(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル信号処理で入力データから駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
前記駆動信号生成部によるデジタル信号処理の内容に基づいて前記駆動信号の振幅またはパワーを等化する等化制御部と、
前記等化制御部により等化された駆動信号で入力光を変調して光信号を生成する光変調器と、を備え、
前記駆動信号生成部は、前記駆動信号に対して偏波回転を与える偏波スクランブラを含み、
前記等化制御部は、前記偏波スクランブラにより与えられる偏波回転の角度に応じて前記駆動信号の振幅またはパワーを等化する
ことを特徴とする光送信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光送信装置であって、
前記等化制御部は、前記偏波スクランブラにより与えられる偏波回転の角度がゼロである場合の前記駆動信号の振幅またはパワーを基準として、前記駆動信号の振幅またはパワーを等化する
ことを特徴とする光送信装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光送信装置であって、
前記駆動信号生成部は、指定された変調方式に従って前記入力データから前記駆動信号を生成するマッパーを含み、
前記等化制御部は、前記変調方式に応じて前記駆動信号の振幅またはパワーを等化する
ことを特徴とする光送信装置。
【請求項４】
請求項１に記載の光送信装置であって、
前記駆動信号生成部は、前記光送信装置に接続される光伝送路の分散を補償するための歪みを前記駆動信号に与える歪み等化器を含み、
前記等化制御部は、前記光伝送路の分散に応じて前記駆動信号の振幅またはパワーを等化する
ことを特徴とする光送信装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の光送信装置であって、
前記光変調器は、前記駆動信号の電圧に対して出力光の強度が周期的に変化する構成であり、
前記等化制御部は、前記駆動信号の振幅を、前記光変調器の出力光の強度が最大となる駆動振幅に制御する
ことを特徴とする光送信装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の光送信装置であって、
前記光送信装置は、前記デジタル信号処理の内容を指示する指示情報を受信し、
前記駆動信号生成部は、前記指示情報に従って前記入力データから前記駆動信号を生成し、
前記等化制御部は、前記指示情報に従って前記駆動信号の振幅またはパワーを等化する
ことを特徴とする光送信装置。
【請求項７】
デジタル信号処理で入力データから駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
前記駆動信号生成部によるデジタル信号処理の内容に基づいて前記駆動信号の振幅またはパワーを等化する等化制御部と、
前記等化制御部により等化された駆動信号で入力光を変調して光信号を生成する光変調器と、
予め決められた特定周波数で前記駆動信号を振動させる振動制御部と、を備え、
前記駆動信号生成部は、前記駆動信号に対して偏波回転を与える偏波スクランブラを含み、
前記等化制御部は、前記偏波スクランブラにより与えられる偏波回転の角度がゼロまたはπであるときに、前記光変調器から出力される光信号に含まれる前記特定周波数成分または前記特定周波数の整数倍の周波数成分の大きさに基づいて、前記駆動信号の振幅またはパワーを等化する
ことを特徴とする光送信装置。
【請求項８】
請求項７に記載の光送信装置であって、
前記等化制御部は、前記偏波スクランブラにより与えられる偏波回転の角度がゼロまたはπであるときに、前記光変調器から出力される光信号に含まれる前記特定周波数の２倍の周波数成分を大きくするように、前記駆動信号の振幅またはパワーを等化する
ことを特徴とする光送信装置。
【請求項９】
デジタル信号処理で入力データから駆動信号を生成し、
前記駆動信号に対して偏波回転を与える偏波スクランブルを行い、
前記偏波スクランブルにより与えられる偏波回転の角度に応じて前記駆動信号の振幅またはパワーを予め指定された値に等化し、
前記等化された駆動信号で入力光を変調して光信号を生成する、
ことを特徴とする光送信方法。
【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装置および光送信方法に係わる。
【背景技術】
【０００２】
長距離／大容量の光通信システムにおいては、光伝送路の波長分散などに起因する光信号の波形歪みが問題となる。この問題に対処するために、光通信システムの送信側において、光伝送路の特性を補償するように信号の波形を予め変形する予等化方式が提案されている。
【０００３】
また、光通信システムの高速化を図るために、偏波多重通信が注目されている。偏波多重通信は、互いに直交する１組の偏波を利用して２つの光信号を伝送できるので、伝送容量を２倍にすることが可能になる。
【０００４】
なお、光通信システムの光伝送路の偏波特性は一定ではなく、偏波特性の変動が通信品質の劣化を引き起こす。例えば、偏波モード分散（Polarization Mode Dispersion：ＰＭＤ）、偏波依存損失（Polarization Dependent Loss：ＰＤＬ）、偏波依存利得（Polarization Dependent Gain：ＰＤＧ）は、時間に対して変動する。そして、この問題に対しては、例えば、信号を伝送する偏波をスクランブルさせることでＰＭＤ／ＰＤＬ／ＰＤＧ等の偏波依存劣化を低減する方式が提案されている。
【０００５】
上述の予等化方式および偏波スクランブル方式は、デジタル信号処理を利用して実現される。この場合、光送信装置は、デジタル信号処理部および光変調器を備える。デジタル信号処理部は、予等化および／または偏波スクランブルを含む信号処理で、入力データから駆動信号を生成する。そして、光変調器は、この駆動信号を利用してデータを伝送する光信号を生成する。
【０００６】
例えば、デジタル信号処理を利用して伝送信号の品質を改善する光送受信システムが提案されている。この光送受信システムの光送信器は、光変調を行なう信号光を出力する変調部と、前記光変調後の信号光に偏波の変化を与える送信側デジタル信号処理を入力信号に対して行なう送信側信号処理部、を備え、光変調部は、送信側信号処理部での前記送信側デジタル信号処理が行なわれた入力信号に基づいて前記光変調を行なう。光受信器は、伝送路を介して入力される光送信器からの信号光について偏波成分ごとのデジタル電気信号に変換する変換部と、送信側信号処理部での偏波の変化に対して実質的に逆特性の偏波の変化を与える受信側デジタル信号処理を変換部からのデジタル電気信号に対して行なう受信側偏信号処理部、を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１０９７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のように、デジタル信号処理は、光変調器の駆動信号に対して所望の状態または特性を与えることができ、これにより、所望の状態または特性を有する光信号を生成することができる。しかし、デジタル信号処理を利用して駆動信号に様々な状態または特性を与えると、その駆動信号の振幅が、光変調器が最適な状態で動作する駆動振幅からずれることがある。そして、適切でない振幅の駆動信号で光変調器が動作すると、伝送信号の品質が劣化する。
【０００９】
本発明の課題は、光送信装置においてデジタル信号処理を利用して生成する光信号の品質を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の１つの態様の光送信装置は、デジタル信号処理で入力データから駆動信号を生成する駆動信号生成部と、前記駆動信号生成部によるデジタル信号処理に関する情報に基づいて前記駆動信号の振幅またはパワーを制御する制御部と、前記制御部により制御された駆動信号で入力光を変調して光信号を生成する光変調器、を備える。
【発明の効果】
【００１１】
上述の態様によれば、光送信装置においてデジタル信号処理を利用して生成する光信号の品質が改善される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態の光通信システムの一例を示す図である。
【図２】光送信器が備えるデジタル信号処理部および変調部の一例を示す図である。
【図３】偏波回転器の一例を示す図である。
【図４】実施形態の光送信装置の構成を示す図である。
【図５】光変調部の構成を示す図である。
【図６】第１の実施形態の光送信装置の動作を説明する図である。
【図７】光変調器と駆動信号の振幅について説明する図である。
【図８】第１の実施形態において駆動信号の振幅を制御する処理を示すフローチャートである。
【図９】駆動信号の振幅を等化する処理の一例を示す図である。
【図１０】第２の実施形態における光送信装置の動作を説明する図である。
【図１１】第３の実施形態における光送信装置の動作を説明する図である。
【図１２】第３の実施形態において駆動信号の振幅を制御する処理を示すフローチャートである。
【図１３】パイロット信号が重畳された駆動信号で光信号を生成するＬＮ変調器の動作を説明する図である。
【図１４】駆動信号の振幅が最適値からずれているときのＬＮ変調器の動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、実施形態の光通信システムの一例を示す。図１に示す光通信システム１は、光送信器２および光受信器３を備える。光送信器２および光受信器３は、光伝送路４を介して接続されている。なお、この実施例では、光通信システム１は、偏波多重光信号を伝送する。
【００１４】
光送信器２は、デジタル信号処理部５および変調部６を備える。デジタル信号処理部５は、駆動信号を生成する駆動信号生成部の一例であり、デジタル信号処理で入力データから駆動信号を生成する。ここで、デジタル信号処理部５は、特に限定されるものではないが、例えば、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ：Digital Signal Processor）を利用して実現される。また、デジタル信号処理部５は、他の方法で実現してもよい。例えば、デジタル信号処理部５は、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）または専用ＬＳＩを利用して実現してもよい。
【００１５】
変調部６は、Ｄ／Ａ変換部６１、光源６２、光変調部６３を備える。Ｄ／Ａ変換部６１は、デジタル信号処理部５によって生成される駆動信号をアナログ駆動信号に変換する。光源６２は、例えばレーザ光源であり、連続光を生成する。光変調部６３は、光源６２から出力される連続光を、Ｄ／Ａ変換部６１により得られるアナログ駆動信号で変調して光信号を生成する。そして、光送信器２は、この光信号を光伝送路４に出力する。
【００１６】
図２は、光送信器２が備えるデジタル信号処理部５および変調部６の一例を示す。デジタル信号処理部５は、線形予等化器５１ｘ、５１ｙ、偏波回転器５２、非線形予等化器５３ｘ、５３ｙを備える。ただし、図２は、デジタル信号処理部５が有する機能の一部を示している。すなわち、デジタル信号処理部５は、他の機能を提供することもできる。
【００１７】
デジタル信号処理部５には、送信データＸおよび送信データＹが入力される。送信データＸ、Ｙは、デジタル信号処理部５が備える不図示のシンボルマッパーにより、それぞれＩ成分信号およびＱ成分信号に変換されて線形予等化器５１ｘ、５１ｙに入力される。ここで、送信データＸは、信号Ｅx＝X_I＋jX_Qで表わされる。また、送信データＹは、信号Ｅy＝Y_I＋jY_Qで表わされる。なお、「ｊ」は複素数を表す。
【００１８】
線形予等化器５１ｘは、信号Ｅxについて、光伝送路４の線形特性に応じた予等化を行う。同様に、線形予等化器５１ｙは、信号Ｅyについて、光伝送路４の線形特性に応じた予等化を行う。なお、この実施例では、光伝送路４の線形特性の１つとして、例えば波長分散が予め測定されているものとする。そして、線形予等化器５１ｘ、５１ｙには、光伝送路４の波長分散の測定値（または、波長分散の測定値に対応する制御データ）が設定される。なお、光伝送路４の線形特性は、シミュレーション等により算出してもよい。
【００１９】
偏波回転器５２は、線形予等化器５１ｘ、５１ｙから出力される信号に対して回転変換を実行する。ここで、線形予等化器５１ｘ、５１ｙからそれぞれ信号Ｅx0、Ｅy0が出力されるものとする。そうすると、偏波回転器５２は、（１）式および（２）式に示すように、回転変換Ｒを実行して信号Ｅx1、Ｅy1を出力する。
【００２０】
【数１】
0005760419.tif 000002
【００２１】
「θ」は、時間に対して変化する。１つの実施例では、偏波回転角θは、周期的に変化する。例えば、時刻Ｔ0〜Ｔ1は「θ＝０」、時刻Ｔ1〜Ｔ2は「θ＝π/4」、時刻Ｔ2〜Ｔ3は「θ＝π/2」、時刻Ｔ3〜Ｔ4は「θ＝3π/4」である。ただし、偏波回転角θは、必ずしも一定の周期で変化しなくてもよい。また、偏波回転角θは、一定の角度ステップで変化しなくてもよい。ただし、偏波回転角θは、定期的にゼロとなることが好ましい。
【００２２】
偏波回転器５２は、例えば、図３に示すように、複素乗算器５２ａ〜５２ｄおよび複素加算器５２ｅ〜５２ｆにより実現される。なお、図３において、入力信号Ｅx0、Ｅy0は下式で表わされる。
Ｅx0＝X_I0＋jX_Q0
Ｅy0＝Y_I0＋jY_Q0
【００２３】
信号Ｅx0は、複素乗算器５２ａ、５２ｃに入力される。ここで、複素乗算器５２ａにはcosθが与えられ、複素乗算器５２ｃにはsinθが与えられる。よって、複素乗算器５２ａは、Ｅx0とcosθとの複素乗算を実行し、複素乗算器５２ｃは、Ｅx0とsinθとの複素乗算を実行する。そして、複素加算器５２ｅは、複素乗算器５２ａ、５２ｃの出力信号の和を算出することにより、下記の信号Ｅx1を得る。
Ｅx1＝X_I1＋jX_Q1
【００２４】
信号Ｅy0は、複素乗算器５２ｂ、５２ｄに入力される。ここで、複素乗算器５２ｂには−sinθが与えられ、複素乗算器５２ｄにはcosθが与えられる。よって、複素乗算器５２ｂは、Ｅy0と−sinθとの複素乗算を実行し、複素乗算器５２ｄは、Ｅy0とcosθとの複素乗算を実行する。そして、複素加算器５２ｆは、複素乗算器５２ｂ、５２ｄの出力信号の和を算出することにより、下記の信号Ｅy1を得る。
Ｅy1＝Y_I1＋jY_Q1
【００２５】
非線形予等化器５３ｘは、偏波回転器５２から出力される信号Ｅx1について、光伝送路４の非線形特性に応じた予等化を行う。同様に、非線形予等化器５３ｙは、偏波回転器５２から出力される信号Ｅy1について、光伝送路４の非線形特性に応じた予等化を行う。なお、この実施例では、光伝送路４の非線形特性は予め測定されているものとする。そして、非線形予等化器５３ｘ、５３ｙには、光伝送路４の非線形特性（または、非線形特性に対応する制御データ）が設定される。なお、光伝送路４の非線形特性は、シミュレーション等により算出してもよい。
【００２６】
変調部６は、Ｄ／Ａ変換部６１、光源６２、光変調部６３を備える。ここで、Ｄ／Ａ変換部６１は、Ｄ／Ａ変換器６１ａ〜６１ｄを備える。また、光変調部６３は、光変調器６３ｘ、６３ｙ、偏波ビーム合成器（ＰＢＣ：Polarization Beam Combiner）６３ｚを備える。なお、変換部６は、さらに増幅器６４ａ〜６４ｄを備える。
【００２７】
Ｄ／Ａ変換器６１ａは、非線形予等化器５３ｘから出力される信号Ｅx1のＩ成分をアナログ信号に変換する。また、Ｄ／Ａ変換器６１ｂは、非線形予等化器５３ｘから出力される信号Ｅx1のＱ成分をアナログ信号に変換する。同様に、Ｄ／Ａ変換器６１ｃ、６１ｄは、それぞれ、非線形予等化器５３ｙから出力される信号Ｅy1のＩ成分およびＱ成分をアナログ信号に変換する。そして、増幅器６４ａ〜６４ｄは、それぞれ、Ｄ／Ａ変換器６１ａ〜６１ｄから出力されるアナログ信号を増幅する。
【００２８】
光変調器６３ｘは、例えば、並列に配置された１組のＬＮ変調器を備える。各ＬＮ変調器は、例えば、マッハツェンダ干渉計を利用して実現される。そして、光源６２により生成される連続光は、光変調器６３ｘの１組のＬＮ変調器に入力される。さらに、増幅器６４ａ、６４ｂにより増幅された信号は、それぞれ、駆動信号として、光変調器６３ｘの１組のＬＮ変調器に入力される。すなわち、光変調器６３ｘは、非線形予等化器５３ｘから出力される信号Ｅx1で入力連続光を変調して光信号を生成する。
【００２９】
光変調器６３ｙの構成および動作は、光変調器６３ｘと実質的に同じである。ただし、光変調器６３ｙには、駆動信号として、増幅器６４ｃ、６４ｄにより増幅された信号が与えられる。さらに、偏波ビーム合成器６３ｚは、光変調器６３ｘ、６３ｙにより生成される光信号を合成して偏波多重光信号を出力する。
【００３０】
光送信器２から出力される偏波多重光信号は、光伝送路４を介して伝送され、光受信器３により受信される。光受信器３は、受信した偏波多重光信号を復調して送信データを再生する。
【００３１】
光受信器３は、図１に示すように、変換部７、デジタル信号処理部８、データ再生器９を備える。変換部７は、検波部７１、光電変換部７２、Ａ／Ｄ変換部７３を備える。検波部７１は、偏波成分ごとに光信号を検波する。光電変換部７２は、フォトダイオード等の受光器を含み、検波部７１から出力される偏波成分ごとの光信号をそれぞれ電気信号に変換する。Ａ／Ｄ変換部７３は、光電変換部７２から出力される各電気信号をそれぞれデジタル信号に変換する。
【００３２】
デジタル信号処理部８は、偏波分離部８１、偏波回転相殺部８２、係数制御部８３を備える。偏波分離部８１は、係数制御部８３から与えられる係数を利用して、変換部７により得られるデジタル信号から送信信号系列を推定する。偏波回転相殺部８２は、偏波分離部８１により得られる送信信号系列に対して、光送信器２において与えられた偏波回転を相殺する逆変換を実行する。係数制御部８３は、偏波回転相殺部８２により得られる信号系列に基づいて、光伝送路４の伝送特性を補償するための係数を生成して偏波分離部８１に与える。このように、デジタル信号処理部８は、光送信器２において与えられた偏波回転を相殺しながら、送信信号系列を推定する。そして、データ再生器９は、デジタル信号処理部８により得られる信号系列から、送信データを再生する。
【００３３】
このように、実施形態に係る光通信システム１においては、光送信器２は、光伝送路４の特性を補償する予等化を行う。したがって、光受信器３は、光伝送路４の特性が補償された光信号を受信することできる。
【００３４】
また、実施形態に係る光通信システム１においては、光送信器２は、偏波多重光信号の偏波状態をスクランブルさせる。したがって、偏波モード分散、偏波依存損失、偏波依存利得などに起因する偏波依存劣化が抑制される。
【００３５】
図４は、実施形態の光送信装置の構成を示す。実施形態の光送信装置１０は、図４に示すように、デジタル信号処理部２０、制御部３０、Ｄ／Ａ変換部６１、光源６２、光変調部６３、増幅器６４ａ〜６４ｄを備える。なお、光送信装置１０は、図１に示す光通信システム１においては、光送信器２の代わりに使用してもよい。
【００３６】
光送信装置１０には、この実施例では、データＸおよびデータＹが入力される。そうすると、デジタル信号処理部２０は、制御部３０の制御に従って、データＸおよびデータＹから駆動信号を生成する。そして、光変調部６３は、デジタル信号処理部２０により生成される駆動信号で入力光を変調することにより、データＸおよびデータＹを伝送する光信号を生成する。なお、光送信装置１０は、この実施例では、偏波多重方式でデータＸおよびデータＹを送信する。
【００３７】
デジタル信号処理部２０は、ＦＥＣエンコーダ２１、プリコーダ２２、マッパー２３、信号歪み等化器２４、偏波スクランブラ２５、振幅等化器２６ａ〜２６ｄ、送信部等化器２７ａ〜２７ｄを備える。なお、デジタル信号処理部２０は、例えば、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を利用して実現される。また、デジタル信号処理部２０は、他の方法で実現してもよい。すなわち、デジタル信号処理部２０は、例えば、ＦＰＧＡまたは専用ＬＳＩを利用して実現してもよい。
【００３８】
ＦＥＣエンコーダ２１は、入力データＸ、Ｙに対して、それぞれ誤り訂正のためのＦＥＣ（Forward Error Correction）符号を付与する。ＦＥＣ符号の種別は、特に限定されるものではなく、例えば、ブロック符号であってもよいし、畳み込み符号であってもよい。なお、ＦＥＣエンコーダ２１は、制御部３０からの指示に従って、データＸ、Ｙに対してＦＥＣ符号を付与する。
【００３９】
プリコーダ２２には、ＦＥＣエンコーダ２１により生成されるデータが入力される。そして、プリコーダ２２は、制御部３０から指示される方式で入力データから伝送データを生成する。例えば、光送信装置１０がＤＱＰＳＫ（Differential Quadrature Phase Shift Keying）でデータＸ、Ｙを送信するときは、プリコーダ２２は、入力データの隣接するシンボル間の差分を演算することで伝送データを生成してもよい。
【００４０】
マッパー２３には、プリコーダ２２により生成されるデータビット列が入力される。マッパー２３は、制御部３０から指示される変調方式に応じて、入力データビット列を複素シンボル列にマッピングする。例えば、変調方式がＱＰＳＫまたはＤＱＰＳＫであれば、マッパー２３は、２ビットのデータを１つのシンボルにマッピングする。また、変調方式が１６ＱＡＭであれば、マッパー２３は、４ビットのデータを１つのシンボルにマッピングする。
【００４１】
マッパー２３は、上述のマッピングにより、信号Ｅxおよび信号Ｅyを生成する。信号Ｅxは、例えば、ＦＥＣエンコーダ２１およびプリコーダ２２により処理されたデータＸをマッピングすることにより生成される。また、信号Ｅyは、例えば、ＦＥＣエンコーダ２１およびプリコーダ２２により処理されたデータＹをマッピングすることにより生成される。
【００４２】
信号歪み等化器２４には、マッパー２３により生成される信号Ｅxおよび信号Ｅyが入力される。信号歪み等化器２４は、光伝送路４の特性を補償するように信号Ｅx、Ｅyを等化する。ここで、信号歪み等化器２４は、例えば、図２に示す線形予等化器５１ｘ、５１ｙと同様に、光伝送路４の波長分散を補償するように、信号Ｅx、Ｅyを等化する。さらに、信号歪み等化器２４は、図２に示す非線形予等化器５３ｘ、５３ｙと同様に、光伝送路４の非線形特性も合わせて補償してもよい。なお、光伝送路４の特性（例えば、波長分散）を表す情報は、制御部３０から信号歪み等化器２４に与えられる。
【００４３】
偏波スクランブラ２５は、信号歪み等化器２４により等化された信号Ｅx、Ｅyに対して偏波回転変換を行う。ここで、偏波スクランブラ２５は、図２に示す偏波回転器５２と同様に、（１）式および（２）式で表わされる回転変換Ｒを実行する。そして、偏波スクランブラ２５は、信号Ｅx、Ｅyに対して回転変換Ｒを実行し、信号Ｅx’、Ｅy’を生成する。信号Ｅx’、Ｅy’は、下式で表わされる。
Ｅx’＝X’_I＋jX’_Q
Ｅy’＝Y’_I＋jY’_Q
【００４４】
なお、信号Ｅx’は、Ｘ偏波を利用して情報を伝送する光信号（以下、Ｘ偏波光信号）を生成するための駆動信号であり、以下では、X’偏波駆動信号と呼ぶことがある。また、X’偏波駆動信号のＩ成分（X’_I）およびＱ成分（X’_Q）は、それぞれＸ偏波光信号のＩ成分およびＱ成分を生成するための駆動信号であり、以下では、駆動信号X’_Iおよび駆動信号X’_Qと呼ぶことがある。
【００４５】
信号Ｅy’は、Ｙ偏波を利用して情報を伝送する光信号（以下、Ｙ偏波光信号）を生成するための駆動信号であり、以下では、Y’偏波駆動信号と呼ぶことがある。また、Y’偏波駆動信号のＩ成分（Y’_I）およびＱ成分（Y’_Q）は、それぞれＹ偏波光信号のＩ成分およびＱ成分を生成するための駆動信号であり、以下では、駆動信号Y’_Iおよび駆動信号Y’_Qと呼ぶことがある。
【００４６】
振幅等化器２６ａ〜２６ｄには、偏波スクランブラ２５により生成される駆動信号が入力される。振幅等化器２６ａ〜２６ｄは、制御部３０の制御に従って、偏波スクランブラ２５により生成される駆動信号の振幅を調整する。すなわち、振幅等化器２６ａは、駆動信号X’_Iの振幅を調整する。振幅等化器２６ｂは、駆動信号X’_Qの振幅を調整する。振幅等化器２６ｃは、駆動信号Y’_Iの振幅を調整する。そして、振幅等化器２６ｄは、駆動信号Y’_Qの振幅を調整する。
【００４７】
送信部等化器２７ａ〜２７ｄには、振幅等化器２６ａ〜２６ｄにより等化された駆動信号が入力される。送信部等化器２７ａ〜２７ｄは、光送信装置１０の内部で発生する非線形特性および駆動信号間の位相差を補償する。例えば、各送信部等化器２７ａ〜２７ｄと光変調部６３との間のパスの長さが互いに異なるときは、駆動信号間で位相差が生じる。この場合、送信部等化器２７ａ〜２７ｄは、この位相差を補償するように、駆動信号を補償する。なお、送信部等化器２７ａ〜２７ｄは、制御部３０から与えられる制御情報に従って、上述の補償を実行する。
【００４８】
このように、デジタル信号処理部２０は、入力データＸ、Ｙから光変調部６３を駆動するための駆動信号X’_I、X’_Q、Y’_I、Y’_Qを生成する。このとき、デジタル信号処理部２０は、光伝送路４の特性を補償するための予等化を行うと共に、偏波スクランブルを実行する。
【００４９】
ここで、デジタル信号処理部２０（ここでは、振幅等化器２６ａ〜２６ｄを除く）は、デジタル信号処理で入力データから駆動信号を生成する駆動信号生成部の一例である。また、制御部３０および振幅等化器２６ａ〜２６ｄは、上述の駆動信号生成部によるデジタル信号処理の内容に基づいて駆動信号の振幅またはパワーを等化する等化制御部の一例である。
【００５０】
Ｄ／Ａ変換部６１、光源６２、光変調部６３、増幅器６４ａ〜６４ｄは、図１〜図２を参照しながら説明した通りである。すなわち、Ｄ／Ａ変換部６１は、デジタル信号処理部２０により生成される駆動信号X’_I、X’_Q、Y’_I、Y’_Qをそれぞれアナログ信号に変換する。増幅器６４ａ〜６４ｄは、Ｄ／Ａ変換部６１から出力されるアナログ駆動信号をそれぞれ増幅する。光源６２は、連続光を生成する。光変調部６３は、駆動信号X’_I、X’_Q、Y’_I、Y’_Qで入力光を変調して光信号を生成する。
【００５１】
光変調部６３は、図５に示すように、Ｘ偏波光信号を生成する光変調器６３ｘ、Ｙ偏波光信号を生成する光変調器６３ｙ、および偏波ビーム合成器６３ｚを備える。光変調器６３ｘは、たとえば、並列に配置された１組のＬＮ変調器６３ｘ(i)、６３ｘ(q)を備える。この場合、ＬＮ変調器６３ｘ(i)は、駆動信号X’_Iに従って光信号を生成し、ＬＮ変調器６３ｘ(q)は、駆動信号X’_Qに従って光信号を生成する。同様に、光変調器６３ｙは、並列に配置された１組のＬＮ変調器６３ｙ(i)、６３ｙ(q)を備える。この場合、ＬＮ変調器６３ｙ(i)は、駆動信号Y’_Iに従って光信号を生成し、ＬＮ変調器６３ｙ(q)は、駆動信号Y’_Qに従って光信号を生成する。
【００５２】
偏波ビーム合成器６３ｚは、光変調器６３ｘにより生成されるＸ偏波光信号および光変調器６３ｙにより生成されるＹ偏波光信号を偏波多重化して偏波多重光信号を生成する。そして、光送信装置１０は、この偏波多重光信号を出力する。
【００５３】
制御部３０は、コントロールプレーン１００から制御情報を受信し、その制御情報に従って光送信装置１０の動作を制御する。ここで、コントロールプレーン１００は、光通信システム全体を管理するネットワーク管理装置であり、光通信システム上の各光送信装置および各光受信装置に対して制御情報を送信する。コントロールプレーン１００から各光送信装置および各光受信装置に送信される制御情報は、たとえば、変調方式を指示する情報、光伝送路の特性（例えば、波長分散）を表す情報、偏波を制御する情報を含む。そして、制御部３０は、コントロールプレーン１００から受信する制御情報に従って、ＦＥＣエンコーダ２１、プリコーダ２２、マッパー２３、信号歪み等化器２４、偏波スクランブラ２５、振幅等化器２６ａ〜２６ｄ、送信部等化器２７ａ〜２７ｄを制御する。
【００５４】
例えば、制御部３０は、コントロールプレーン１００から変調方式を指示する情報を受信すると、マッパー２３のマッピングパターンを決定する。また、制御部３０は、コントロールプレーン１００から分散補償量を表す情報を受信すると、信号歪み等化器２４が備えるデジタルフィルタの係数を決定する。さらに、制御部３０は、コントロールプレーン１００から偏波を制御する情報を受信すると、偏波スクランブラ２５の回転変換処理を制御する。
【００５５】
なお、図４に示す例では、制御部３０は、ネットワークに接続されているコントロールプレーン１００から制御情報を受信するが、実施形態の光送信装置はこの構成に限定されるものではない。例えば、光信号システムの管理者は、ネットワークを介することなく、所定のインタフェースを利用して、上述の制御情報を制御部３０に入力してもよい。
【００５６】
＜第１の実施形態＞
図６は、第１の実施形態における光送信装置１０の動作を説明する図である。第１の実施形態においては、偏波スクランブラ２５による偏波回転に起因して発生する駆動信号の振幅の変化が補償される。なお、第１の実施形態では、駆動信号の振幅の変化は、偏波スクランブラ２５、制御部３０、振幅等化器２６ａ〜２６ｄがフィードフォワード制御を実行することで補償される。
【００５７】
以下の説明では、偏波スクランブラ２５に下記の信号Ｅx、Ｅyが入力されるものとする。また、信号歪み等化器２４および送信部等化器２７ａ〜２７ｄによる信号処理は無視するものとする。
Ｅx＝X_I＋jX_Q
Ｅy＝Y_I＋jY_Q
【００５８】
そして、偏波スクランブラ２５は、信号Ｅx、Ｅyに対して（３）式で表わされる回転変換を実行し、信号Ｅx’、Ｅy’を生成する。
【００５９】
【数２】
0005760419.tif 000003
【００６０】
Ｅx’＝X’_I＋jX’_Q
Ｅy’＝Y’_I＋jY’_Q
なお、「θ」は、偏波回転角を表し、時間に対して変化する。すなわち、偏波スクランブラ２５は、例えば、所定の周期で偏波回転角θを変更する。この場合、偏波スクランブラ２５は、例えば、所定の周期で「θ＝θ＋Δθ」を実行する。ただし、偏波回転角θは、必ずしも一定の周期で変化しなくてもよい。また、角度ステップΔθは、一定でなくてもよい。ただし、偏波回転角θは、定期的にゼロとなることが好ましい。
【００６１】
信号Ｅx’、Ｅy’は、（３）式を展開すると、それぞれ下式で表わされる。
Ｅx’＝(X_I＋jX_Q)cosθ−(Y_I＋jY_Q)sinθ
＝(X_Icosθ−Y_Isinθ)＋j(X_Qcosθ−Y_Qsinθ)
Ｅy’＝(X_I＋jX_Q)sinθ＋(Y_I＋jY_Q)cosθ
＝(X_Isinθ＋Y_Icosθ)＋j(X_Qsinθ＋Y_Qcosθ)
【００６２】
ここで、信号Ｅx’の実数成分および虚数成分は、それぞれ光変調器６３ｘのＩアームおよびＱアームを駆動する駆動信号として使用される。同様に、信号Ｅy’の実数成分および虚数成分は、それぞれ光変調器６３ｙのＩアームおよびＱアームを駆動する駆動信号として使用される。よって、光変調部６３の駆動信号X’_I、X’_Q、Y’_I、Y’_Qは、それぞれ下記のように表わされる。
駆動信号X’_I：X_Icosθ−Y_Isinθ
駆動信号X’_Q：X_Qcosθ−Y_Qsinθ
駆動信号Y’_I：X_Isinθ＋Y_Icosθ
駆動信号Y’_Q：X_Qsinθ＋Y_Qcosθ
【００６３】
このように、偏波スクランブラ２５において偏波回転を実行すると、光変調部６３に与えられる各駆動信号は、偏波回転角θに依存する。この結果、光変調部６３に与えられる各駆動信号の振幅も、偏波回転角θに依存する。
【００６４】
図７は、光変調器と駆動信号の振幅について説明する図である。なお、図７では、光変調器はＬＮ変調器である。また、ＬＮ変調器は、２Ｖπ駆動で光信号を生成するものとする。Ｖπは、ＬＮ変調器の光パワーを最小値から最大値まで変化させる電圧を表す。
【００６５】
この場合、ＬＮ変調器は、図７（ａ）に示すように、振幅が２Ｖπに調整された駆動信号で駆動されると、最適な効率で光信号を生成する。これに対して、駆動信号の振幅が２Ｖπからずれると、図７（ｂ）に示すように、ＬＮ変調器から出力される光信号の強度は低下する。そして、光信号の強度が低下すると、光Ｓ／Ｎ比が劣化してしまう。したがって、デジタル信号処理部２０において生成される各駆動信号X’_I、X’_Q、Y’_I、Y’_Qの振幅は、２Ｖπに調整されることが好ましい。
【００６６】
一例を示す。以下の説明では、Ｘ偏波光信号およびＹ偏波光信号の変調方式がいずれもＱＰＳＫであるものとする。また、マッパー２３から出力される信号Ｅx、Ｅyの各信号成分X_I、X_Q、Y_I、Y_Qには、それぞれ入力データに応じて「０」または「１」が割り当てられるものとする。さらに、例えば、X_Iが「０」「１」であるときに、ＬＮ変調器の駆動信号の電圧が、図７（ａ）においてそれぞれ「Ｖx0」「Ｖx0＋２Ｖπ」となるように、Ｄ／Ａ変換部６１および増幅器６４ａ〜６４ｄが設計されているものとする。信号成分X_Q、Y_I、Y_QについてもX_Iと同様に設計されているものとする。
【００６７】
上記構成において、例えば、駆動信号X’_Iは、上述したように、下式で表わされる。
駆動信号X’_I：X_Icosθ−Y_Isinθ
したがって、偏波回転角θがゼロであれば、「X’_I＝X_I」である。すなわち、偏波回転角θがゼロであれば、駆動信号X’_Iの電圧は「Ｖx0」または「Ｖx0＋２Ｖπ」であり、駆動信号X’_Iの振幅は２Ｖπとなる。この場合、ＬＮ変調器は、駆動信号X’_Iに応じて最適な効率で光信号を生成する。
【００６８】
ところが、光送信装置１０は、偏波スクランブラ２５を備え、偏波回転角θは時間に対して変化する。このため、偏波回転角θがゼロでないときは、駆動信号X’_Iの振幅は、図７（ｂ）に示すように、２Ｖπとは異なる値に変化することがある。すなわち、偏波回転角θがゼロでないときは、ＬＮ変調器から出力される光信号の強度が低下し、光Ｓ／Ｎ比が劣化し得る。なお、この問題は、他の駆動信号X’_Q、Y’_I、Y’_Qについても同様に発生する。
【００６９】
そこで、第１の実施形態の光送信装置１０は、偏波スクランブラ２５により与えられる偏波回転角θに応じて、各駆動信号の振幅を制御する。すなわち、制御部３０は、偏波回転角θに基づいて、対応する振幅等化器２６ａ〜２６ｄの利得を制御することにより、各駆動信号X’_I、X’_Q、Y’_I、Y’_Qの振幅を最適化（すなわち、ＬＮ変調器の２Ｖπ）する。
【００７０】
図８は、第１の実施形態において駆動信号の振幅を制御する処理を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、制御部３０により定期的に実行される。制御部３０は、例えば、偏波スクランブラ２５が偏波回転角θを変化させる周期よりも短い時間間隔で図８に示すフローチャートを実行する。或いは、制御部３０は、偏波スクランブラ２５が偏波回転角θを変化させるタイミングと同期して図８に示すフローチャートを実行してもよい。
【００７１】
ステップＳ１において、制御部３０は、偏波スクランブラ２５から偏波回転角θを表す角度情報を取得する。なお、偏波スクランブラ２５は、例えば、時計またはカウンタを備え、基準時刻からの経過時間に応じて偏波回転角θを算出し、信号Ｅx、Ｅyに対して偏波回転を与える。
【００７２】
ただし、制御部３０は、必ずしも偏波スクランブラ２５から角度情報を取得しなくてもよい。たとえば、制御部３０が偏波回転角θを算出して偏波スクランブラ２５に通知する構成においては、制御部３０は、偏波スクランブラ２５から角度情報を取得しなくてもよい。この場合、制御部３０は、ステップＳ１において、偏波回転角θを算出する。
【００７３】
ステップＳ２において、制御部３０は、取得または算出した偏波回転角θに基づいて、各駆動信号X’_I、X’_Q、Y’_I、Y’_Qの振幅を算出する。一例として、駆動信号X’_Iについて説明をする。以下の説明では、マッパー２３から出力される信号Ｅx、Ｅyの各信号成分X_I、X_Q、Y_I、Y_Qに対して、それぞれ、入力データに応じて「０」または「１」が割り当てられるものとする。なお、制御部３０は、光送信装置１０の変調方式を認識しているので、信号Ｅx、Ｅyの信号成分が取り得る値を認識している。
【００７４】
この場合、制御部３０は、（X_I、Y_I）＝（1,1）（1,0）（0,1）（0,0）について、それぞれ駆動信号X’_Iを計算する。すなわち、ステップＳ１で取得した偏波回転角θを下式に代入することにより、（X_I、Y_I）＝（1,1）（1,0）（0,1）（0,0）に対してそれぞれX’_Iが計算される。
X’_I＝X_Icosθ−Y_Isinθ
そして、制御部３０は、上記計算により得られる駆動信号X’_Iの最大値および最小値に基づいて、駆動信号X’_Iの振幅を算出する。他の駆動信号X’_Q、Y’_I、Y’_Qの振幅も、同様の手順で算出される。
【００７５】
ステップＳ３において、制御部３０は、駆動信号の振幅の最適値およびステップＳ２で算出された振幅に基づいて、振幅等化器２６ａ〜２６ｄの利得を算出する。ここで、第１の実施形態においては、光送信装置１０は、図７（ａ）を参照しながら説明したように、偏波回転角θがゼロであるとき得られる駆動信号X’_I、X’_Q、Y’_I、Y’_Qの振幅が最適値となるように設計されている。すなわち、各駆動信号X’_I、X’_Q、Y’_I、Y’_Qの振幅の最適値は、予め算出されている。なお、駆動信号の振幅の最適値は、制御部３０がアクセス可能なメモリに記憶されている。
【００７６】
例えば、駆動信号X’_Iの振幅の最適値が「１」であるものとする。また、偏波回転角θ１に対してステップＳ２で算出された駆動信号X’_Iの振幅が「0.75」であるものとする。この場合、制御部３０は、偏波回転角θ１に対して生成される駆動信号X’_Iの振幅が「１」に等化されるように、振幅等化器２６ａの利得を決定する。この例では、振幅等化器２６ａの利得として「1.33」が得られる。他の駆動信号X’_Q、Y’_I、Y’_Qについても、同様の手順で振幅等化器２６ｂ〜２６ｄの利得が算出される。
【００７７】
ステップＳ４において、制御部３０は、ステップＳ３で得られた利得を振幅等化器２６ａ〜２６ｄに設定する。この結果、各駆動信号X’_I、X’_Q、Y’_I、Y’_Qの振幅が最適値に調整される。上述の例では、振幅等化器２６ａは、駆動信号X’_Iに「1.33」を乗算する。そうすると、駆動信号X’_Iの振幅は、「１」に調整される。このように、光変調部６３の各ＬＮ変調器が好ましい駆動振幅で光信号を生成するので、伝送信号の品質が改善する。
【００７８】
なお、図８に示す例では、ステップＳ２において偏波回転角θに応じて駆動信号の振幅が算出され、ステップＳ３において振幅等化器の利得が算出される。ここで、変調方式が固定されているときは、任意の偏波回転角θに対して、駆動信号の振幅を最適化するための利得を予め算出することができる。よって、駆動信号X’_I、X’_Q、Y’_I、Y’_Q（すなわち、振幅等化器２６ａ〜２６ｄ）に対して、それぞれ、偏波回転角θと最適な振幅を得るための利得との対応関係を格納するテーブルを作成することができる。この場合、制御部３０は、ステップＳ１において取得する偏波回転角θに基づいて、そのテーブルから対応する利得を得ることができる。すなわち、ステップＳ２〜Ｓ３の演算処理は、テーブル検索に置き換えることが可能である。
【００７９】
また、上述の実施例では、偏波回転角θがゼロであるときの駆動信号の振幅を基準として任意の偏波回転角の駆動信号の振幅が等化される。しかし、第１の実施形態は、この構成に限定されるものではない。すなわち、光送信装置１０は、例えば、偏波回転角θがπであるときの駆動信号の振幅を基準として任意の偏波回転角の駆動信号の振幅を等化してもよい。
【００８０】
図９は、駆動信号の振幅を等化する処理の一例を示す図である。駆動信号Ａは、振幅等化器２６ｂ〜２６ｄに入力されるX’_I、X’_Q、Y’_I、Y’_Qのいずれか１つを表している。また、駆動信号Ｂは、振幅等化器により駆動信号Ａの振幅が等化された状態を表している。
【００８１】
図９において、時刻Ｔ１〜Ｔ２の期間は、偏波回転角θは「ゼロ」である。以下、偏波回転角θが「ゼロ」であるときの駆動信号Ａの振幅を「１」とする。また、時刻Ｔ２〜Ｔ３の期間は、偏波スクランブラ２５により偏波回転角が「θ1」に制御され、駆動信号Ａの振幅は「0.75」に変化している。さらに、時刻Ｔ３〜Ｔ４の期間は、偏波スクランブラ２５により偏波回転角が「θ2」に制御され、駆動信号Ａの振幅は「0.9」に変化している。
【００８２】
制御部３０は、時刻Ｔ１〜Ｔ２においては、「θ＝ゼロ」に基づいて、振幅等化器の利得Ｇを「１」に制御する。したがって、この期間の駆動信号Ｂの振幅は、駆動信号Ａの振幅と同じである。なお、図９に係わる記載において、利得を表す数値は、説明のためのものである。
【００８３】
制御部３０は、時刻Ｔ２〜Ｔ３においては、「θ＝θ1」に基づいて、振幅等化器の利得Ｇを「1.33」に制御する。この結果、時刻Ｔ２〜Ｔ３における駆動信号Ｂの振幅は、時刻Ｔ１〜Ｔ２における駆動信号Ｂの振幅とほぼ同じになる。すなわち、時刻Ｔ２〜Ｔ３における駆動信号は、最適化な振幅に等化される。なお、偏波回転角θに基づいて利得Ｇを決定する方法は、例えば、図８を参照しながら説明した通りである。
【００８４】
制御部３０は、時刻Ｔ３〜Ｔ４においては、「θ＝θ2」に基づいて、振幅等化器の利得Ｇを「1.11」に制御する。この結果、時刻Ｔ３〜Ｔ４における駆動信号Ｂの振幅も、時刻Ｔ１〜Ｔ２における駆動信号Ｂの振幅とほぼ同じになる。すなわち、時刻Ｔ３〜Ｔ４における駆動信号も、最適化な振幅に等化される。
【００８５】
なお、図６〜図９を参照しながら説明した実施例では、光送信装置１０は、振幅等化器２６ａ〜２６ｄを利用して駆動信号の振幅を最適化する。しかし、第１の実施形態は、この構成に限定されるものではない。すなわち、光送信装置１０は、偏波回転角θをモニタしながら各駆動信号のパワーを最適化してもよい。この場合、光送信装置１０は、振幅等化器２６ａ〜２６ｄの代わりに、パワー等化器を備える。
【００８６】
このように、第１の実施形態の光送信装置１０は、光信号の偏波回転角が時間に対して変化する場合であっても、光変調器の駆動信号の振幅を常に最適化することができる。したがって、伝送信号の品質が改善される。
【００８７】
また、光送信装置１０は、デジタル信号処理において発生する駆動信号の振幅の変動をそのデジタル信号処理で等化するので、偏波回転等による高速な変動に追従して駆動信号振幅の最適化を実現できる。これにより、光通信システム全体として安定した伝送信号特性が得られる。
【００８８】
＜第２の実施形態＞
第１の実施形態においては、偏波回転に起因して発生する駆動信号の振幅の変動が補償される。しかし、入力データから駆動信号を生成するデジタル信号処理において、駆動信号の振幅を変動させる要因は、偏波回転だけではない。したがって、第２の実施形態においては、偏波回転以外の要因も考慮して駆動信号の振幅の最適化を実現する。
【００８９】
図１０は、第２の実施形態における光送信装置１０の動作を説明する図である。なお、光送信装置１０の構成は、第１および第２の実施形態において実質的に同じである。
制御部３０は、上述したように、コントロールプレーン１００から、光送信装置１０の変調方式、および予等化で補償する波長分散値が通知される。そして、マッパー２３は、制御部３０の制御に応じて、変調方式に対応するマッピングを実行する。また、信号歪み等化器２４は、制御部３０の制御に応じて、波長分散値に対応する予等化を実行する。さらに、制御部３０は、第１の実施形態と同様に、偏波スクランブラ２５から偏波回転角θを取得する。
【００９０】
ここで、変調方式、波長分散値、および偏波回転角θの組合せに対して、光変調部６３の駆動信号の振幅の最適値が予め算出されているものとする。さらに、駆動信号の振幅の最適値から、駆動信号のパワーの最適値も算出されているものとする。
【００９１】
制御部３０は、各送信部等化部２７ａ〜２７ｄから出力される信号をそれぞれモニタすることにより、各駆動信号X’_I、X’_Q、Y’_I、Y’_Qのパワーを算出する。このとき、制御部３０は、例えば、送信部等化部２７ａの出力信号を所定の期間にわたって平均化することにより、駆動信号X’_Iのパワーを算出する。平均化を実行する所定の期間は、特に限定されるものではないが、例えば、数シンボル〜数１０シンボル程度である。また、制御部３０は、同様に、他の駆動信号X’_Q、Y’_I、Y’_Qのパワーも算出する。
【００９２】
さらに、制御部３０は、予め算出されている駆動信号のパワーの最適値および送信部等化部２７ａ〜２７ｄの出力信号を平均化することで得られるパワーに基づいて、振幅等化器２６ａ〜２６ｄの利得を算出する。このとき、制御部３０は、送信部等化部２７ａ〜２７ｄの出力信号を平均化することで得られるパワーが最適値に近づくように、振幅等化器２６ａ〜２６ｄの利得を制御する。この結果、各駆動信号の振幅が最適化される。
【００９３】
このように、第２の実施形態においては、変調方式あるいは光伝送路の特性を補償するための予等化に起因して駆動信号の振幅が変化する場合であっても、その駆動信号の振幅が最適化される。したがって、第２の実施形態においては、変調方式を変更したとき、或いは光伝送路の特性を再設定したときであっても、伝送信号の品質が改善される。
【００９４】
＜第３の実施形態＞
図１１は、第３の実施形態における光送信装置１０の動作を説明する図である。なお、光送信装置１０の構成は、第１〜第３の実施形態において実質的に同じである。ただし、第３の実施形態の光送信装置は、出力光信号をモニタして駆動信号の振幅をフィードバック制御する構成をさらに備えている。
【００９５】
図１１において、光スプリッタ１１１は、光変調部６３から出力される光信号の一部を分岐して受光器（ＰＤ）１１２に導く。受光器１１２は、フォトダイオードを含み、光変調部６３から出力される光信号を電気信号に変換する。そして、制御部３０は、受光器１１２により得られる電気信号を受信する。すなわち、制御部３０は、光変調部６３から出力される光信号をモニタする。以下、制御部３０が受光器１１２から受信する電気信号をモニタ信号と呼ぶことがある。
【００９６】
なお、図１１に示す例では、受光器１１２は、光変調部６３の出力光信号を受信するように配置されているが、第３の実施形態はこの構成に限定されるものではない。例えば、光変調部６３が受光器を内蔵している構成においては、制御部３０は、その受光器により得られるモニタ信号を受信してもよい。
【００９７】
制御部３０は、パイロット信号生成部３１を備える。パイロット信号生成部３１は、偏波スクランブラ２５により偏波回転角θがゼロに制御されているときに、周波数ｆ0を有するパイロット信号を生成する。周波数ｆ0は、シンボルレートと比較して十分に遅いものとする。また、周波数ｆ0は、偏波スクランブラ２５が偏波回転角θを変更する周期と比較して十分に速いものとする。特に限定されるものではないが、例えば、送信データシンボルレートは10Gsymbol/s〜100Gsymbol/s、偏波回転角θの変更周期は1kHz〜100kHz、パイロット信号の周波数ｆ0は1MHz〜100MHzである。
【００９８】
制御部３０は、上述のパイロット信号を利用して、光変調器６３の駆動信号の振幅に対して振動（dithering）を与える。そうすると、光変調器６３から出力される光信号のパワーは、周波数ｆ0または周波数ｆ0の整数倍の周波数で変動する。
【００９９】
制御部３０は、受光器１１２から受信するモニタ信号を利用して、光変調器６３の出力光に含まれている２ｆ0成分を検出する。この場合、受光器１１２と制御部３０との間に２ｆ0成分を抽出するフィルタを設けてもよい。そして、制御部３０は、この２ｆ0成分を最大化するように、振幅等化器２６ａ〜２６ｄを制御する。
【０１００】
図１２は、第３の実施形態において駆動信号の振幅を制御する処理を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、制御部３０により定期的に実行される。制御部３０は、例えば、偏波スクランブラ２５が偏波回転角を変更する周期よりも短い時間間隔でこのフローチャートの処理を繰り返し実行する。
【０１０１】
ステップＳ１１〜Ｓ１２において、制御部３０は、偏波スクランブラ２５により与えられる偏波回転角θをモニタする。このとき、制御部３０は、偏波スクランブラ２５から偏波回転角θを表す角度情報を取得する。そして、偏波回転角θがゼロであれば、制御部３０の処理はステップＳ１３に移行する。すなわち、制御部３０は、偏波回転角θがゼロである期間に、ステップＳ１３〜Ｓ１６の処理を実行する。
【０１０２】
ここで、光変調部６３の駆動信号X’_I、X’_Q、Y’_I、Y’_Qは、第１の実施形態と同様に、それぞれ下記のように表わされる。
X’_I：X_Icosθ−Y_Isinθ
X’_Q：X_Qcosθ−Y_Qsinθ
Y’_I：X_Isinθ＋Y_Icosθ
Y’_Q：X_Qsinθ＋Y_Qcosθ      ・・・（４）
よって、偏波回転角θがゼロであるときは、駆動信号X’_I、X’_Q、Y’_I、Y’_Qは以下の通りである。
X’_I＝X_I
X’_Q＝X_Q
Y’_I＝Y_I
Y’_Q＝Y_Q
【０１０３】
すなわち、偏波回転角θがゼロであるときは、駆動信号X’_I、X’_Qは、データＹの影響を受けず、駆動信号Y’_I、Y’_Qは、データＸの影響を受けない。したがって、偏波回転角θがゼロであるときは、駆動信号X’_I、X’_Q、Y’_I、Y’_Qは、それぞれ最適な振幅を有する。
【０１０４】
なお、上述の（４）式から明らかなように、偏波回転角θがπであるときにも、駆動信号X’_I、X’_Qは、データＹの影響を受けず、駆動信号Y’_I、Y’_Qは、データＸの影響を受けない。したがって、制御部３０は、偏波回転角θがπである期間に、ステップＳ１３〜Ｓ１６の処理を実行してもよい。
【０１０５】
制御部３０は、ステップＳ１３〜Ｓ１６において、駆動信号の振幅を最適化する。ここで、ステップＳ１３〜Ｓ１６の処理は、駆動信号X’_I、X’_Q、Y’_I、Y’_Qに対してそれぞれ実行される。制御部３０は、例えば、駆動信号X’_I、X’_Q、Y’_I、Y’_Qについて順番に、ステップＳ１３〜Ｓ１６の処理を実行する。以下では、駆動信号X’_Iの振幅を最適化するケースについて説明する。
【０１０６】
ステップＳ１３において、制御部３０は、駆動信号X’_Iにパイロット信号ｆ0を重畳する。例えば、制御部３０は、振幅等化部２６ａに対して、利得を周波数ｆ0で振動させる動作を指示する。そうすると、振幅等化部２６ａにおいて、駆動信号X’_Iにパイロット信号ｆ0が重畳される。あるいは、制御部３０は、増幅器６４ａに対して、利得を周波数ｆ0で振動させる動作を指示してもよい。この場合、増幅器６４ａにおいて、駆動信号X’_Iにパイロット信号ｆ0が重畳される。
【０１０７】
図１３は、パイロット信号が重畳された駆動信号で光信号を生成するＬＮ変調器の動作を説明する図である。なお、図１３においては、駆動信号の振幅が２Ｖπに最適化されているものとする。また、ＬＮ変調器のバイアスも最適に調整されているものとする。この場合、駆動信号にパイロット信号ｆ0が重畳されると、ＬＮ変調器の出力光は、２ｆ0成分を含むことになる。換言すれば、ＬＮ変調器の出力光が２ｆ0成分を含むときは、駆動信号の振幅が最適またはほぼ最適な値に調整されていると判定される。
【０１０８】
これに対して、駆動信号の振幅が最適値からずれると、図１４に示すように、ＬＮ変調器の出力光は２ｆ0成分を含まない。なお、図１４（ａ）は駆動信号の振幅が最適値よりも大きい状態を示しており、図１４（ｂ）は駆動信号の振幅が最適値よりも小さい状態を示している。駆動信号の振幅が最適値からずれと、ＬＮ変調器の出力光はｆ0成分を含むようになる。ただし、駆動信号の振幅が最適値よりも大きいときと、駆動信号の振幅が最適値よりも小さいときとでは、ｆ0成分信号の位相は互いに反転している。
【０１０９】
図１２の説明に戻る。制御部３０は、ステップＳ１４〜Ｓ１５において、受光器１１２から受信するモニタ信号を利用して、同期検波により光変調部６３の出力光から２ｆ0成分を検出する。そして、制御部３０は、ステップＳ１６において、２ｆ0成分が大きくなるように、振幅等化部２６ａに対して、利得を制御する指示を与える。この結果、駆動信号X’_Iの振幅が変化し、ＬＮ変調器の出力光から抽出される２ｆ0成分も変化する。
【０１１０】
制御部３０は、２ｆ0成分が最大値に達するまで（或いは、２ｆ0成分が所定の閾値よりも大きくなるまで）、ステップＳ１４〜Ｓ１６の処理を繰り返し実行する。そして、制御部３０は、２ｆ0成分が最大値に達すると、駆動信号X’_Iの振幅の調整を終了する。この後、制御部３０は、駆動信号X’_Q、Y’_I、Y’_Qについても同様の調整を行う。
【０１１１】
上述の手順により、各駆動信号X’_I、X’_Q、Y’_I、Y’_Qの振幅が最適化される。この結果、伝送信号の品質が改善される。
なお、図１２に示す例では、駆動信号X’_I、X’_Q、Y’_I、Y’_Qの振幅が時間分割方式で順番に調整されるが、第３の実施形態はこの方法に限定されるものではない。たとえば、制御部３０は、並列に、駆動信号X’_I、X’_Q、Y’_I、Y’_Qの振幅を調整してもよい。この場合、制御部３０は、例えば、互いに周波数の異なるパイロット信号を使用して駆動信号X’_I、X’_Q、Y’_I、Y’_Qの振幅を調整する。
【０１１２】
また、図１３〜図１４を参照して説明した方法では、駆動信号の振幅が周波数ｆ0で振動するように制御されているが、第３の実施形態はこの方法に限定されるものではない。例えば、制御部３０は、ＬＮ変調器の動作点が周波数ｆ0で振動するようにバイアス電圧を制御してもよい。
【０１１３】
さらに、図１２に示す例では、制御部３０は、２ｆ0成分を利用して駆動信号の振幅を調整するが、第３の実施形態はこの方法に限定されるものではない。すなわち、制御部３０は、例えば、ｆ0成分を利用して駆動信号の振幅を調整してもよい。この場合、制御部３０は、ｆ0成分をゼロするように（或いは、ｆ0成分が閾値よりも小さくなるように）駆動信号の振幅を調整する。
【０１１４】
さらに、パイロット信号を利用して駆動信号の振幅を調整する動作、および光変調部６３のバイアスを調整する動作は、ほぼ同じ制御系で実現することができる。したがって、これら２つの動作を同じ制御系で行えば、光送信装置１０の回路規模を大きくすることなく、駆動信号振幅の調整が実現される。
【０１１５】
＜他の実施形態＞
上述した第１〜第３の実施形態は、任意に組み合わせることができる。例えば、第１または第２の実施形態の方法で光信号を送信する前に、第３の実施形態の方法を利用して基準状態（すなわち、偏波回転角θがゼロの状態）において駆動信号の振幅を最適化してもよい。
【０１１６】
また、上述の説明では、光送信装置１０は偏波多重光信号を送信するが、本発明はこの構成に限定されるものではない。光送信装置１０は、１つの偏波を利用して光信号を送信してもよい。
【符号の説明】
【０１１７】
１０  光送信装置
２０  デジタル信号処理部
２４  信号歪み等化器
２５  偏波スクランブラ
２６ａ〜２６ｄ  振幅等化器
２７ａ〜２７ｄ  送信部制御器
３０  制御部
３１  パイロット信号生成部
６３  光変調部
６３ｘ、６３ｙ  光変調器
【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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