(57)【要約】　　　（修正有）【課題】光ファイバ通信システムにおいて、偏波モード分散（ＰＭＤ）測定を行い、伝送信号におけるＰＭＤに時間依存性があっても、ＰＭＤ障害を推定することを可能にする。【解決手段】ステップ３５１では、光ファイバによって、複数の周波数帯域の光信号を伝送する。ステップ３５２では、複屈折に起因するＰＭＤの影響が大きい、送信機から十分に遠い受信機位置において、各光帯域の偏光を、そのスペクトル幅にわたって測定する。ステップ３５３では、測定された偏光パラメータから、関連する偏光状態を判定する。ステップ３５４では、パラメータを計算して、各測定帯域毎に、光ファイバ経路に沿ったＰＭＤ障害を求める。【選択図】図３ｂ
2004138615.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　光信号経路に沿った偏波モード分散障害を求めるための方法であって、
　前記光信号経路を介してある周波数帯域の光信号を伝送するステップと、
　掃引局部発振器を備える位相感知ヘテロダイン検波器を用いて、前記光信号経路に沿ったある位置において、前記周波数帯域にわたる前記光信号の偏光を測定するステップと、
　前記偏光から前記光信号に関連した偏光状態を求めるステップと、及び
　前記偏光状態に関連したパラメータを計算して、前記偏波モード分散障害を求めるステップとを含む、方法。
【請求項２】
　前記パラメータがポアンカレ球上の円弧の長さである、請求項１の方法。
【請求項３】
　前記円弧の長さから回転角を求めるステップをさらに含む、請求項２の方法。
【請求項４】
　前記回転角を前記周波数帯域で割ることによって、前記偏波モード分散によって誘発される遅延を求めるステップをさらに含む、請求項３の方法。
【請求項５】
　前記円弧の重心によって、前記周波数帯域の偏光度が求められる、請求項３の方法。
【請求項６】
　パワースペクトル密度関数を用いて、前記重心が求められる、請求項５の方法。
【請求項７】
　確率密度関数を用いて、前記パラメータの平均が求められる、請求項１の方法。
【請求項８】
　前記平均を用いて、回転角を求める、請求項７の方法。
【請求項９】
　前記回転角を前記周波数帯域で割ることによって、偏波モード分散によって誘発される遅延を求めるステップをさらに含む、請求項８の方法。
【請求項１０】
　前記偏光が、平均パラメータを求めるために前記周波数帯域について、１回より多く測定される、請求項１の方法。
【請求項１１】
　前記ヘテロダイン検波器が、ジョーンズベクトルを用いたヘテロダイン偏光計である、請求項１の方法。
【請求項１２】
　光ファイバリンクにおける偏波モード分散障害を求めるためのシステムであって、
　前記光ファイバリンクに光学的に結合されたレーザ光源と、
　前記光ファイバリンクに光学的に結合されて、前記レーザ光源から送信される信号を受信する受信機と、
　前記光ファイバリンクに光学的に結合されて、前記信号の偏光を測定するヘテロダイン偏光計と、及び
　前記ヘテロダイン偏光計に結合されて、前記偏波モード分散障害を計算するプロセッサとを含む、システム。
【請求項１３】
　前記ヘテロダイン偏光計が、ジョーンズベクトルを用いたヘテロダイン偏光計である、請求項１２のシステム。
【請求項１４】
　前記プロセッサによって、前記光ファイバリンクに関して偏波モード分散によって誘発される遅延がさらに計算される、請求項１２のシステム。
【請求項１５】
　前記プロセッサによって、ある周波数帯域に関する前記偏波モード分散障害が計算される、請求項１２のシステム。
【請求項１６】
　前記プロセッサによって、ある周波数帯域に関する偏光度がさらに計算される、請求項１２のシステム。
【請求項１７】
　前記偏波モード分散障害による遅延を補償するために、偏波モード分散障害補償器をさらに含む、請求項１４のシステム。
【請求項１８】
　前記偏波モード分散障害補償器が複屈折要素を含む、請求項１２のシステム。
【請求項１９】
　前記プロセッサによって、前記光ファイバリンクに関する平均偏波モード分散障害が計算される、請求項１５のシステム。
【請求項２０】
　前記平均偏波モード障害を用いて、偏波モード分散によって誘発される遅延が計算される、請求項１９のシステム。
【請求項２１】
　前記平均偏波モード障害が、ポアンカレ球上の円弧の長さから推定される、請求項１９のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、コヒーレントスペクトル解析から偏波モード分散（ＰＭＤ）測定を行うためのシステム及び方法に関する。
【０００２】
　関連出願の相互参照
　本出願は、本出願の譲受人により所有され、参照により本明細書に組み込まれる、Szafraniecによる「Method and Apparatus for a Jones Vector Based Heterodyne Optical Polarimeter」と題する、同じ日に出願された同時継続出願の特許文献１に関連する。
【背景技術】
【０００３】
　伝送品質の評価は、光ファイバ通信システムの重要な側面である。伝送品質に関する従来技術の評価は、検出された一連のディジタル情報が、パリティチェックまたは誤り訂正コードのような情報と共に伝送された実際の値に対する関数関係を利用して比較される、電子的検出によって実施される。しかしながら、誤り検出では、伝送エラーの発生源または原因が示されない。制限された受信パワー、色分散効果、低い光学Ｓ／Ｎ比、偏波モード分散（ＰＭＤ）、及び非線形性効果を含む多くの要因によって、伝送エラーが生じる可能性がある。ＰＭＤは２０Ｇbits／ｓを超えるデータレートで情報を伝送する光ネットワークに対して主要なエラー源となることが予想されるので、ＰＭＤの問題がとりわけ重要である。従って、ＰＭＤを測定し、個別の狭帯域波長分割多重（ＤＷＤＭ）チャネルに対するＰＭＤまたはＰＭＤ障害の影響を判定することが重要である。ＰＭＤとＰＭＤ障害とを区別することが重要である。ＰＭＤは、光リンクの複屈折を表わし、一方、ＰＭＤ障害は、ＤＷＤＭチャネルまたは周波数帯域に対する複屈折の影響を表わしている。周波数帯域を構成する全ての光周波数が、主に同じ偏光状態でリンクの全体にわたって伝搬する場合には、ＰＭＤが大きくても、ＰＭＤ障害を生じさせることはできない。
【０００４】
　ＰＭＤは、偏光状態の異なる光が、単一モード光ファイバのような光学媒体を異なる伝搬速度で通ることによって生じる、時間的パルス歪みを表す。ＰＭＤは、ファイバ長と共に増大する光ファイバの複屈折によって生じる。複屈折が大きいほど、ＰＭＤも大きくなり、波長及びファイバ長と共に偏光状態の変化も急速になる。従って、ＰＭＤを求める典型的な方法には、波長による偏光状態の進展の解析も必要になる。ＰＭＤによって誘発される遅延は、下記のように定義される：
　τ＝△θ／２π△ν　（１）
ここで、△θはポアンカレ球における回転角であり、△νは△θを生じさせた光周波数のスパンである。稼働中のネットワークにおいてＰＭＤを求めるためには、データを伝送するＤＷＤＭシステムの単一チャネルまたは周波数帯域の幅にわたって、偏光状態の解析を実施する必要がある。従って、スペクトル幅は、周波数帯域間隔に関連している。現在の国際電気通信連合（ＩＴＵ）グリッドは、１００ＧＨｚまたは０．８ｎｍに設定されており、周波数帯域の間隔のさらなる短縮が計画されている。これには、スペクトル選択性の高い、偏光状態の測定を実施することが必要になる。
【特許文献１】米国特許出願第１０／２７１，０４８号（代理人整理番号：１００２０８４４）
【非特許文献１】Westbrook他著、「Wavelength sensitive polarimeter for multichannel polarization and PMD monitoring」、OFC2002、pp．257-259
【非特許文献２】Roundas他著、「Coherent heterodyne frequency-selective polarimeter for error signal generation in higher-order PMD compensators」、OFC2002、pp．299-301
【非特許文献３】N.Kikuchi著、「Analysis of signal degree of polarization degradation used to control signal for optical polarization mode dispersion compensation」、Journal of Lightwave Technology、２００１年、第１９巻、第４号、pp．480-486
【非特許文献４】H.Sunnerud他著、「A Comparison Between Different PMD Compensation Techniques」、Journal of Lightwave Technology、２００２年３月、第３０巻、第３号、pp．368-378
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
　非特許文献１には、ファイバグレーティング技術に基づく波長選択性偏光計が開示されている。このアプローチの欠点は、現在のグレーティング技術では、約０．０１ｎｍの分解能に制限されるという点である。非特許文献２には、局部発振器（ＬＯ）偏光状態の順次スイッチングを必要とするストークスベクトル測定に基づくヘテロダイン偏光計が開示されている。ヘテロダイン偏光計によれば、高分解能が提供される可能性があるが、非特許文献２によって開示された技術は、古典的な強度に基づいた偏光計に似ており、ヘテロダイン信号によって提供される位相情報を利用しない。従って、偏光状態の順次スイッチングを必要とする。これにより、偏光状態が時間に依存するシステムでは、誤った測定値が生じる可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
　本発明による方法及びシステムによれば、光ネットワークにおけるＰＭＤの大きさをその場で求めることが可能になり、ＰＭＤが時間依存性であっても、伝送信号におけるＰＭＤ障害を推定することが可能になる。ＰＭＤ障害の推定は、個別ＤＷＤＭチャネルまたは周波数帯域において伝送されるデータ品質判定の際の助けとなり、同時にＰＭＤ効果を最小限に抑えるために利用されるＰＭＤ補償器にフィードバック信号を供給する際の助けにもなる。これらの方法は、一般に、単一のＤＷＤＭ周波数帯域内またはＤＷＤＭシステムの一組の周波数帯域内における偏光状態の進展に基づく。本発明の目的上、「周波数帯域」という用語は、ＤＷＤＭチャネルの任意の一部分（適正または不適正な一部分）を表すために使用される。
【発明の効果】
【０００７】
　本発明による方法及びシステムによれば、光ネットワークにおけるＰＭＤの大きさをその場で求めることが可能になり、ＰＭＤが時間依存性であっても、伝送信号におけるＰＭＤ障害を推定することが可能になる。ＰＭＤ障害の推定は、個別ＤＷＤＭチャネルまたは周波数帯域において伝送されるデータ品質判定の際の助けとなり、同時にＰＭＤ効果を最小限に抑えるために利用されるＰＭＤ補償器にフィードバック信号を供給する際の助けにもなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
　本発明によれば、ヘテロダインビート項の直接位相測定を用いて、偏光状態を推定する選択性の高いヘテロダイン偏光計が概して使用される。使用されるヘテロダイン偏光計は、上述の参照により本明細書に組み込みまれる特許文献１に詳細に説明されているような位相感知光ヘテロダイン検波器とすることができる。代案として、例えば、非特許文献２によって説明されているようなヘテロダイン偏光計を利用して、本発明に従って、十分な周波数選択性でもってストークスベクトルを求めることもできるが、偏光状態の順次スイッチングが必要である。
【０００９】
　偏光状態を表わし、図１においてポアンカレ球１００に示されている、２つのパラメータα及びψは、一般に、ジョーンズベクトルを用いたヘテロダイン偏光計によって求められる。偏光状態は、ジョーンズベクトルによって下記のように記述される。
【００１０】
【数１】
2004138615.tif 000003
【００１１】
　偏光状態の記述は、ジョーンズベクトルを用いたヘテロダイン偏光計からの同じパラメータα及びψを利用して、正規化ストークスベクトルＰによって次のように書き直すことが可能である。
【００１２】
【数２】
2004138615.tif 000004
【００１３】
　正規化ストークスベクトルＰは、単位半径のポアンカレ球における任意のポイントの位置決めが可能な位置ベクトルとみなすことができる。偏光度を表すストークスベクトルの第４のパラメータが省略されている点に留意されたい。方程式（３）は、図１にデカルト座標ｘ、ｙ、及びｚで示された偏光状態を定義しており、図１のポアンカレ球１００のような単位ポアンカレ球における円弧長に対応するパラメータを表すのに有用である。例えば、非特許文献２に記載されたようなヘテロダイン偏光計から、正規化ストークスベクトルを得ることも可能であるという点に留意されたい。
【００１４】
　偏光状態は、例えば、１００ＧＨｚのＩＴＵグリッドに関連した周波数帯域のような、比較的狭い周波数範囲にわたって、主偏光状態によって定義される回転軸を備えたポアンカレ球１００上における円弧を辿る（トレースする）こととみなすことができる。偏光状態のこの挙動は、一次ＰＭＤとしても知られる波長非依存ＰＭＤに関する特性である。ＰＭＤが増すと、主偏光状態によって定義される回転軸が、波長依存性となり、ポアンカレ球１００のまわりを移動するため、ポアンカレ球１００上において辿られる経路が、より複雑になる。一般に、ここでなされるように、回転軸を１００ＧＨｚの単一ＩＴＵグリッドに対してほぼ固定されたものとみなすのは、適正な仮定であるが、より複雑に進展した偏光状態を取り扱うことが可能である。これには、ポアンカレ球１００上において辿られる経路１１０を細分化して、それぞれ、主偏光状態によって定義されるほぼ固定された回転軸を備えるより短い円弧１１５、１１６、及び１１７にすることが必要になる。実際には、これは、方程式（６）に従って、連続偏光測定から主偏光状態を求めることによって達成され得る。
【００１５】
　回転角△θによって、ＰＭＤの測度が提供され、対応するＰＭＤによって誘発される遅延は、本発明に従って方程式（１）から求められる。上述のように、方程式（１）における△νは、偏光状態の測定が実施される光周波数の範囲を表わしている。本発明によれば、ヘテロダイン効果によって、大きなダイナミックレンジが提供されるので、小さい光信号を扱うことが可能になる。小さい光信号は、一般に、例えば、非ゼロ復帰またはゼロ復帰変調を表わした典型的な光スペクトルの末端に生じる。従って、△νは、スペクトルのピークよりかなり（２０〜４０ｄＢ）下方で測定され得る。
【００１６】
　図２を参照すると、円弧２２２の長さは、複屈折軸である回転軸２１０に対する偏光状態の位置によって決まる。円弧２２２の長さによって、ＰＭＤ障害の測度が提供される。ＰＭＤ障害は、ある偏光状態を有する特定の光チャネルにおいて観測される偏光分散である。円弧２２２の長さは、高速偏光状態と低速偏光状態の相対的光路長を調整することによって、複屈折補償を行うＰＭＤ補償器（図５参照）を制御する、フィードバック信号として使用され得る。
【００１７】
　円弧２２２の長さは、一般には、端点Ｐ１とＰＮとの間の距離ではない。Ｐ１とＰＮとの間の距離は、それらの間にある大きい円の部分長によって与えられる。円弧２２２は、点Ｐ１、Ｐ２、．．．、ＰＮを含むものとみなされ、各点Ｐｉ＝（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）は、方程式（３）によるデカルト座標で示されている。角度α及びψは、一般に、上述のジョーンズベクトルを用いたヘテロダイン偏光計から出力される。
【００１８】
　円弧２２２の長さは、一般に、円弧２２２を形成する個々の点Ｐ１、Ｐ２、．．．、ＰＮ間の距離を合計することによって概算される。ポアンカレ球１００の半径が１であるため、点Ｐ１、Ｐ２、．．．、ＰＮの選択に適した選択基準は、点間の距離が、例えば、０．０１〜０．１の範囲といった、小さい１の小数であることである。（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）と（ｘｉ＋１，ｙｉ＋１，ｚｉ＋１）がそれぞれのデカルト座標である、点ＰｉからＰｉ＋１までの距離は、距離の公式を用いて下記のように概算される：
　ｄｉ＝（（ｘｉ−ｘｉ＋１）２＋（ｙｉ−ｙｉ＋１）２＋（ｚｉ−ｚｉ＋１）２）１／２　（４）
そして、ＰＭＤ障害の測度である円弧２２２の近似長Ｌは、下記によって得られる。
【００１９】
【数３】
2004138615.tif 000005
【００２０】
　円弧２２２に対する回転角△θを求めるために、主偏光状態によって決まる回転軸を見つけることが必要になる。回転ベクトル軸または複屈折軸は、ポアンカレ球２００の表面上における原点からそれぞれの座標までの単位ベクトルとみなすことが可能な、例えば、点Ｐ１、ＰＮ／２、ＰＮといった、円弧２２２を構成する任意の３つの異なる点によって画定される平面に直交している。従って、主偏光状態に沿って配置される回転ベクトル軸は、下記のクロス乗積から求められ得る。
【００２１】
【数４】
2004138615.tif 000006
【００２２】
これは、正規化後、次のようになる（ハットは単位ベクトルであることを表す）
【００２３】
【数５】
2004138615.tif 000007
【００２４】
　図２に示されるような角度Γは、一般に、主偏光状態ハットＸを有する、ポアンカレ球２００上に円弧２２２を形成する点Ｐ１．．．ＰＮによって表される偏光状態に関するハットＸとハットＰ１のクロス乗積から求められ得る。角度Γは、円弧２２２のどの点についても固定されているという点に留意されたい。これによって、偏光進展の円弧２２２に対応する半径ｒを下記のように求めることが可能になる。
【００２５】
【数６】
2004138615.tif 000008
【００２６】
　回転角△θは、円弧２２２に対しており、それぞれハットＸから点Ｐ１及びＰＮまで延び、円弧２２２の平面内にある、長さｒの２つのベクトルを作成することによって、明示的に求められ得る。必要な２つのベクトルは、以下の式により与えられる。
【００２７】
【数７】
2004138615.tif 000009
【００２８】
　２つのベクトルの正規化ドット積によって、ｃｏｓ△θが与えられ、ここで△θは、作成による２つのベクトル間の角度である。そして、回転角△θは、下記によって与えられる。
【００２９】
【数８】
2004138615.tif 000010
【００３０】
　ｓｉｎΓは、方程式（８）によって与えられ、そしてＰＭＤは、方程式（１）によって求められる。
【００３１】
　非特許文献３に開示されるように、ＰＭＤ補償器に対するフィードバック信号として使用され得る円弧長以外の別のパラメータは、偏光度（ＤＯＰ）である。光信号のＤＯＰは、ＰＭＤによって生じる波形劣化度を反映しており、従って、ＤＯＰ低下量は、ＰＭＤによって生じる信号パルス歪みの量に対応する。
【００３２】
　特定チャネルがＰＭＤによる影響をより強く受ける場合、そのチャネルの偏光度は、その光周波数が、主として、ＤＯＰ≒１を必要とする単一偏光状態にあるチャネルの偏光度よりも低い。ＤＯＰは、光スペクトル及びその周波数帯域にわたる偏光状態の分布に密接に関連している。光スペクトル及びそのスペクトルにわたる偏光状態の分布は、両方とも、掃引局部発振器を用いる位相感知ヘテロダイン偏光計によって測定され、位相感知ヘテロダイン偏光計は特許文献１に説明されており、特許文献１は参照により組み込まれる。光スペクトルは、パワースペクトル密度関数ρ（ν）によって表されるが、偏光状態の分布は、例えば、ポアンカレ球２００で表され得る。ＤＯＰは、ポアンカレ球２００の表面上の円弧２２２の重心によって定義されることが可能であり、ポアンカレ球２００の中心からその重心までの距離に等しい。重心がポアンカレ球２００の中心に位置する場合、円弧２２２は、大きな円になり、ＤＯＰはゼロになる。同様に、単一チャネルのスペクトルにおける全周波数が、同じ偏光状態を有する場合、重心は、ポアンカレ球２００の表面にあり、ＤＯＰ＝１になる。
【００３３】
　分りやすくするため、上記では、パワー分布が均一であるものと仮定された。非均一スペクトルの場合、重心の決定には、パワースペクトル密度関数ρ（ν）が含まれる必要がある。ポアンカレ球２００の円弧２２２は、周波数νによってパラメータ化されることができ、ここで、ν＝ν０＋γｉである。従って、円弧２２２は、方程式（３）のストークスベクトルＳを形成する関数ｘ（ν）、ｙ（ν）、ｚ（ν）によってパラメータ的に表され得る。関数ｘ（ν）、ｙ（ν）、ｚ（ν）は、０°直線偏光成分、４５°直線線形成分、及び直円偏光成分に関するストークスベクトルの正規化成分を表す。重心座標ｘ０、ｙ０、ｚ０は、下記のように個別のデカルト座標を計算することによって求められ得る：
【００３４】
【数９】
2004138615.tif 000011
【００３５】
ここで、ＤＷＤＭチャネルのスペクトル幅に対して積分が実施される。従って、ＤＯＰは、下記によって与えられる：
　ＤＯＰ＝（ｘ０２＋ｙ０２＋ｚ０２）１／２　（１３）
【００３６】
　ＰＭＤを正確に求めるためには、回転角△θの信頼できる推定値を得るため、長い円弧を備えることが望ましい。本発明による一実施形態では、任意の周波数帯域における信号の偏光を制御して、円弧長が確実に最小値に近くならないようにする。その周波数帯域における信号の偏光は、一般に、ポアンカレ球２００の基準フレームにおいて、互いに対して９０°をなす状態間で順次スイッチされる。
【００３７】
　一般に、主として同じ光ネットワークによって伝送される複数のＤＷＤＭ周波数帯域は、相関のないランダムな偏光状態を有する。偏光状態がランダムであるため、偏光の進展に関する円弧長は、個々の偏光状態が対応する主偏光状態にどれほど近いかによって変動する。ランダム偏光状態に関する予測円弧長を知ることによって、回転角△θを求めることが可能になる。
【００３８】
　図３ａを参照すると、値ζを有するランダム偏光状態の確率ρ（ζ）は、乗法定数内のｓｉｎζに等しく、ポアンカレ球３００上の円３１０の半径に等しい。円３１０は、２αに等しい特定の値を有する全ての偏光状態によって形成される（方程式（２）及び（３）を参照されたい）。主偏光状態によって、図３ａに示されるような軸３２０が画定される場合、ランダム偏光状態が主偏光状態である確率は、ゼロに近づくが、最もあり得る偏光は、ζ＝π／２を有する。ポアンカレ球３００上の円弧長は、角度ζによっても表され得る。ポアンカレ球３００上の円弧長Ｌ（ζ）は、円３１０の半径ｓｉｎζに比例し、△θｓｉｎζに等しい。ここで、△θは、複屈折軸３２０のまわりにおける回転角である。
【００３９】
　確率密度関数ρ（ζ）及び円弧長Ｌ（ζ）に関する関数が与えられると、円弧長の予測値は、下記から求められ得る。
【００４０】
【数１０】
2004138615.tif 000012
【００４１】
ここで、バーＬは円弧長に関する平均値または予測値である。Ｌ（ζ）及びρ（ζ）に代入すると、次のようになる。
【００４２】
【数１１】
2004138615.tif 000013
【００４３】
その結果、次のようになる。
【００４４】
【数１２】
2004138615.tif 000014
【００４５】
　平均円弧長は、個々の円弧長の平均としても計算され得る。個々の円弧長は、単一ＤＷＤＭ周波数帯域に関して上述の方法を利用して求められ得る。従って、平均長バーＬは、下記のように求められ得る。
【００４６】
【数１３】
2004138615.tif 000015
【００４７】
　ここで、Ｍの測定ＤＷＤＭ周波数帯域について、平均が計算される。△θについて、方程式（１６）及び（１７）を組み合わせると、次のようになる。
【００４８】
【数１４】
2004138615.tif 000016
【００４９】
　方程式（１８）では、円弧の平均長から回転角△θを概算し、従って平均ＰＭＤ障害からＰＭＤを推定する。全ての長さＬｊは、上述の同じスペクトル幅△νに関して測定されるものと仮定する。次に、方程式（１）を用いて、ＰＭＤが求められる。
【００５０】
　本発明の実施形態によれば、測定周波数が、その測定が相関していないことを保証するのに十分なほど低い場合、Ｍの周波数帯域を測定する代わりに、単一周波数帯域に対してＭの測定を実施することが可能である。これは、偏光状態のワンダーをもたらす、ある程度の複屈折のワンダーが光ネットワークに常に存在することを想定している。複屈折のワンダーの典型的な発生源は、温度のような環境の変動である。
【００５１】
　図３ｂには、光信号経路に沿ったＰＭＤ及びＰＭＤ障害を求めるための本発明による実施形態が示されている。ＰＭＤ障害が、一般に、周波数帯域毎に異なり、一般に、各周波数帯域に、異なるＰＭＤ障害が関連することになるという点に留意されたい。ステップ３５１では、光ファイバによって、複数の周波数帯域の光信号が伝送される。複数の周波数帯域は、同調可能掃引レーザを利用して、または複数の異なるレーザ光源によって、順次発生され得る。単一周波数帯域は、レーザに直接強度変調を施すか、または一般に外部的に強度変調器を利用することにより生成され得る。ステップ３５２では、各光帯域の偏光が、複屈折、従って一次ＰＭＤが重大な影響である、送信機から十分に遠い受信機位置において、そのスペクトル幅にわたって測定される。ステップ３５３では、例えば、α及びψのような測定された偏光パラメータから、関連する偏光状態が判定される。ステップ３５４では、パラメータを計算して、各測定周波数帯域毎に、光ファイバ経路に沿ったＰＭＤ障害が求められる。次に、例えば、方程式（１８）及び（１）を利用して、ＰＭＤが計算される。
【００５２】
　図４には、本発明の実施形態による、一般にＰＭＤによって影響を受ける典型的な光ディジタル通信システムに関する簡易ブロック図が示されている。一般に約１．５５μｍで動作する同調可能レーザ光源４０５が、変調器ドライバ４１０によって駆動される変調器４１５に結合される。光ディジタル通信システムの典型的な実施において、一般に、２つ以上の同調可能レーザ光源が設けられている点に留意されたい。入力パルスは、一般に、低速偏波モードと高速偏波モードの両方に結合し、その結果、より長い伝送経路にわたってＰＭＤ歪を生じることになる。ＰＭＤ障害は、レーザ４０５の偏光状態に依存する。増幅器４２０、４２５、４３０、及び４３５は、光ファイバ経路４８０に沿って信号を増幅する。デマルチプレクサ４４０は、波長に基づいて、一般には多数のうちの１つである、受信機４４５に光信号を経路指定し、この受信機は、さらに、１．３μｍの自局内リンクに信号を中継し、そこから、信号は交換機４５５に進む。補正がなければ、受信機４４５における光信号は、一般に、光ファイバ経路に関連した複屈折に起因するＰＭＤによって損なわれることになる。光学ヘテロダイン偏光計４７５は、光ファイバ経路４８０によって進行する信号の偏光を測定するために、光ファイバ経路４８０に光学的に結合される。プロセッサ４９０は、光学ヘテロダイン偏光計４７５に結合される。プロセッサ４９０は、一般に、上述のＰＭＤ障害及びＰＭＤによって誘発される遅延を計算する。ＰＭＤによって誘発される遅延情報を用いて、ＰＭＤ補償器５１０を調整して、一次ＰＭＤ障害が除去される。代案として、ＰＭＤ障害情報を用いて、ＰＭＤを軽減するための電子ベースの方法を支援することもできる。
【００５３】
　図５には、例示的な単一段ＰＭＤ補償器５１０が示されている。信号５０５が、偏光コントローラ５０７から偏光ビームスプリッタ５２０に入射する。偏光ビームスプリッタ５２０は、信号を高速偏光状態信号５３０と低速偏光状態信号５４０に分割する。偏光状態信号５３０に関する光路長は、可動コーナキューブミラー５６５を用いて調節することが可能である。偏光状態信号５３０は、ビームスプリッタ５２５において偏光状態信号５４０と再結合され、この結合信号が、ファイバ５０６に送り出される。可動ミラー５６５を用いて、偏光状態信号５３０に関する光路長が調整され、偏光状態信号５３０が、上述のように本発明に従って求められる、ＰＭＤによって誘発される遅延τだけ遅延されることになる。従って、ＰＭＤ補償器５１０は、低速偏光状態信号５４０に対して、高速偏光状態信号５３０をＰＭＤによって誘発される遅延τだけ遅延させることによって、光ファイバの複屈折に起因する一次ＰＭＤ障害を除去する働きをする。必要に応じて、図４の光ディジタル通信システムが十分に線形であれば、理論的には、この通信システムにおける変調器４１５と受信機４４５との間のどこにでもＰＭＤ補償器５１０を挿入することができる。従って、ＰＭＤによって誘発される全遅延がτであれば、偏光状態信号５３０と５４０が、受信機４４５において「同相」になるように、変調器４１５において偏光状態信号５３０をあらかじめτだけ遅延させることができる。一般に、ＰＭＤ補償器５１０は、受信機４４５より前に挿入される。
【００５４】
　代案として、偏光ビームスプリッタを利用して、空間的に光波を直交偏光状態に分割する代わりに、波長板または偏波保存（ＰＭ）光ファイバのセクションの形をとる複屈折要素を利用することもできる。多段補償器を用いることにより、一次及び二次ＰＭＤの補償が可能になる。典型的なＰＭＤ補償技術の利点及び欠点については、例えば、非特許文献４に記載されている。
【００５５】
　本発明は、特定の実施形態に関連して説明されれたが、当該技術者には明らかなように、以上の説明に鑑みて、多くの代替案、修正案、及び変更案が明白になるであろう。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲の思想及び範囲内にある、係る他の代替案、修正案、及び変更案を全て網羅することを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明による座標系を備えたポアンカレ球を示す図である。
【図２】本発明によるポアンカレ球におけるある長さの円弧を辿る偏光状態を示す図である。
【図３ａ】ポアンカレ球において値ζを有するランダム偏光状態の確率ρ（ζ）が、本発明に従って、乗法定数内のｓｉｎζに等しいことを示す図である。
【図３ｂ】本発明による実施形態を示す図である。
【図４】本発明による実施形態を示す図である。
【図５】典型的な単一段ＰＭＤ補償器を示す図である。
【符合の説明】
【００５７】
100、200、300　ポアンカレ球
115〜117、222　円弧
210　回転軸
405　同調可能レーザ光源
445　受信機
475　光学ヘテロダイン偏光計
480　光ファイバ経路
490　プロセッサ
510　ＰＭＤ補償器
【図１】
2004138615.tif 000017
【図２】
2004138615.tif 000018
【図３ａ】
2004138615.tif 000019
【図３ｂ】
2004138615.tif 000020
【図４】
2004138615.tif 000021
【図５】
2004138615.tif 000022