(57)【要約】【課題】可変偏波モード分散付与装置を要しない偏波モード分散抑制装置の提供。【解決手段】光ファイバ１０５の送信側では、温度調整器１０２で半導体レーザ１０１の環境温度を変える等により、光信号１１２の波長を可変とする。受信側では、光信号１１５の偏波モード分散を偏波モード分散測定器１０８で測定する。偏波モード分散の測定値の絶対値が最小となるように、コントローラ１１１で温度調節器を制御する等により、光信号１１２の波長を変える。これにより、偏波モード分散のない良質な光信号１１５を得ることができる。【選択図】　　　図１
2004055871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバの送信側に該光ファイバを伝搬する光信号の波長を変える波長可変機構を有し、前記光ファイバの受信側に該光ファイバを伝搬してきた光信号の偏波モード分散を測定する偏波モード分散測定機構を有し、偏波モード分散の測定値の絶対値が最小となるように前記波長可変機構を制御する制御機構を有することを特徴とする波長可変型偏波モード分散抑制装置。
【請求項２】
請求項１において、前記波長可変機構は半導体レーザの温度調節器であることを特徴とする波長可変型偏波モード分散抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光ファイバを伝搬媒体とする高速光通信、光交換、光情報処理等の光伝送システムに適用され、特に、偏波モード分散（ＰＭＤ）を抑制するための装置に関して有用な技術である。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＴ技術の発展に伴う伝送容量の増加に伴い、光信号のビットレートは２．５Ｇｂ／ｓから１０Ｇｂ／ｓ、さらには４０Ｇｂ／ｓへと増加する傾向にある。ここで問題となるのは、偏波モード分散である。図３は偏波モード分散を説明する図であって、１００１は光ファイバ、１００２は光ファイバ１００１の入力光パルス、１００３は入力光パルス１００２のＴＥまたはＴＭ偏波成分、１００４は入力光パルス１００２のＴＭまたはＴＥ偏波成分、１００５は出力光パルス１００７のＴＥまたはＴＭ偏波成分、１００６は出力光パルス１００７のＴＭまたはＴＥ偏波成分、１００７は光ファイバ１００１の出力光パルスを示している。
【０００３】
一般に、光ファイバ１００１には偏向面によって速く進む成分と遅く進む成分とが存在し、これは偏波モード分散（ＰＭＤ）と呼ばれる。図３においては、入力光パルス１００２の２つの偏波成分のうち、偏波成分１００３が速く進む成分であり、出力端において偏波成分１００５となる。一方、偏波成分１００４は遅く進む成分であり、出力端では偏波成分１００６となり、偏波成分１００５より遅く到達する。そして、出力光パルス１００７は偏波成分１００５と偏波成分１００６との和となるので、結果として出力光パルス１００７の波形が入力光パルス１００２よりもなまる。
【０００４】
偏波モード分散の値としては、例えばファイバ長Ｌ（ｋｍ）に対し、０．２〜２×Ｌ１／２（ｐｓ）程度である。すなわち、最悪の場合、１００ｋｍの光ファイバを仮定すると、２０ｐｓの偏波モード分散が生じる。この値は、２．５Ｇｂ／ｓ（パルス幅４００ｐｓ）や１０Ｇｂ／ｓ（パルス幅１００ｐｓ）ではさほど大きな問題ではないが、４０Ｇｂ／ｓ（パルス幅２５ｐｓ）では致命的な波形劣化となり、符号誤り率を大きく劣化させる要因となる。
【０００５】
この問題を解決するために、従来は、図４に示すような構成で偏波モード分散を抑圧していた。
【０００６】
図４において、１１００は光信号送信機、１１０１は半導体レーザ（ＬＤ）、１１０２は半導体レーザ１１０１の温度調節器、１１０３は光変調器、１１０４は可変偏波モード分散付与装置、１１０５は光ファイバ、１１０６は光信号受信装置、１１０７は光カプラ、１１０８は偏波モード分散測定器、１１０９は受光器、１１１０はフィードバック回路、１１１１は可変偏波モード分散付与装置１１０４のコントローラである。
【０００７】
光ファイバ１１０５の送信側においては、光信号送信機１１００にて、半導体レーザ１１０１が発生する連続光を光変調器１１０３で変調して光パルスとし、この光パルスにコントローラ１１１１の制御下で可変偏波モード分散付与装置１１０４により偏波モード分散を予め付与して、光ファイバ１１０５に対する入力光パルス１１１２とする。
【０００８】
光ファイバ１１０５の受信側においては、光信号受信装置１１０６にて、光ファイバ１１０５を伝搬してきた出力光パルス１１１５を光カプラ１１０７で分岐し、分岐した一方の光パルスを受光器１１０９で受光して受信処理に供する。偏波モード分散測定器１１０８は分岐したもう一方の光パルスの偏波モード分散を測定し、フィードバック回路１１１０を通してコントローラ１１１１に測定結果を与える。
【０００９】
コントローラ１１１１は偏波モード分散測定器１１０８における偏波モード分散の測定値の絶対値が最小となるように可変偏波モード分散付与装置１１０４を調整する。つまり、可変偏波モード分散付与装置１１０４により、光ファイバ１１０５で生じる偏波モード分散に対しちょうど逆の値を、入力光パルス１１１２に与えることになる。図４の例では、入力光パルス１１１２の２つの偏波成分間で、一方の偏波成分（ＴＭもしくはＴＥ偏波成分）１１１４を他方の偏波成分（ＴＥもしくはＴＭ偏波成分）１１１３より速く進ますことで、出力光パルス１１１５において２つの偏波成分１１１６、１１１７間の遅れまたは進みが最小になっている。
【００１０】
フィードバック回路１１１０の実際の構成は図５のようになっており、偏波モード分散測定器１１０８の測定結果は偏波モード分散測定結果送信機１１１８を用いて光信号に直され、サーキュレータ１１１９によって光信号受信装置１１０６側から光信号送信機１１００側へ光ファイバ１１０５を逆方向に伝搬する。偏波モード分散の測定結果はさらに別のサーキュレータ１１２０によってコントローラ１１１１に入力され、その測定結果をもとに可変偏波モード分散付与装置１１０４が制御される。
【００１１】
図６は可変偏波モード分散付与装置１１０４の構成を示す図であり、１２０１は入力光１２００からＴＥ偏波とＴＭ偏波を分離する偏波ビームスプリッタ、１２０２はくさび形の全反射ミラー、１２０３は全反射ミラー、１２０４はくさび形の全反射ミラー、１２０５はＴＥ偏波とＴＭ偏波を合波する偏波ビームスプリッタである。２つのくさび形の全反射ミラー１２０２、１２０４はそれぞれ矢印方向１２０２ａ、１２０４ａに動かすことができる。そして、くさび形の全反射ミラー１２０２、１２０４を矢印方向に動かすことで、ＴＥ偏波とＴＭ偏波に対する光路長を任意の値にとることができ、従って、偏波ビームスプリッタ１２０５の出力光１２０６に、任意の偏波モード分散を付与することができる。
【００１２】
このように、図４に示した従来の技術においては、出力光パルス１１１５の偏波モード分散の測定値の絶対値が最小となるように可変偏波モード分散付与装置１１０４を調整し、光ファイバ１１０５で生じる偏波モード分散に対しちょうど逆の値を、入力光パルス１１１２に与える。これにより、光信号受信装置１１０６においては偏波モード分散のない、従って波形劣化のない良質な光信号を受信することができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４に示した偏波モード分散抑圧装置には、それの構成に要する可変偏波モード分散付与装置１１０４が複雑かつ高価であるという欠点がある。
【００１４】
本発明の課題は、上述の欠点を鑑み、可変偏波モード分散付与装置を必要としない、安価な波長可変型偏波モード分散抑制装置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
第１発明の波長可変型偏波モード分散抑制装置は、光ファイバの送信側に該光ファイバを伝搬する光信号の波長を変える波長可変機構を有し、前記光ファイバの受信側に該光ファイバを伝搬してきた光信号の偏波モード分散を測定する偏波モード分散測定機構を有し、光信号の偏波モード分散の測定値の絶対値が最小となるように前記波長可変機構を制御する制御機構を有することを特徴とする。
【００１６】
第２発明は、第１発明の波長可変型偏波モード分散抑制装置において、前記波長可変機構は半導体レーザの温度調節器であることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１８】
図１は本発明の実施例にかかる波長可変型偏波モード分散抑制装置の構成を示し、１００は光信号送信機、１０１は半導体レーザ（ＬＤ）、１０２は温度調節器（波長可変機構）、１０３は光変調器、１０５は光ファイバ、１０６は光信号受信装置、１０７は光カプラ、１０８は偏波モード分散測定器（偏波モード分散測定機構）、１０９は受光器、１１０はフィードバック回路、１１１はコントローラ（制御機構）である。また、１１２は光ファイバ１０５の入力パルス、１１３は入力光パルス１１２のＴＥまたはＴＭ偏波成分、１１４は入力光パルス１１２のＴＭまたはＴＥ偏波成分、１１５は光ファイバ１０５の出力光パルス、１１６は出力光パルス１１５のＴＥまたはＴＭ偏波成分、１１７は出力光パルス１１５のＴＭまたはＴＥ偏波成分である。
【００１９】
一般に、光ファイバにおける偏波モード分散は、図２に示すような波長依存性を示す。これは、ある波長の光信号が偏波モード分散を生じた場合でも、高々１ｎｍ波長がずれれば、偏波モード分散が０になる波長が存在することを意味する。すなわち、光信号の波長を合わせるだけで、偏波モード分散を０にできる。
【００２０】
従って、光ファイバ１０５の送信側に光信号の波長を変える波長可変機構を配置し、光ファイバ１０５の受信側に光信号の偏波モード分散を測定する偏波モード分散測定機構を配置し、偏波モード分散の測定値の絶対値が最小となるように波長可変機構を制御機構で制御することで、可変偏波モード分散付与装置を用いなくても、偏波モード分散が実質的に０になる。
【００２１】
光信号の波長を変える波長可変機構としては、光信号を発生する光源の発振波長を変える機構や、一旦発生した光信号の波長を後に変える機構など、種々の機構がある。
【００２２】
本例では、波長可変機構として、半導体レーザ１０１の発振波長を環境温度により変える機構を採用している。一般に、半導体レーザ１０１は周囲の環境温度が変化することにより、それが発生する連続光の波長が変化する特性を持っている。温度調節器１０２は半導体レーザ１０１の周囲の環境温度を変化させる機能を有しており、例えば、環境温度を１０°Ｃ変えることで、半導体レーザ１０１の発振光波長を１ｎｍ変化させることができる。
【００２３】
光ファイバ１０５の送信側においては、光信号送信機１００にて、半導体レーザ１０１の環境温度をコントローラ１１１の制御下で温度調節器１０２により変え、半導体レーザ１０１が発生する連続光を光変調器１０３で変調して、光ファイバ１０５に対する入力光パルス１１２とする。入力光パルス１１２の波長は半導体レーザ１０１の環境温度により変化するが、２つの偏波成分１１３、１１４間には遅れも進みも付与されない。
【００２４】
入力光パルス１１２は光ファイバ１０５を伝搬し、その途中で、偏波モード分散を受ける。
【００２５】
光ファイバ１０５の受信側においては、光信号受信装置１０６にて、光ファイバ１０５を伝搬してきた出力光パルス１１５を光カプラ１０７で分岐し、分岐した一方の光信号を受光器１０９で受光して受信処理に供する。偏波モード分散測定器１０８は分岐したもう一方の光信号の偏波モード分散を測定し、フィードバック回路１１０を通してコントローラ１１１に測定結果を与える。
【００２６】
コントローラ１１１は偏波モード分散測定器１０８における偏波モード分散の測定値の絶対値が最小となるように温度調節器１０２を調整する。この温度調節により、半導体レーザ１０１は光ファイバ１０５で偏波モード分散が殆ど生じない波長で発振し、偏波モード分散が実質的に０となる波長を選んで光ファイバ１０５に光信号を伝搬させることとなる。従って、光ファイバ１０５を伝搬してきた出力光パルス１１５においては、２つの偏波成分１１６、１１７間に実質的に遅れも進みも生じない。偏波モード分散の測定値の絶対値が最小となるように温度調節器１０２を調整することには、当然ながら、偏波モード分散の測定値を０にすることも含まれる。
【００２７】
ここで、図２の偏波モード分散の波長依存性を見れば、ゼロクロス付近の勾配が急峻なので、光信号の波長を変えて偏波モード分散を完全に０に収斂させることは、必ずしも容易ではない。しかしながら、実際上は、偏波モード分散が１ビットの幅（４０Ｇｂ／ｓであれば２５ｐｓ）の１／１０程度であれば、波形劣化は殆ど無視できる。従って、ビットレートが４０Ｇｂ／ｓの光ファイバ伝送システムであれば、偏波モード分散を±２．５ｐｓ以内に収斂させれば良いことになり、この程度は容易に実現できる。
【００２８】
温度調節器１０２をコントローラ１１１で制御して半導体レーザ１０１の波長を変える場合、一般には、偏波モード分散の測定値の正負と半導体レーザ１０１の温度を変化させる方向（昇温方向か降温方向）との関係が判らないので、最初は温度を任意の方向に任意の値だけ変え、その結果得られる偏波モード分散の測定値の変化方向と変化量を見て温度の変化方向と変化量を補正し、以後、同様の補正を偏波モード分散が例えば±２．５ｐｓ以内になるように繰り返すと良い。
【００２９】
フィードバック回路１１０の構成例を図７に示す。図７は図５に準じたものであり、偏波モード分散測定器１０８の測定結果を偏波モード分散測定結果送信機１１８を用いて光信号に直し、サーキュレータ１１９によって光ファイバ１０５を光信号受信装置１０６側から光信号送信機１００側へ逆方向に伝搬する。コントローラ１１１は光信号送信機１００側にあり、偏波モード分散の測定結果はさらに別のサーキュレータ１２０によってコントローラ１１１に入力され、その測定結果をもとに温度調節器１０２が制御される。
【００３０】
上述のように、図１の構成においては、偏波モード分散測定装置１０８における偏波モード分散の測定値の絶対値が最小となるように、半導体レーザ１０１の温度調節器１０２をコントローラ１１１で制御する。この構成により、複雑かつ高価な可変偏波モード分散付与装置を用いることなく、光信号受信装置１０６において、偏波モード分散のない、従って波形劣化のない良質な光信号を得ることができる。
【００３１】
上述した実施例では、光信号の波長可変機構として半導体レーザ１０１の温度調節器１０２を用いたが、これに限定されず、種々の波長可変機構を用いることができる。例えば、光源の発振波長を変える機構として、分布帰還（ＤＢＲ）型の半導体レーザ（参考文献：石井他”Ｂｒｏａｄ　ｒａｎｇｅ　（３４ｍｍ）　ｑｕａｓｉ−ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　ｔｕｎｉｎｇ　ｉｎ　ｓｕｐｅｒ−ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ−ｇｒａｔｉｎｇ　ＤＢＲ　ｌａｓｅｒ”，　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ，　ｖｏｌ．　３０，　ｐｐ．１１３４−１１３５，　１９９４）　を用いることができる。これは、中心の活性層の両端面に特定の波長の光のみを反射させるグレーティングを設け、グレーティングに注入する電流値を変えて屈折率を変化させることで反射波長を変え、その結果半導体レーザの発振波長を変化させるものである。
【００３２】
【発明の効果】
以上の説明から判るように、本発明によれば、可変偏波モード分散付与装置を必要としない、安価な波長可変型偏波モード分散抑制装置を提供することができ、光信号受信装置において、偏波モード分散のない、従って波形劣化のない良質な光信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る波長可変型偏波モード分散抑制装置の構成を示す図。
【図２】偏波モード分散の波長依存性を示す図。
【図３】偏波モード分散を説明する図。
【図４】従来の技術を示す図。
【図５】図４中のフィードバック回路の構成例を示す図。
【図６】可変偏波モード分散付与装置の構成を示す図。
【図７】図１中のフィードバック回路の構成例を示す図。
【符号の説明】
１００　光信号送信機
１０１　半導体レーザ
１０２　温度調節器（波長可変機構）
１０３　光変調器
１０５　光ファイバ
１０６　光信号受信装置
１０７　光カプラ
１０８　偏波モード分散測定器（偏波モード分散測定機構）
１０９　受光器
１１０　フィードバック回路
１１１　コントローラ（制御機構）
１１２　入力光パルス
１１３　入力光パルスのＴＥまたはＴＭ偏波成分
１１４　入力光パルスのＴＭまたはＴＥ偏波成分
１１５　出力光パルス
１１６　出力光パルスのＴＥまたはＴＭ偏波成分
１１７　出力光パルスのＴＭまたはＴＥ偏波成分
１１８　偏波モード分散測定結果送信機
１１９、１２０　サーキュレータ
【図１】
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【図２】
2004055871.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004055871.tif 000006
【図５】
2004055871.tif 000007
【図６】
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【図７】
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