(57)【要約】【課題】トランスミッタからレシーバへの伝送中に生じる、信号の偏光状態（ＳＯＰ、state  of  polarization）の変化の補償が困難な場合がある。【解決手段】偏光多重化を用いて信号を通信するトランスミッタ変調器である。該トランスミッタ変調器は、第１の変調フォーマットにより第１の信号成分をエンコードする第１の変調器と、第２の変調フォーマットにより、前記第１の信号成分と直交偏光した第２の信号成分をエンコードする第２の変調器と、前記第１の信号成分を変調して前記第１の信号成分に第１の偏光表示波形を導入し、前記第２の信号成分を変調して前記第２の信号成分に第２の偏光表示波形を導入する、前記第１の変調器と前記第２の変調器に結合した偏光表示変調器と、送信するために前記第１の信号成分と前記第２の信号成分とを結合する、前記偏光表示変調器に結合した偏光ビーム結合器とを有する。【選択図】図３
2008172799.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏光多重化を用いて信号を通信するトランスミッタ変調器であって、
第１の変調フォーマットにより第１の信号成分をエンコードする第１の変調器と、
第２の変調フォーマットにより、前記第１の信号成分と直交偏光した第２の信号成分をエンコードする第２の変調器と、
前記第１の信号成分を変調して前記第１の信号成分に第１の偏光表示波形を導入し、前記第２の信号成分を変調して前記第２の信号成分に第２の偏光表示波形を導入する、前記第１の変調器と前記第２の変調器に結合した偏光表示変調器と、
送信するために前記第１の信号成分と前記第２の信号成分とを結合する、前記偏光表示変調器に結合した偏光ビーム結合器と
を有するトランスミッタ変調器。
【請求項２】
偏光多重化を用いて信号を通信する方法であって、
第１の変調フォーマットにより第１の信号成分をエンコードする段階と、
第２の変調フォーマットにより、前記第１の信号成分と直交偏光した第２の信号成分をエンコードする段階と、
前記第１の信号成分を変調して前記第１の信号成分に第１の偏光表示波形を導入する段階と、
前記第２の信号成分を変調して前記第２の信号成分に第２の偏光表示波形を導入する段階と、
送信するために前記第１の信号成分と前記第２の信号成分とを結合する段階と
を有する方法。
【請求項３】
偏光多重化を用いて信号を通信するシステムであって、
第１の変調フォーマットにより第１の信号成分をエンコードする手段と、
第２の変調フォーマットにより、前記第１の信号成分と直交偏光した第２の信号成分をエンコードする手段と、
前記第１の信号成分を変調して前記第１の信号成分に第１の偏光表示波形を導入する手段と、
前記第２の信号成分を変調して前記第２の信号成分に第２の偏光表示波形を導入する手段と、
送信するために前記第１の信号成分と前記第２の信号成分とを結合する手段と
を有するシステム。
【請求項４】
偏光多重化を用いて信号を通信するトランスミッタ変調器であって、
信号を偏光して前記第１の信号成分と前記第２の信号成分とを有する偏光信号を与えるトランスミッタ偏光コントローラと、
前記偏光信号を分岐して前記第１の信号成分と前記第２の信号成分とを与える偏光ビームスプリッタと、
位相シフトキーイング（ＰＳＫ）変調である第１の変調フォーマットにより前記第１の信号成分をエンコードする第１の変調器と、
前記第１の変調フォーマットと実質的に同じである第２の変調フォーマットにより、前記第１の信号成分と直交偏光した第２の信号成分をエンコードする第２の変調器と、
前記第１の信号成分を変調して、周波数が前記結合した信号のビットレートの１／１００００より低く振幅が総パワーの１／４より小さい第１の偏光表示波形を前記第１の信号成分に導入し、前記第２の信号成分を変調して、第２の偏光表示波形を前記第２の信号成分に導入する、前記第１の変調器と前記第２の変調器に結合した偏光表示変調器と、
前記第１の偏光表示波形と前記第２の偏光表示波形の間に位相シフトを導入する位相シフタと、
前記偏光表示変調器に結合した、送信するために前記第１の信号成分と前記第２の信号成分とを結合する偏光ビーム結合器と
を有するトランスミッタ変調器。
【請求項５】
信号の偏光を監視するシステムであって、
信号を偏光して、第１の信号成分と前記第１の信号成分と直交変調した第２の信号成分とを有する偏光信号を与える偏光コントローラと、
前記第１の信号成分の第１の偏光表示波形を監視し、前記第２の信号成分の第２の偏光表示波形を監視し、前記第１の偏光表示波形と前記第２の偏光表示波形に応じて前記信号の偏光を調節するかどうか判断する、前記偏光コントローラに結合した偏光コントローラモニタと
を有するシステム。
【請求項６】
偏光コントローラを監視する方法であって、
信号を偏光して、第１の信号成分と前記第１の信号成分と直交変調した第２の信号成分とを有する偏光信号を与える段階と、
前記第１の信号成分の第１の偏光表示波形を監視する段階と、
前記第２の信号成分の第２の偏光表示波形を監視する段階と、
前記第１の偏光表示波形と前記第２の偏光表示波形に応じて前記信号の偏光を調節するかどうか判断する段階と
を有する方法。
【請求項７】
信号の偏光を監視するシステムであって、
信号を偏光して、第１の信号成分と前記第１の信号成分と直交変調した第２の信号成分とを有する偏光信号を与える手段と、
前記第１の信号成分の第１の偏光表示波形を監視する手段と、
前記第２の信号成分の第２の偏光表示波形を監視する手段と、
前記第１の偏光表示波形と前記第２の偏光表示波形に応じて前記信号の偏光を調節するかどうか判断する手段と
を有するシステム。
【請求項８】
受信信号の偏光を監視するシステムであって、
信号を偏光して、第１の信号成分と前記第１の信号成分と直交変調した第２の信号成分とを有する偏光信号を与える偏光コントローラを有し、
前記第１の信号成分は第１の変調フォーマットによりエンコードされ、
前記第２の信号成分は、前記第１の変調フォーマットと実質的に同じ変調フォーマットによりエンコードされる、
前記第１の信号成分は位相シフトキーイング（ＰＳＫ）変調によりエンコードされ、
前記システムは、さらに、
前記偏光信号を分岐して前記第１の信号成分と前記第２の信号成分とを与える偏光ビームスプリッタと、
前記偏光コントローラに結合した偏光コントローラモニタであって、
周波数が前記結合した信号のビットレートの１／１００００より低く、振幅が総パワーの１／４より小さい、前記第１の信号成分の第１の偏光表示波形を監視し、
前記第２の信号成分の第２の偏光表示波形を監視し、
前記第１の偏光表示波形と前記第２の偏光表示波形とを表す偏光表示値を測定し、前記第１の偏光表示波形と前記第２の偏光表示波形との間の差を用いて前記偏光表示値を測定し、前記測定した偏光表示値により前記信号の偏光を調節するかどうか判断することにより、前記第１の偏光表示波形と前記第２の偏光表示波形に応じて前記信号の偏光を調節するかどうか判断し、
前記測定した偏光インジケータ値が期待偏光インジケータ値と一致しないとき、前記信号の偏光を調節する偏光コントローラモニタとを有し、
前記偏光コントローラモニタは、さらに、
前記第１の偏光表示波形を検出する第１の検出器と、
前記第２の偏光表示波形を検出する第２の検出器と
を有するシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号通信に関し、より具体的には偏光多重により通信される信号の偏光の監視に関する。
【背景技術】
【０００２】
偏光多重（polarization  multiplexing）を用いて信号通信をする通信システムがある。偏光多重においては、信号は偏光され直交信号成分に分岐される。各信号成分は位相シフトキーイング（ＰＳＫ）変調等の変調方式（modulation  formation）によりデータでエンコード（encode）される。信号成分は結合され、送信される。レシーバは信号を偏光して、２つの直交信号成分に分岐する。各信号成分は復調され、送信されたデータが読み出される。偏光多重によりチャネルの送信容量が二倍になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、偏光多重には問題もある。一例として、トランスミッタからレシーバへの伝送中に、信号の偏光状態（ＳＯＰ、state  of  polarization）が変化することがある。従って、レシーバはこの変化を補償しなければならない。しかし、変化の補償が困難な場合もある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明により、偏光を監視する従来の方法に付随する不利益と問題を軽減または除去することができる。
【０００５】
本発明の一実施形態によると、トランスミッタ変調器は、偏光コントローラと、偏光ビームスプリッタと、第１の変調器と、第２の変調器と、偏光表示変調器と、偏光ビーム結合器とを有する。第１の変調器は第１の変調フォーマットにより第１の信号成分をエンコードし、第２の変調器は第２の変調フォーマットにより第２の信号成分をエンコードする。第１の信号成分は第２の信号成分に対して直交偏光している。偏光表示変調器は、第１の信号成分を変調して、第１の偏光表示波形を第１の信号成分に導入し、第２の信号成分を変調して、第２の偏光表示波形を第２の信号成分に導入する。偏光ビーム結合器は、送信するため、第１の信号成分と第２の信号成分とを結合する。
【０００６】
本発明の一実施形態によると、受信信号の偏光を監視するシステムは、偏光コントローラと偏光コントローラモニタとを含む。偏光コントローラは、信号を偏光して、第１の信号成分と第２の信号成分とを有する偏光信号を与える。第１の信号成分は第２の信号成分に対して直交偏光している。偏光コントローラモニタは、第１の信号成分の第１の偏光表示波形と、第２の信号成分の第２の偏光表示波形とを監視する。偏光コントローラモニタは、第１の偏光表示波形と第２の偏光表示波形とに応じて前記信号の偏光を調節するかどうか判断する。
【０００７】
本発明の実施形態は１つ以上の技術的有利性を提供する。一実施形態の技術的有利性は、偏光多重化を用いて通信される信号成分が、レシーバが偏光コントローラの偏光設定（polarization  settings）の調節に使用できる偏光表示波形（polarization  indicating  waveforms）を有することである。この実施形態では、トランスミッタは、その信号成分に変調表示波形を入れるために信号成分を変調する。レシーバは、その偏光表示波形を用いて、信号成分が正しく偏光しているか判断する。
【０００８】
一実施形態の技術的有利性は、レシーバが偏光表示波形を表す偏光表示値を測定できることである。この実施形態では、測定した偏光インジケータ値（measured  polarization  indicator  value）が期待される偏光インジケータ値（expected  polarization  indicator  value）が一致しなければ、レシーバは偏光を調節する。
【０００９】
本発明の実施形態には、上記の技術的な有利性を含まないもの、一部を含むもの、すべてを含むものがある。図面、詳細な説明、及び特許請求の範囲に基づき、当業者には容易に１つ以上の技術的な有利性が明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明とその特徴及び優位性をよりよく理解してもらうため、添付した図面を参照しつつ以下に説明する。
【００１１】
本発明の実施形態とその有利性は、図１乃至図７を参照してよく理解される。図面において、同じ参照符号は同一または対応する要素を示している。
【００１２】
図１は、偏光多重化を用いて信号を通信するシステム１０の一実施形態を示す図である。この実施形態では、偏光多重化を用いて通信される信号成分は、レシーバが偏光の監視に使用する偏光表示波形（polarization  indicating  waveforms）を示す。この実施形態では、トランスミッタは、その信号成分に偏光表示波形（polarization  indicating  waveforms）を入れるために信号成分を変調する。レシーバは、その偏光表示波形を用いて、偏光コントローラから出力される信号成分が正しく偏光しているか判断する。一実施形態では、レシーバは偏光表示波形を表す偏光表示値（polarization  indicating  value）を測定する。この実施形態では、測定した偏光インジケータ値（measured  polarization  indicator  value）が期待される偏光インジケータ値（expected  polarization  indicator  value）が一致しなければ、レシーバは偏光を調節する。
【００１３】
一実施形態では、システム１０は信号を通信する。信号は光のパルスとして送信される光信号であってもよい。例えば、光信号の波長は約１５５０ナノメートルであり、データレートは毎秒１０ギガビット、２０ギガビット、４０ギガビット、またはそれ以上である。信号は、音声、データ、オーディオ、ビデオ、マルチメディアその他の情報、またはこれらの任意の組合せ等の任意の情報を通信ことができる。
【００１４】
システム１０は複数の装置を含み、その装置はその動作を実行するように動作可能なコンポーネント（components）を有する。例えば、１つの装置（device）はロジック、インターフェイス、メモリ、またはこれらの好適な任意の組合せを含む。「ロジック（logic）」とは、ハードウェア、ソフトウェア、その他のロジック、またはこれらの好適な組合せをいう。ロジックは装置の動作を管理するものであってもよく、例えばプロセッサを含んでいてもよい。「プロセッサ」とは、命令を実行し、データを操作して演算を実行する任意の好適な装置をいう。
【００１５】
「インターフェイス」は、入力を受け取り、出力の送り出し、その入出力を好適に処理し、またはこれらの組合せを行うことができ、１つ以上のポート、変換ソフトウェア、またはこれらの両方を含む。「メモリ」は、情報を格納してその読み出し、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、磁気ドライブ、ディスクドライブ、コンパクトディスク（ＣＤ）ドライブ、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）ドライブ、リムーバブルメディアストレージ、その他の任意の好適なストレージメディア、またはこれらの任意の組合せを含む。
【００１６】
図示した実施形態では、システム１０はトランスミッタ２０を含む。このトランスミッタ２０はレシーバ２８と信号を通信する。トランスミッタ２０とレシーバ２８は１つまたは複数の変調フォーマットにより通信することもできる。変調フォーマットとは、あるやり方で信号を変調して、その信号にデータをエンコードする方法のことである。変調フォーマットの例としてはＰＳＫ（phase-shift  keying）変調がある。
【００１７】
一実施形態では、ＰＳＫ変調は差分ＰＳＫ（ＤＰＳＫ）変調を意味する。ＤＰＳＫ変調では、連続するビット間の位相シフトはビットを表す。ｎ位相シフトキーイング（ｎ−ＰＳＫ）変調では、ｎ個の相異なる位相シフトを使用してシンボルごとにｐビットをエンコードする。ここでｎ＝２ｐである。例えば、差分２値ＰＳＫ（ＤＢＰＳＫ）は２つの位相シフトを使用してシンボルごとに１ビットをエンコードし、差分４相位相シフトキーイングは４つの位相シフトを使用してシンボルごとに２ビットをエンコードする。
【００１８】
一実施形態では、トランスミッタ２０は、信号にデータをエンコード（encode）するために、偏光多重化を用いて信号を変調する。レシーバ２８は偏光多重化を用いて信号を復調し、信号にエンコードされているデータをデコード（decode）する。トランスミッタ２０とレシーバ２８は、図２を参照して説明する変復調を行う。
【００１９】
図２は、図１のシステムが行う信号の偏光多重化の一例を示す図である。ダイアグラム（diagram）１２は、ＰＳＫ変調によりエンコードされた信号を示す。この例では、信号１４は波長λを有し、直交偏光された信号成分１６、１８に分岐される。信号成分１６は１つまたは複数の変調フォーマットによりエンコード（encode）され、信号成分１８は１つまたは複数の変調フォーマットによりエンコードされている。一例では、信号成分１６と１８は、同一変調フォーマット（例えば、ＰＳＫ変調フォーマット）でエンコードされていてもよい。
【００２０】
図３は、図１のシステム１０で使用するトランスミッタ２０の一実施形態を示す図である。トランスミッタ２０は、偏光多重化を用いてデータを信号にエンコードする１つまたは複数のコンポーネントを含む。図示した実施形態では、トランスミッタ２０は、光源２２、偏光コントローラ２４、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）２６、データ変調器３０、偏光インジケータ変調器４０、及び偏光ビーム結合器（ＰＢＣ）５０を含み、これらは図のように結合されている。
【００２１】
実施形態では、光源２２は光ビームを放射し、その光ビームはビットによりエンコードされ情報を通信する信号になる。光源２２は連続波の光ビームを放射して、その光ビームを１つ以上の信号成分に分岐してエンコードしてもよい。
【００２２】
偏光コントローラ２４は、光源２２からの信号を偏光して、直交信号成分を生じる。偏光コントローラ２４は好適な設定により直交信号成分を与える。例えば、偏光コントローラは約４５°に設定される。
【００２３】
偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）２６は信号を分岐して直交信号成分を与える。各信号成分はそれぞれのデータ変調器３０で変調される。図示した実施形態では、第１の信号成分をデータ変調器３０ａで変調し、第２の信号成分をデータ変調器３０ｂで変調する。信号は好適な方法で分割することができる。一実施形態では、信号をデータ変調器３０ａ用の直交信号成分Ｅｘと、データ変調器３０ｂ用の直交信号成分Ｅｙとに分岐する。
【００２４】
データ変調器３０（３０ａ及び３０ｂ）は、好適な変調フォーマットにより信号を変調してデータをエンコードして、エンコード信号（encoded  signal）を与える。データ変調器３０ａ、３０ｂが使用する変調フォーマットは、任意の好適な変調フォーマットでよく、同一のものでも相異なるものであってもよい。
【００２５】
一実施形態では、データ変調器３０ａ、３０ｂはＰＳＫ変調で信号を変調し、ＰＳＫエンコード信号（PSK  encoded  signals）を与える。この実施形態では、ＰＳＫ変調器３０は１つまたは複数のＰＳＫデータエンコーダを含む。各ＰＳＫデータエンコーダは、データ変調器３０が受け取った信号の信号成分にデータをエンコードする。ＰＳＫデータエンコーダは位相変調器を含む。この位相変調器は信号の位相を変調してデータをその信号にエンコード（encode）する。
【００２６】
他の実施形態では、データ変調器３０はＲＺ（return-to-zero）モジュールも含む。ＲＺモジュールはＲＺ変調によりＰＳＫ信号を変調し、各パルス間で信号の振幅をゼロに戻す。ＲＺモジュールはクロックと振幅変調器とを含んでいてもよい。振幅変調器はクロックから受け取ったクロック信号によりＰＳＫ信号を変調する。振幅変調器は好適な振幅変調器であればいかなるものであってもよい。一般的に、振幅変調器の例としては、マッハ・ゼンダー変調器等の光強度変調器がある。
【００２７】
偏光インジケータ変調器４０は、信号成分を変調して、その信号成分に偏光インジケータを導入する。偏光インジケータ（polarization  indicators）は、受信信号成分の偏光状態（the  state  of  polarization）と、レシーバ２８の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の軸との間にずれ（misalignment）があるかどうか示すために使用される。一実施形態では、偏光インジケータ変調器４０は偏光表示波形を信号成分に導入する。図４Ａと図４Ｂを参照して、偏光表示波形（polarzation  indicating  waveforms）の例を詳細に説明する。
【００２８】
図４Ａと図４Ｂは、図１のシステムで使用し得る偏光インジケータ波形の例を示す図である。偏光インジケータ波形は、特定のデータ変調器３０が変調する特定の信号成分に導入される。偏光インジケータ波形の振幅と周波数は好適なものであれば任意である。周波数はトランスミッタ２０のビットレートと比較して非常に低い。周波数としては、例えば、ＲＺ  ＤＰＳＫ信号のビットレートの１万分の１以下の周波数である。例えば、ビットレートが４０×１０９ビット／秒である場合、周波数は１ｋＨｚと２０ｋＨｚの間であり、例えば１０ｋＨｚである。
【００２９】
ピーク振幅は変調されたＰＳＫ信号のピーク振幅と比較して非常に小さい。ピーク振幅の例としては、例えば、全信号パワーの１／４、１／５、１／１０、１／２０、１／２５以下であり、例えば、全信号パワーの５％である。
【００３０】
図４Ａには、ＰＳＫ信号に重畳された偏光インジケータ波形６４を示すダイアグラム６０が含まれている。例示した例では、偏光インジケータ波形６４の周波数は比較的低く、約１０ｋＨｚであり、ピーク振幅は低く、全信号パワーの約５％である。
【００３１】
図４Ｂには、ＲＺ−ＤＰＳＫ信号７０に重畳された偏光インジケータ波形７４を示すダイアグラム６８が含まれている。例示した例では、偏光インジケータ波形７４の周波数は比較的低く、約１０ｋＨｚであり、ピーク振幅は低く、全信号パワーの約５％である。
【００３２】
図３に戻って、偏光インジケータ変調器４０は、偏光表示波形（polarization  indicating  waveform）を導入するために信号成分を変調する任意の好適なコンポーネント（components）を含む。図示した実施形態では、偏光インジケータ変調器４０は低周波数オシレータ４２、スプリッタ４４、位相シフタ４６、及び変調器４８を含む。
【００３３】
低周波数オシレータ（ＬＯ）４２は、周波数ｆ０の低周波数信号をスプリッタ４４に供給する。周波数ｆ０としては、例えば約１０ｋＨｚである。スプリッタ４４は低周波数信号を分岐して偏光インジケータ信号４７ａ、４７ｂを与える。これらはそれぞれ変調器４８ａ、４８ｂに送られる。位相シフタ４６は信号４７ａ、４７ｂをシフトして、信号４７ａ、４７ｂ間に位相差を生じさせる。この位相差は、レシーバ２８が偏光を調節すべきか判断できるように選択される。例えば、「π」の位相シフトを選択してもよい。
【００３４】
変調器４８は偏光インジケータ信号４７ａ、４７ｂにより信号成分を変調して、偏光表示波形を信号成分に導入する。図示した実施形態では、偏光インジケータ信号４７ａから生じる偏光インジケータ波形は１−０．０５×ｃｏｓ（２πｆ０ｔ）で表され、偏光インジケータ信号４７ｂから生じる変更インジケータ波形は１＋０．０５×ｃｏｓ（２πｆ０ｔ）で表される。
【００３５】
変調器４８は任意の好適な点で信号成分を変調する。図示した実施形態では、信号成分をデータでエンコードしてから、変調器４８がその信号成分を変調する。他の実施形態では、変調器４８が信号成分を変調してから、その信号成分にデータをエンコードする。
【００３６】
偏光ビームコンバイナ（ＰＢＣ）５０はエンコードされた信号成分を結合してレシーバ２８に送信する信号を与える。
【００３７】
本発明の範囲から逸脱することなく、トランスミッタ２０に修正、追加、または削除をすることができる。トランスミッタ２０のコンポーネントは具体的な必要性に応じて一体化されたり、分離されたりしてもよい。さらに、トランスミッタ２０の動作を実行する構成要素は、これより多くても少なくてもよいし、他の構成要素であってもよい。また、トランスミッタ２０の動作の実行は、いかなる好適なロジックを用いて行われてもよい。本明細書では、「各」とは、集合の各要素、または集合の部分集合の各要素を指す。
【００３８】
図５は、図１のシステム１０で使用するレシーバ２８の一実施形態を示す図である。レシーバ２８は、偏光多重化を用いて信号を復調する１つまたは複数の好適なコンポーネントを含む。図示した実施形態では、レシーバ２８は偏光コントローラ８０、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）８４、データ復調器８８、偏光コントローラモニタ９８を含み、これらは図のように結合している。
【００３９】
偏光コントローラ８０は、トランスミッタ２０から来る直交偏光した信号の偏光状態を、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）８４の軸と合わせ直して（realign）、信号間のクロストークを避ける。偏光コントローラ８０は、出力される直交偏光された信号の偏光を、ＰＢＳの入力に合わせる（align）ように設定する。例えば、偏光コントローラ８０は約４５°に設定される。一実施形態では、偏光コントローラ８０は偏光コントローラモニタ９８から命令を受け取る。これについては以下に詳述する。
【００４０】
偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）８４は信号を分岐して直交信号成分を与える。各信号成分はそれぞれのデータ復調器８８で復調される。図示した実施形態では、第１の信号成分がデータ復調器８８ａで復調し、第２の信号成分をデータ復調器８８ｂで復調する。信号は好適な方法で分岐することができる。一実施形態では、信号は直交信号成分に分岐され、１つの信号成分はＥｘにほぼ１００％合わされ、他の信号成分はＥｙにほぼ１００％合わされる。成分Ｅｘはデータ変調器８８ａに行き、Ｅｙはデータ変調器８８ｂに行く。
【００４１】
データ復調器８８は信号成分を復調して伝送されたデータを取得する。データ復調器８８は、好適ないかなるフォーマット（例えば、ＰＳＫ変調）により復調してもよい。一実施形態では、データ復調器８８は１つまたは複数のＰＳＫデータデコーダを含み、このＰＳＫデータデコーダがＰＳＫ変調により信号成分を復調する。ＰＳＫデータデコーダは、連続するビット間の位相シフトを比較して、信号を復調する。ＰＳＫデータデコーダは信号を分岐して複数の信号を与え、信号を遅延させて、遅延信号と非遅延信号とを与える。ＰＳＫデータデコーダは遅延信号及び非遅延信号に強め合うように（constructively）及び弱め合うように（destructively）干渉し、連続するビットの位相を比較して、データに対応するＰＳＫデコード信号を与える。
【００４２】
偏光制御モニタ９８は、受信信号の偏光が伝送中に変化していないか監視する。偏光制御モニタ９８は偏光コントローラ８０に命令を送り、変化を補償するために受信信号の偏光状態を調節する。図６Ａと図６Ｂを参照して、変調調節の例を詳細に説明する。
【００４３】
図６Ａ乃至図６Ｃは、偏光した信号成分のパワーレベルの一例を示す図である。図６Ａは、トランスミッタ２０における第１の信号成分のパワーレベル１１２ａと第２の信号成分のパワーレベル１１４ａとを示す図である。パワーレベル１１２ａはパワーレベル１１４ａとほぼ同じである。
【００４４】
図６Ｂは、レシーバ２８における信号成分のパワーレベルを示す図である。信号の偏光は伝送中に回転し、信号成分間でクロストークが生じることがある。この例では、第２の信号成分のパワーの一部が第１の信号成分のパワーにリーク（leak）しており、クロストークが生じている。
【００４５】
図６Ｃは、偏光コントローラ２４が調節した後の信号のパワーレベルを示す図である。伝送中の変化を補償するために偏光を調節している。例えば、偏光コントローラ８０は、２つの入来信号成分の偏光状態を、偏光ビームスプリッタ８４の軸に合わせ直す（realign）。この例では、偏光ビームスプリッタ８４の出力は、ＥｘとＥｙ方向の不要な信号成分を最大限に削除したものである。この例では、第１の信号成分はパワーレベル１１２ｃを有し、第２の信号成分はパワーレベル１１４ｃを有する。
【００４６】
一実施形態では、偏光コントローラモニタ９８は、信号成分の偏光表示波形（polarization  indicating  waveform）を監視（monitor）し、偏光コントローラ８０が受信信号の偏光状態を偏光ビームスプリッタ８４に対して正しく合わせているか（align）どうか判断する。
【００４７】
一実施形態では、受信信号の偏光状態が正しく偏光されているとき、レシーバ２８における偏光表示波形（polaraization  indicating  waveforms）はトランスミッタ２０における偏光表示波形とほぼ同じである。例えば、例示した実施形態では、レシーバ２８における偏光表示波形は１−０．０５×ｃｏｓ（２πｆ０ｔ）と１＋０．０５×ｃｏｓ（２πｆ０ｔ）である。偏光表示波形がほぼ同じでなければ、偏光コントローラモニタ９８が偏光コントローラ８０に命令して偏光を調節する。
【００４８】
偏光コントローラモニタ９８による偏光表示波形の監視方法は好適なものであればどんな方法であってもよい。一実施形態では、偏光コントローラモニタ９８は偏光表示波形を表す偏光インジケータ値（polarization  indicator  value）を測定する。測定した偏光インジケータ値が期待偏光インジケータ値と一致した場合、正しく偏光されていると判断する。例えば、例示した実施形態では、期待偏光インジケータ値（expected  polarization  indicator  value）を期待偏光表示波形（expected  polarization  indicating  waveform）１−０．０５×ｃｏｓ（２πｆ０ｔ）と１＋０．０５×ｃｏｓ（２πｆ０ｔ）の差から計算する。波形をローカルのオシレータ信号とかけ合わせて、その積をローパスフィルタ（ＬＰＦ）でフィルタ除去する。この例では、期待偏光インジケータ値はＫである。
【００４９】
偏光コントローラモニタ９８は、偏光表示波形を監視する好適なコンポーネントを含んでいる。例示した実施形態では、偏光コントローラモニタ９８は、低速検出器１１０、減算器１１６、ローカルオシレータ１１８、ミキサ１２０、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１２２を含み、これらは図示したように結合されている。
【００５０】
検出器１１０は偏光表示波形を検出して、その偏光表示波形を表す検出器信号を発生する。一実施形態では、検出器１１０は、偏光表示波形を表すゆっくり変化する成分のみを検出する低速検出器１１０を有する。一実施形態では、検出器１１０はエンコード信号（encoded  signal）を測定する。これは光信号であってもよく、その場合検出器１１０はフォトダイオードを有していてもよい。
【００５１】
減算器１１６、ローカルオシレータ１１８、ミキサ１２０、及びローパスフィルタ１２２を使用して偏光インジケータ値を測定する。減算器１１６は検出器１１０からの信号を減算する。図示した実施形態では、減算により０．１×ｃｏｓ（２πｆ０ｔ）に比例する電流が生じる。ミキサ１２０は減算器１１４からの信号にローカルオシレータ１１８からのローカルオシレータ信号をかけて、Ｋ＋Ｋ×ｃｏｓ（４πｆ０ｔ）に比例する電流を生じる。ローカルオシレータ信号の周波数はｆ０である。ｃｏｓ（４πｆ０ｔ）の成分はローパスフィルタによりフィルタ除去され、偏光インジケータ値Ｋが得られる。この例では、測定した偏光インジケータ値が期待偏光インジケータ値Ｋと一致するとき、偏光コントローラ８０の偏光設定が正しい（proper）ものとする。一致しなければ、偏光を調節する。
【００５２】
偏光は適切ないかなる方向に調節してもよい。一実施形態では、一方向で偏光を変化させ、偏光インジケータ値Ｋを測定する。測定した偏光インジケータ値が期待偏光インジケータ値に近いとき、その方向でさらに変化させる。近くない場合、他の方向で変化させる。
【００５３】
本発明の範囲から逸脱することなく、レシーバ２８に修正、追加、または削除をすることができる。レシーバ２８のコンポーネントは具体的な必要性に応じて一体化されたり、分離されたりしてもよい。さらに、レシーバ２８の動作を実行する装置は、これより多くても少なくてもよいし、他の装置であってもよい。また、レシーバ２８の動作の実行は、いかなる好適なロジックを用いて行われてもよい。
【００５４】
図７は偏光多重化を用いて信号を通信する方法の一実施形態を示す図である。この方法は、図１のシステム１０が実施できる。
【００５５】
この方法はステップ２０６で始まり、変更コントローラ２４が信号を偏光する。偏光コントローラ２４は信号を偏光して、直交信号成分を与える。ステップ２１０において、偏光ビームスプリッタ２６は信号を分岐して、第１の信号成分と第２の信号成分とを有する直交信号成分を与える。ステップ２１４において、第１の信号成分を変調し、ステップ２１８において、第２の信号成分を変調する。第１の信号成分と第２の信号成分は適切ないかなる変調フォーマット（例えば、ＰＳＫ変調）で変調してもよい。
【００５６】
ステップ２２２において、偏光インジケータ変調器４０は第１の信号成分及び第２の信号成分を変調し、その第１の信号成分及び第２の信号成分に偏光表示波形を導入する。ステップ２２４において、偏光ビームスプリッタ５０は第１の信号成分と第２の信号成分とを結合して送信用信号を与える。ステップ２２６において、トランスミッタ２０が信号を送信する。
【００５７】
ステップ２３０において、レシーバ２８が信号を受信する。ステップ２３４において、偏光コントローラ８０は信号の偏光状態を偏光ビームスプリッタ８４の軸に合わせる（align）。ステップ２３８において、偏光ビームスプリッタ８４は信号を分岐して、第１の信号成分と第２の信号成分とを有する直交信号成分を与える。ステップ２４２において、第１の信号成分を復調し、ステップ２４６において、第２の信号成分を復調する。
【００５８】
ステップ２５０において、偏光コントローラモニタ９８は信号の偏光表示波形を測定する。一実施形態では、低速検出器１１０がその波形を検出する。検出した波形から測定偏光表示値を求める。
【００５９】
ステップ２５４において、必要があれば偏光を調節する。測定した偏光インジケータ値が期待偏光インジケータ値と一致した場合、偏光を調節する必要はない。一致しない場合、偏光を調節する必要がある。ステップ２５４において偏光調節が必要であると判断した場合、ステップ２５８に進み、偏光コントローラモニタ９８が偏光コントローラ８０に信号の偏光を調節するように命令する。そしてステップ２６２に進む。ステップ２５４において偏光調節が必要ないと判断した場合、直接ステップ２６２に進む。
【００６０】
ステップ２６２において、次の信号を受信する。次の信号を受信した場合、ステップ２３４に戻り、次の信号を偏光する。次の信号を受信しない場合、本方法は終了する。
【００６１】
本発明の範囲から逸脱することなく、本方法に修正、追加、または削除をすることができる。本方法に含まれるステップはこれより多くても少なくてもよく、他のステップが含まれてもよい。また、ステップを好適な任意の順序で実行してもよい。
【００６２】
本発明の実施形態は１つ以上の技術的有利性を提供する。一実施形態の技術的有利性は、偏光多重化を用いて通信される信号成分は、レシーバが偏光の監視に使用する偏光表示波形（polarization  indicating  waveforms）を有することである。この実施形態では、トランスミッタは、その信号成分に変調表示波形を入れるために信号成分を変調する。レシーバは、その偏光表示波形を用いて、受信した信号成分が正しく偏光しているか判断する。
【００６３】
一実施形態の技術的有利性は、レシーバが偏光表示波形を表す偏光表示値を測定できることである。この実施形態では、測定した偏光表示値（measured  polarization  indicator  value）が期待される偏光表示値（expected  polarization  indicator  value）が一致しなければ、レシーバは偏光を調節する。
【００６４】
本開示を実施形態とそれに一般的に関連づけられた方法とに関して説明したが、これらの実施形態及び方法の変形や置き換えは当業者には明らかである。従って、この開示は上記の実施形態の説明には限定されない。添付した特許請求の範囲に記載した本開示の精神と範囲から逸脱せずに、その他の変更、置き換え、改変も可能である。
【００６５】
本発明のいくつかの実施形態を整理すると以下の通りである。
（付記１）  偏光多重化を用いて信号を通信するトランスミッタ変調器であって、
第１の変調フォーマットにより第１の信号成分をエンコードする第１の変調器と、
第２の変調フォーマットにより、前記第１の信号成分と直交偏光した第２の信号成分をエンコードする第２の変調器と、
前記第１の信号成分を変調して前記第１の信号成分に第１の偏光表示波形を導入し、前記第２の信号成分を変調して前記第２の信号成分に第２の偏光表示波形を導入する、前記第１の変調器と前記第２の変調器に結合した偏光表示変調器と、
送信するために前記第１の信号成分と前記第２の信号成分とを結合する、前記偏光表示変調器に結合した偏光ビーム結合器と
を有するトランスミッタ変調器。
（付記２）  前記第１の変調フォーマットは前記第２の変調フォーマットと実質的に同じである、付記１に記載のトランスミッタ変調器。
（付記３）  前記第１の変調フォーマットは位相シフトキーイング（ＰＳＫ）変調である、付記１に記載のトランスミッタ変調器。
（付記４）  前記第１の偏光表示波形の周波数は前記結合した信号のビットレートの１／１００００より小さい、付記１に記載のトランスミッタ変調器。
（付記５）  前記第１の偏光表示波形の振幅は総パワーの１／４より小さい、付記１に記載のトランスミッタ変調器。
（付記６）  前記第１の偏光表示波形と前記第２の偏光表示波形の間に位相シフトを導入する位相シフタをさらに有する、付記１に記載のトランスミッタ変調器。
（付記７）  信号を偏光して前記第１の信号成分と前記第２の信号成分とを有する偏光信号を与える、前記第１の変調器と前記第２の変調器に結合したトランスミッタ偏光コントローラをさらに有する、付記１に記載のトランスミッタ変調器。
（付記８）  偏光信号を分岐して前記第１の信号成分と前記第２の信号成分とを与える、前記第１の変調器と前記第２の変調器とに結合した偏光ビームスプリッタをさらに有する、付記１に記載のトランスミッタ変調器。
（付記９）  偏光多重化を用いて信号を通信する方法であって、
第１の変調フォーマットにより第１の信号成分をエンコードする段階と、
第２の変調フォーマットにより、前記第１の信号成分と直交偏光した第２の信号成分をエンコードする段階と、
前記第１の信号成分を変調して前記第１の信号成分に第１の偏光表示波形を導入する段階と、
前記第２の信号成分を変調して前記第２の信号成分に第２の偏光表示波形を導入する段階と、
送信するために前記第１の信号成分と前記第２の信号成分とを結合する段階とを有する方法。
（付記１０）  前記第１の変調フォーマットは前記第２の変調フォーマットと実質的に同じである、付記９に記載の方法。
（付記１１）  前記第１の変調フォーマットは位相シフトキーイング（ＰＳＫ）変調である、付記９に記載の方法。
（付記１２）  前記第１の偏光表示波形の周波数は前記結合した信号のビットレートの１／１００００より小さい、付記９に記載の方法。
（付記１３）  前記第１の偏光表示波形の振幅は総パワーの１／４より小さい、付記９に記載の方法。
（付記１４）  前記第１の偏光表示波形と前記第２の偏光表示波形との間に位相シフトを導入する段階をさらに有する、付記９に記載の方法。
（付記１５）  信号を偏光して前記第１の信号成分と前記第２の信号成分とを有する偏光信号を与える段階をさらに有する、付記９に記載の方法。
（付記１６）  偏光信号を分岐して前記第１の信号成分と前記第２の信号成分とを与える段階をさらに有する、付記９に記載の方法。
（付記１７）  偏光多重化を用いて信号を通信するシステムであって、
第１の変調フォーマットにより第１の信号成分をエンコードする手段と、
第２の変調フォーマットにより、前記第１の信号成分と直交偏光した第２の信号成分をエンコードする手段と、
前記第１の信号成分を変調して前記第１の信号成分に第１の偏光表示波形を導入する手段と、
前記第２の信号成分を変調して前記第２の信号成分に第２の偏光表示波形を導入する手段と、
送信するために前記第１の信号成分と前記第２の信号成分とを結合する手段とを有するシステム。
（付記１８）  偏光多重化を用いて信号を通信するトランスミッタ変調器であって、
信号を偏光して前記第１の信号成分と前記第２の信号成分とを有する偏光信号を与えるトランスミッタ偏光コントローラと、
前記偏光信号を分岐して前記第１の信号成分と前記第２の信号成分とを与える偏光ビームスプリッタと、
位相シフトキーイング（ＰＳＫ）変調である第１の変調フォーマットにより前記第１の信号成分をエンコードする第１の変調器と、
前記第１の変調フォーマットと実質的に同じである第２の変調フォーマットにより、前記第１の信号成分と直交偏光した第２の信号成分をエンコードする第２の変調器と、
前記第１の信号成分を変調して、周波数が前記結合した信号のビットレートの１／１００００より低く振幅が総パワーの１／４より小さい第１の偏光表示波形を前記第１の信号成分に導入し、前記第２の信号成分を変調して、第２の偏光表示波形を前記第２の信号成分に導入する、前記第１の変調器と前記第２の変調器に結合した偏光表示変調器と、
前記第１の偏光表示波形と前記第２の偏光表示波形の間に位相シフトを導入する位相シフタと、
前記偏光表示変調器に結合した、送信するために前記第１の信号成分と前記第２の信号成分とを結合する偏光ビーム結合器とを有するトランスミッタ変調器。
（付記１９）  信号の偏光を監視するシステムであって、
信号を偏光して、第１の信号成分と前記第１の信号成分と直交変調した第２の信号成分とを有する偏光信号を与える偏光コントローラと、
前記第１の信号成分の第１の偏光表示波形を監視し、前記第２の信号成分の第２の偏光表示波形を監視し、前記第１の偏光表示波形と前記第２の偏光表示波形に応じて前記信号の偏光を調節するかどうか判断する、前記偏光コントローラに結合した偏光コントローラモニタとを有するシステム。
（付記２０）  前記第１の信号成分は第１の変調フォーマットによりエンコードされ、
前記第２の信号成分は、前記第１の変調フォーマットと実質的に同じ変調フォーマットによりエンコードされる、付記１９に記載のシステム。
（付記２１）  前記第１の信号成分は位相シフトキーイング（ＰＳＫ）変調によりエンコードされる、付記１９に記載のシステム。
（付記２２）  前記第１の偏光表示波形の周波数は前記結合した信号のビットレートの１／１００００より小さい、付記１９に記載のシステム。
（付記２３）  前記第１の偏光表示波形の振幅は総パワーの１／４より小さい、付記１９に記載のシステム。
（付記２４）  前記偏光コントローラモニタは、前記第１の偏光表示波形と前記第２の偏光表示波形とを表す偏光表示値を測定することにより、前記信号の偏光を調節するかどうか判断し、
前記測定した偏光インジケータ値が期待偏光インジケータ値と一致しないとき、前記信号の偏光を調節する、付記１９に記載のシステム。
（付記２５）  前記偏光コントローラモニタは、
前記第１の偏光表示波形と前記第２の偏光表示波形との間の差を用いて偏光表示値を測定し、前記測定した偏光表示値により前記信号の偏光を調節するかどうか判断することにより、前記信号の偏光を調節するかどうか判断する、付記１９に記載のシステム。
（付記２６）  前記偏光コントローラモニタは、さらに
前記第１の偏光表示波形を検出する第１の検出器と、
前記第２の偏光表示波形を検出する第２の検出器とを有する、付記１９に記載のシステム。
（付記２７）  前記偏光信号を分岐して前記第１の信号成分と前記第２の信号成分とを与える偏光ビームスプリッタをさらに有する、付記１９に記載のシステム。
（付記２８）  偏光コントローラを監視する方法であって、
信号を偏光して、第１の信号成分と前記第１の信号成分と直交変調した第２の信号成分とを有する偏光信号を与える段階と、
前記第１の信号成分の第１の偏光表示波形を監視する段階と、
前記第２の信号成分の第２の偏光表示波形を監視する段階と、
前記第１の偏光表示波形と前記第２の偏光表示波形に応じて前記信号の偏光を調節するかどうか判断する段階とを有する方法。
（付記２９）  前記第１の信号成分は第１の変調フォーマットによりエンコードされ、
前記第２の信号成分は、前記第１の変調フォーマットと実質的に同じ変調フォーマットによりエンコードされる、付記２８に記載の方法。
（付記３０）  前記第１の信号成分は位相シフトキーイング（ＰＳＫ）変調によりエンコードされる、付記２８に記載の方法。
（付記３１）  前記第１の偏光表示波形の周波数は前記結合した信号のビットレートの１／１００００より小さい、付記２８に記載の方法。
（付記３２）  前記第１の偏光表示波形の振幅は総パワーの１／４より小さい、付記２８に記載の方法。
（付記３３）  前記信号の偏光を調整するかどうか判断する段階は、さらに、
前記第１の偏光表示波形と前記第２の偏光表示波形とを表す偏光表示値を測定する段階と、
前記測定した偏光インジケータ値が期待偏光インジケータ値と一致しないとき、前記信号の偏光を調節する段階とを有する、付記２８に記載の方法。
（付記３４）  前記信号の偏光を調整するかどうか判断する段階は、さらに、
前記第１の偏光表示波形と前記第２の偏光表示波形との間の差を用いて偏光表示値を測定する段階と、
前記測定した偏光表示値により前記信号の偏光を調節するかどうか判断する段階とを有する、付記２８に記載の方法。
（付記３５）  前記第１の偏光表示波形を検出する段階と、
前記第２の偏光表示波形を検出する段階とをさらに有する、
付記２８に記載の方法。
（付記３６）  前記偏光信号を分岐して前記第１の信号成分と前記第２の信号成分とを与える段階をさらに有する、付記２８に記載の方法。
（付記３７）  信号の偏光を監視するシステムであって、
信号を偏光して、第１の信号成分と前記第１の信号成分と直交変調した第２の信号成分とを有する偏光信号を与える手段と、
前記第１の信号成分の第１の偏光表示波形を監視する手段と、
前記第２の信号成分の第２の偏光表示波形を監視する手段と、
前記第１の偏光表示波形と前記第２の偏光表示波形に応じて前記信号の偏光を調節するかどうか判断する手段とを有するシステム。
（付記３８）  受信信号の偏光を監視するシステムであって、
信号を偏光して、第１の信号成分と前記第１の信号成分と直交変調した第２の信号成分とを有する偏光信号を与える偏光コントローラを有し、
前記第１の信号成分は第１の変調フォーマットによりエンコードされ、
前記第２の信号成分は、前記第１の変調フォーマットと実質的に同じ変調フォーマットによりエンコードされる、
前記第１の信号成分は位相シフトキーイング（ＰＳＫ）変調によりエンコードされ、
前記システムは、さらに、
前記偏光信号を分岐して前記第１の信号成分と前記第２の信号成分とを与える偏光ビームスプリッタと、
前記偏光コントローラに結合した偏光コントローラモニタであって、
周波数が前記結合した信号のビットレートの１／１００００より低く、振幅が総パワーの１／４より小さい、前記第１の信号成分の第１の偏光表示波形を監視し、
前記第２の信号成分の第２の偏光表示波形を監視し、
前記第１の偏光表示波形と前記第２の偏光表示波形とを表す偏光表示値を測定し、前記第１の偏光表示波形と前記第２の偏光表示波形との間の差を用いて前記偏光表示値を測定し、前記測定した偏光表示値により前記信号の偏光を調節するかどうか判断することにより、前記第１の偏光表示波形と前記第２の偏光表示波形に応じて前記信号の偏光を調節するかどうか判断し、
前記測定した偏光インジケータ値が期待偏光インジケータ値と一致しないとき、前記信号の偏光を調節する偏光コントローラモニタとを有し、
前記偏光コントローラモニタは、さらに、
前記第１の偏光表示波形を検出する第１の検出器と、
前記第２の偏光表示波形を検出する第２の検出器とを有する
システム。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】偏光多重化を用いて信号を通信するシステムの一実施形態を示す図である。
【図２】図１のシステムが行う信号の偏光多重化の一例を示す図である。
【図３】図１のシステムで使用するトランスミッタの一実施形態を示す図である。
【図４】Ａ及びＢは、図１のシステムで使用し得る偏光インジケータ波形の一例を示す図である。
【図５】図１のシステムで使用するレシーバの一実施形態を示す図である。
【図６】Ａは、偏光した信号成分のパワーレベルの一例を示す図である。Ｂは、偏光した信号成分のパワーレベルの他の一例を示す図である。Ｃは、偏光した信号成分のパワーレベルのさらに別の一例を示す図である。
【図７】偏光多重化を用いて信号を通信する方法の一実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
２０  トランスミッタ
２２  光源
２８  レシーバ
３０  データ変調器
４８  変調器
８８  復調器
１１０  検出器
【図１】
2008172799.tif 000003
【図２】
2008172799.tif 000004
【図３】
2008172799.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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