決まる。そして、時刻Ｔ２においてサーチモードが終了すると、制御部３２は、特定した最適偏波角度に対応する制御信号を偏波回転器３３に与える。そして、時刻Ｔ２以降、制御部３２は、ＢＰＦ３１ｘ、３１ｙの出力信号に基づいて生成する制御信号を偏波回転器３３に与える。
【００６２】
一方、偏波回転器２３に導かれる偏波多重光信号は、光ファイバ２２によって遅延させられている。このため、時刻Ｔ１において入力偏波多重光信号の偏波状態が急激に変化しても、時刻Ｔ１〜Ｔ３の期間は、偏波回転器２３に入力する遅延偏波多重光信号の偏波状態は安定したままである。よって、制御部３２は、時刻Ｔ１において偏波状態の急激な変化を検出すると、光ファイバ２２の遅延時間が経過するまでの期間、偏波回転器２３に与える制御信号を固定する。このとき、時刻Ｔ１の直前に得られている制御信号が、偏波回転器２３に与えられる。そして、光ファイバ２２の遅延時間が経過すると、時刻Ｔ３において、制御部３２は、上述のサーチモードで特定した最適偏波角度に対応する制御信号を偏波回転器２３に与える。以降、制御部３２は、ＢＰＦ３１ｘ、３１ｙの出力信号に基づいて生成する制御信号を偏波回転器２３に与える。すなわち、時刻Ｔ３以降は、偏波回転器２３、３３に対して同じ制御信号が与えられる。
【００６３】
図９は、図８に示す処理を実現する制御部３２の構成の一例を示す。図８に示す処理を実現する制御部３２は、図９に示すように、角度計算部３２ａ、格納部３２ｂ、検出部３２ｃ、タイミングコントローラ３２ｄ、セレクタ３２ｅ、３２ｆを有する。
【００６４】
角度計算機３２ａは、ＢＰＦ３１ｘ、３１ｙの出力信号に基づいて、パイロット信号の強度を最大にする偏波状態に対応する制御信号を生成する。このとき、角度計算機３２ａは、所定の間隔で制御信号を生成する。所定の間隔は、例えば、パイロット信号の１周期である。そして、角度計算機３２ａにより生成される制御信号は、格納部３２ｂ、検出部３２ｃ、セレクタ３２ｅ、３２ｆに与えられる。
【００６５】
格納部３２ｂは、検出部３２ｃから更新指示が与えられている期間は、角度計算機３２ａにより算出される最新の制御信号を格納する。ただし、検出部３２ｃから更新指示が与えられていない期間は、格納部３２は、最後に格納した制御信号をそのまま保持する。
【００６６】
検出部３２ｃは、角度計算機３２ａから与えられる制御信号と格納部３２ｂに格納されている制御信号とを比較する。そして、これらの２つの制御信号の差分が所定の閾値以下であれば、検出部３２ｃは、偏波状態は安定していると判定する。この場合、検出部３２ｃは、格納部３２ｂに対して更新指示を与える。また、検出部３２ｃは、モード切替え指示を生成しない。一方、上記２つの制御信号の差分が所定の閾値よりも大きければ、検出部３２ｃは、偏波状態が急激に変化したと判定する。この場合、検出部３２ｃは、格納部３２ｂへの更新指示を停止する。また、検出部３２ｃは、モード切替え指示を生成する。
【００６７】
このように、偏波状態が安定している期間は、格納部３２ｂに更新指示が与えられるので、格納部３２ｂには最新の制御信号が格納されている。一方、偏波状態の急激な変化が検出されると、更新指示が停止する。よって、偏波状態の急激な変化が検出された後は、格納部３２ｂには、偏波状態の急激な変化が検出された時刻の直前に得られた制御信号が保持されることになる。
【００６８】
タイミングコントローラ３２ｄは、検出部３２ｃにおいてモード切替え指示が生成されると、動作モードを通常モードからサーチモードに切り替える。サーチモードの開始時において、タイミングコントローラ３２ｄは、選択信号ＳＥＬ１をＨレベルからＬレベルに変化させ、選択信号ＳＥＬ２をＨレベルからＬレベルに変化させる。
【００６９】
選択信号ＳＥＬ１がＬレベルに制御されると、セレクタ３２ｅは、格納部３２ｂに格納されている制御信号を選択する。また、選択信号ＳＥＬ２がＬレベルに制御されると、セレクタ３２ｆは、サーチパターン信号を選択する。サーチパターン信号は、所定の範囲に渡って偏波角度を掃引するための制御信号である。そして、サーチパターン信号による偏波角度の掃引が終了すると、タイミングコントローラ３２ｄは、選択信号ＳＥＬ２をＬレベルからＨレベルに戻す。そうすると、セレクタ３２ｆは、角度計算機３２ａにより生成される制御信号を選択する。
【００７０】
モード切替え指示が生成されたときから所定時間が経過すると、タイミングコントローラ３２ｄは、選択信号ＳＥＬ１をＬレベルからＨレベルに戻す。この「所定時間」は、例えば、光ファイバ２２の遅延時間に相当する。そして、選択信号ＳＥＬ１がＬレベルからＨレベルに変化すると、セレクタ３２ｅは、角度計算機３２ａにより生成される制御信号を選択する。
【００７１】
次に、図８に示すタイミングチャートを参照しながら、図９に示す制御部３２の動作を説明する。なお、時刻Ｔ１以前は、選択信号ＳＥＬ１、ＳＥＬ２は、いずれもＨレベルに制御されている。よって、このとき、セレクタ３２ｅ、３２ｆは、角度計算機３２ａにより生成される制御信号を選択する。すなわち、この期間は、偏波回転器２３、３３に同じ制御信号が与えられる。
【００７２】
時刻Ｔ１において入力偏波多重光信号の偏波状態が急激に変化すると、検出部３２ｂがその変化を検出する。そうすると、検出部３２ｂは、更新指示を停止する。したがって、時刻Ｔ１以降、更新指示が再開されるまで、格納部３２ｂは、時刻Ｔ１の直前に生成された制御信号を格納する。また、時刻Ｔ１において、タイミングコントローラ３２ｄは、選択信号ＳＥＬ１をＨレベルからＬレベルに変化させ、選択信号ＳＥＬ２をＨレベルからＬレベルに変化させる。そうすると、セレクタ３２ｅは、格納部３２ｂに格納されている制御信号を選択する。したがって、時刻Ｔ１以降、時刻Ｔ１の直前に生成された制御信号が偏波回転器２３に与えられ、偏波回転器２３は、時刻Ｔ１の直前の偏波状態を保持する。また、セレクタ３２ｆは、選択信号ＳＥＬ２に応じて、サーチパターン信号を選択する。図８では、時刻Ｔ１〜Ｔ２において、制御信号としてサーチパターン信号が偏波回転器３３に与えられる。そうすると、偏波回転器３３は、このサーチパターン信号に従って、偏波回転器３３により偏波回転角度を掃引する。これにより、偏波分離器２５に入力される偏波多重光信号の偏波角度が掃引される。そして、このサーチ期間において、角度計算機３２ａは、パイロット信号の強度が最大になる偏波状態（最適偏波角度）を特定する。なお、角度計算機３２ａは、サーチ期間に特定された最適偏波角度に対応する制御信号を保持するものとする。
【００７３】
時刻Ｔ２においてサーチモードが終了すると、制御部３２の動作モードは、通常モードに戻る。そうすると、セレクタ３２ｆは、角度計算機３２ａにより生成される制御信号を選択する。よって、時刻Ｔ２以降、偏波回転器３３は、入力偏波多重光信号の偏波状態に追従して変化する制御信号に従って、入力偏波多重光信号の偏波状態を制御する。なお、時刻Ｔ２において、偏波回転器３３には、偏波回転角度の初期値として、上述の最適偏波角度に対応する制御信号が与えられる。
【００７４】
時刻Ｔ１において偏波状態が急激に変化したときから、光ファイバ２２の遅延時間が経過すると、タイミングコントローラ３２ｄは、選択信号ＳＥＬ１をＬレベルからＨレベルに戻す。そうすると、セレクタ３２eは、角度計算機３２ａにより生成される制御信号を選択する。よって、時刻Ｔ３以降、偏波回転器２３は、入力偏波多重光信号の偏波状態に追従して変化する制御信号に従って、遅延偏波多重光信号の偏波状態を制御する。なお、時刻Ｔ３において、偏波回転器２３には、偏波回転角度の初期値として、上述の最適偏波角度に対応する制御信号が与えられる。
【００７５】
このように、図８〜図９に示す実施例では、時刻Ｔ１において入力偏波多重光信号の偏波状態が急激に変化すると、偏波回転器３３を利用して、その変化の後の偏波状態がサーチされる。このサーチは、光ファイバ２２の遅延時間よりも短い時間で実行される。そして、偏波状態が急激に変化したときから光ファイバ２２の遅延時間が経過すると、時刻Ｔ３において、サーチにより特定された新たな偏波状態に対応する制御信号が偏波回転器２３に与えられる。したがって、入力偏波多重光信号の偏波状態が急激に変化した場合であっても、偏波多重光信号の偏波状態の追従を即座に回復させることができる。この結果、偏波多重光信号から抽出される１組の光信号の品質の劣化が抑制される。
【００７６】
なお、上述した第２の実施形態においては、偏波多重光信号に多重化されている光信号Ｓ１、Ｓ２に双方にそれぞれパイロット信号が重畳されているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、第２の実施形態の光受信器は、図２に示す光送信器により生成される偏波多重光信号を受信することもできる。すなわち、光受信器２０は、第１の偏波または第２の偏波の少なくとも一方にパイロット信号が重畳された偏波多重光を受信することが可能である。
【００７７】
＜第３の実施形態＞
上述のように、本発明の実施形態に係わる光伝送システムにおいては、偏波多重光信号中の光信号Ｓ１、Ｓ２の一方または双方にパイロット信号が重畳されている。第３の実施形態の光受信器２０は、このパイロット信号をキャンセルする機能を有する。なお、「キャンセル」は、パイロット信号をゼロにする処理に限定されず、パイロット信号を抑制する処理を含むものとする。
【００７８】
図１０および図１１は、第３の実施形態において使用される光受信器の実施例を示す。なお、図１０は、図３に示す第１の実施形態の光受信器にパイロット信号をキャンセルする機能を追加した構成を示している。また、図１１は、図７に示す第２の実施形態の光受信器にパイロット信号をキャンセルする機能を追加した構成を示している。
【００７９】
キャンセル制御部４１は、偏波分離器２５により得られる偏波成分ｘ、ｙに重畳されているパイロット信号を検出する。図１０に示す構成では、キャンセル制御部４１は、偏波成分ｘ、ｙに重畳されているパイロット信号Ｐを検出する。図１１に示す構成では、キャンセル制御部４１は、偏波成分ｘ、ｙにそれぞれ重畳されているパイロット信号Ｐ１、Ｐ２を検出する。なお、図１０および図１１においては、キャンセル制御部４１は、受光器２６ｘ、２６ｙの出力信号を利用してパイロット信号を検出しているが、ＢＰＦの出力信号を利用してパイロット信号を検出してもよい。すなわち、図１０に示す構成では、キャンセル制御部４１は、ＢＰＦ２６ｘ、２６ｙの出力信号を利用してパイロット信号Ｐを検出してもよい。また、図１１に示す構成では、キャンセル制御部４１は、ＢＰＦ３１ｘ、３１ｙの出力信号を利用してパイロット信号Ｐ１、Ｐ２を検出してもよい。
【００８０】
光変調器４２ｘは、キャンセル制御部４１から与えられるキャンセル信号で、偏波分離器２４により得られる一方の偏波（偏波成分Ｘ）を変調する。また、光変調器４２ｙは、キャンセル制御部４１からの与えられるキャンセル信号で、偏波分離器２４により得られる他方の偏波（偏波成分Ｙ）を変調する。
【００８１】
ここで、キャンセル制御部４１は、偏波成分ｘ、ｙから検出されるパイロット信号をキャンセルするためのキャンセル信号を光変調器４２ｘ、４２ｙに与える。例えば、図１０に示す構成において、キャンセル制御部４１は、偏波成分ｘから検出されるパイロット信号をキャンセルするキャンセル信号を光変調器４２ｘに与え、偏波成分ｙから検出されるパイロット信号をキャンセルするキャンセル信号を光変調器４２ｙに与える。この結果、ポート１、２に導かれる光信号において、それぞれパイロット信号がキャンセルされ、光信号の品質が改善する。
【００８２】
＜第４の実施形態＞
偏波多重光信号中の各光信号が強度変調光信号である場合、伝送路上に設けられている光アンプの偏波依存利得により、各光信号の品質が劣化することがある。したがって、第４の実施形態では、偏波ローテーションを利用して、偏波依存利得に起因する品質の劣化を抑制する。
【００８３】
図１２は、第４の実施形態の光送信器の一例を示す図である。第４の実施形態の光送信器は、この例では、図６に示す第２の実施形態の光送信器１０にローテーション信号生成器５１および偏波回転器５２を追加することにより実現される。
【００８４】
ローテーション信号生成器５１は、ローテーション信号を生成する。ローテーション信号は、たとえば、サイン波信号である。また、ローテーション信号の周波数は、光信号Ｓ１、Ｓ２のシンボルレートと比較して十分に低い。さらに、ローテーション信号の周波数は、パイロット信号Ｐ１、Ｐ２の周波数と異なっていることが好ましい。そして、偏波回転器５２は、このローテーション信号に従って、偏波多重器１３から出力される偏波多重光信号の偏波を回転させる。
【００８５】
図１３は、第４の実施形態の光受信器の一例を示す図である。第４の実施形態の光受信器は、この例では、図７に示す第２の実施形態の光送信器１０に、偏波ローテーションをキャンセルする機能を追加することにより実現される。なお、図１３に示す光受信器は、図１２に示す光送信器により生成される偏波多重光信号を受信する。
【００８６】
ローテーション信号生成器５３は、対応する光送信器に設けられているローテーション信号生成器５１と同じローテーション信号を生成する。そして、制御部３２は、このローテーション信号をキャンセルする逆ローテーション信号を生成し、偏波回転器２３、３３に与える制御信号に重畳する。そうすると、偏波回転器２３、３３は、それぞれ、逆ローテーション信号が重畳された制御信号に従って、偏波多重光信号の偏波状態を制御する。この結果、光受信器は、ローテーション信号の影響を受けることなく、偏波多重光信号中の各光信号を精度よく分離できる。
【００８７】
＜送信器の構成＞
偏波多重光伝送において、偏波多重光信号中の各光信号の波長は、互いに同じであることが要求される。したがって、偏波多重光信号に多重化される１組の光信号は、例えば、１つの光源により生成される光ビームから生成される。
【００８８】
図１４は、偏波多重光信号に多重化される光信号を生成する回路の一例を示す。この回路は、光信号生成器６０ｘ、６０ｙ、レーザ光源（ＬＤ）６１、光スプリッタ６２を有する。レーザ光源６１は、指定された波長の光ビームを出力する。光スプリッタ６２は、レーザ光源６１から出力される光ビームを分岐して光信号生成器６０ｘ、６０ｙに導く。光スプリッタ６２の分岐比は、１：１である。
【００８９】
光信号生成器６０ｘ、６０ｙの構成は、互いに実質的に同じである。フレーマ６３は、送信データを格納するフレームを生成する。フレームは、特に限定されるものではないが、例えば、ＯＴＮフレームである。ドライバ６４は、フレーム６３により生成されるフレームを表す駆動信号を生成する。そして、光変調器６５は、ドライバ６４から与えられる駆動信号で光ビームを変調することにより、変調光信号生成する。なお、光信号生成器６０ｘ、６０ｙは、それぞれ、光信号Ｓ１、Ｓ２を生成する。光信号生成器６０ｘ、６０ｙにより生成される光信号Ｓ１、Ｓ２は、図２、図６、または図１２に示す光送信器１０に導かれる。
【００９０】
光送信器１０に入力される光信号Ｓ１、Ｓ２が、異なる光源を利用して生成される場合には、光送信器内で波長変換が行われる。例えば、図１５に示す実施例では、光送信器１０は、パイロット信号生成器１４、光変調器１２ｘ、１２ｙ、偏波多重器１３に加えて、レーザ光源７１、波長変換器７２ｘ、７２ｙを有する。レーザ光源７１は、指定された波長の光ビームを出力する。この光ビームは、均等に分岐されて波長変換器７２ｘ、７２ｙに導かれる。
【００９１】
波長変換器７２ｘは、光信号Ｓ１の波長をレーザ光源７１の波長に変換する。同様に、波長変換器７２ｙは、光信号Ｓ２の波長をレーザ光源７１の波長に変換する。この結果、同じ波長を有する光信号Ｓ１、Ｓ２が多重化されることになる。
【００９２】
上記構成において、入力光信号Ｓ１、Ｓ２、およびレーザ光源７１から出力される光ビームの偏波を同じ方向に固定することが好ましい。この場合、光送信器は、図１６に示すように、偏波調整器７３ｘ、７３ｙ、７４を有する。偏波調整器７３ｘ、７３ｙは、それぞれ入力光信号Ｓ１、Ｓ２の偏波の方向を所定の方向に調整して保持する。また、偏波調整器７４は、レーザ光源７１から出力される光ビーム偏波の方向を所定の方向に調整して保持する。
【００９３】
図１７は、偏波調整器（７３ｘ、７３ｙ、７４）の一例を示す。この偏波調整器は、光スプリッタ８１、＋４５度回転器８２、−４５度回転器８３、合波器８４を有する。光スプリッタ８１は、入力光を分岐して＋４５度回転器８２及び−４５度回転器８３に導く。＋４５度回転器８２は、入力の偏波の方向を「＋４５度」に固定する。一方、−４５度回転器８３は、入力の偏波の方向を「−４５度」に固定する。そして、合波器８４は、＋４５度回転器８２により偏波が固定された光、及び−４５度回転器８３により偏波が固定された光を合波する。
【符号の説明】
【００９４】
１０  光送信器
１１、１４  パイロット信号生成器
２０  光受信器
２１  光分岐器
２２  光ファイバ
２３、３３  偏波回転器
２４、２５  偏波分離器
２７ｘ、２７ｙ、３１ｘ、３１ｙ  帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）
２８、３２  制御部
４１  キャンセル制御部
５１、５３  ローテーション信号生成器
５２  偏波回転器
【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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