(57)【要約】【課題】波長分割多重伝送の伝送特性を簡単な構成で改善する。【解決手段】光送信器１２−１〜１２−ｎは、それぞれ異なる波長λ１〜λｎの信号光を出力する。光送信器１２−１〜１２−ｎから出力される各信号光は、波長に依存し時間的に変動する複屈折性を具備する複屈折ファイバ１４−１〜１４−ｎを介して、ＷＤＭ（波長分割多重）多重装置１６に入力する。多重装置１６は、複屈折ファイバ１４−１〜１４−ｎから入力する信号光を波長空間で多重し、多重された信号光を偏波スクランブラ１８に印加する。偏波スクランブラ１８は、発振器２０から出力される所定周波数の駆動信号により駆動されて、多重装置１６からの多重信号光の偏波をスクランブルする。偏波スクランブラ１８の出力光は、光伝送路２２を伝搬して、光受信装置２４に入力する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる信号波長の信号光を出力する複数の光送信器（１２−１〜１２−ｎ；３２−１，３２−３，３２−５）と、
それぞれが互いに独立に時間的に変動する複屈折性を具備する複数の複屈折光伝送媒体であって、当該複数の光送信器から出力される各信号光の偏波を変動させる複数の複屈折光伝送媒体（１４−１〜１４−ｎ、３４−１，３４−３，３４−５）と、
当該複数の複屈折光伝送媒体（１４−１〜１４−ｎ）から出力される各信号光を多重する多重装置（１６，３６ａ）と、
当該多重装置（１６，３６ａ）から出力される光の偏波をスクランブルする偏波スクランブラ（１８，３８ａ）
とを具備することを特徴とする光送信装置。
【請求項２】
当該複数の複屈折光伝送媒体（１４−１〜１４−ｎ、３４−１，３４−３，３４−５）のそれぞれが、波長に依存する複屈折性を具備する請求項１に記載の光送信装置。
【請求項３】
当該複数の複屈折光伝送媒体（１４−１〜１４−ｎ、３４−１，３４−３，３４−５）のそれぞれが、分散等化ファイバからなる請求項１に記載の光送信装置。
【請求項４】
更に、当該多重装置（３６ａ）と当該偏波スクランブラ（３８ａ）との間に配置される、波長に依存し時間的に変動する複屈折性を有する第２の複屈折光伝送媒体（５０ａ）を具備する請求項１に記載の光送信装置
【請求項５】
互いに異なる信号波長の信号光を生成し、
生成される各信号光をそれぞれ別の複屈折光伝送媒体（１４−１〜１４−ｎ）を伝送させることにより、各信号光の偏波を互いにランダムに変動させ、
当該各複屈折光伝送媒体（１４−１〜１４−ｎ）から出力される各信号光を多重し、
多重された信号光の偏波を一括してスクランブルする
ことを特徴とする光送信方法。
【請求項６】
当該複数の複屈折光伝送媒体のそれぞれが、分散等化ファイバからなる請求項５に記載の光送信方法。
【請求項７】
更に、偏波スクランブルの前に、多重された各信号光を、波長に依存し時間的に変動する複屈折性を有する第２の複屈折伝送媒体を伝送させる請求項５に記載の光送信方法。
【請求項８】
互いに異なる信号波長の信号光を生成し、
各信号光の偏波を互いにランダムに変動させ、
各信号光の偏波を一括してスクランブルする
ことを特徴とする光送信方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ伝送システムにおける光送信装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ伝送システムでは、光ファイバ伝送路上での偏波変動の影響を軽減する必要があり、そのために、光送信装置に偏波スクランブラを装備することが知られている（例えば、特開平９−１４９００６号公報及びこれに対応する米国特許５８４１５５７号公報参照）。
【０００３】
上記公報に記載の構成では、信号光毎、又は複数の信号光を合波したグループ毎に偏波スクランブラを配置し、各偏波スクランブラの出力光を合波して、光ファイバ伝送路に出力する。チャネル又はグループ毎に偏波スクランブル周波数を相違させるか、又は、偏波スクランブルの偏光方位を相違させる（上記公開公報の図４及び段落００３５〜００３８、並びに、図６及び段落００３８〜００４３参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来例では、チャネル毎に偏波スクランブラが必要になる。偏波スクランブルの周波数を相違させるために、異なる周波数の駆動回路が必要になる、また、異なる偏光方向で偏波をスクランブルために、偏波保持の光伝送線を用意する必要がある。これらは、光送信装置を高価なものにし、サイズを大きくしてしまう。
【０００５】
本発明は、より簡略化された構成で同等以上の偏波スクランブル効果が得られる光送信装置及び方法を提示することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光送信装置は、互いに異なる信号波長の信号光を出力する複数の光送信器と、それぞれが互いに独立に時間的に変動する複屈折性を具備する複数の複屈折光伝送媒体であって、当該複数の光送信器から出力される各信号光の偏波を変動させる複数の複屈折光伝送媒体と、当該複数の複屈折光伝送媒体から出力される各信号光を多重する多重装置と、当該多重装置から出力される光の偏波をスクランブルする偏波スクランブラとを具備することを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る光送信方法は、互いに異なる信号波長の信号光を生成し、生成される各信号光をそれぞれ別の複屈折光伝送媒体を伝送させることにより、各信号光の偏波を互いにランダムに変動させ、当該各複屈折光伝送媒体から出力される各信号光を多重し、多重された信号光の偏波を一括してスクランブルすることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る光送信方法は、互いに異なる信号波長の信号光を生成し、各信号光の偏波を互いにランダムに変動させ、各信号光の偏波を一括してスクランブルすることを特徴とする。
【０００９】
【実施例】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【００１０】
図１は、本発明の第１実施例の概略構成ブロック図を示す。本実施例の光送信装置１０は、ｎ台の光送信器１２−１〜１２−ｎを具備する。光送信器１２−１〜１２−ｎは、それぞれ異なる波長λ１〜λｎの信号光を出力する。本実施例では、光送信器１２−１〜１２−ｎから出力される信号光の偏波方向は、互いに同じであっても、異なってもよい。
【００１１】
光送信器１２−１〜１２−ｎから出力される各信号光は、波長に依存し且つ時間的に変動する複屈折性を具備する複屈折ファイバ１４−１〜１４−ｎを介して、ＷＤＭ（波長分割多重）多重装置１６に入力する。波長に依存し且つ時間的に変動する複屈折性を具備する複屈折ファイバ１４−１〜１４−ｎとしては、具体的には、光伝送路で累積する波長分散を等化する目的で使用される、いわゆる分散等化ファイバがある。
【００１２】
波長分散の等化を目的とする分散等化ファイバは、長手方向に分布した波長分散を具備し、その長さを調節することで、付与する波長分散量を調節できる。分散等化を目的とするファイバはまた、長手方向を光軸とする複屈折媒体でもあり、光信号の偏波状態が伝搬と共に変化する。また、温度変動及び圧力変動等に起因して、分散等化ファイバの複屈折性は、時間と共に変動する。本実施例では、分散等化ファイバの、波長に依存し、且つ時間的に変動する複屈折性を利用する。
【００１３】
多重装置１６は、複屈折ファイバ１４−１〜１４−ｎから入力する信号光を波長空間で多重し、多重された信号光を偏波スクランブラ１８に印加する。
【００１４】
偏波スクランブラ１８は、発振器２０から出力される所定周波数ｆ０の駆動信号により駆動されて、多重装置１６からの多重信号光の偏波をスクランブルする。駆動信号の周波数ｆ０は、数十ｋＨｚ乃至数十ＭＨｚである。偏波スクランブラ１８の出力光は、光伝送路２２を伝搬して、光受信装置２４に入力する。
【００１５】
本実施例では、光送信器１２−１〜１２−ｎと多重装置１６との間に複屈折ファイバ１４−１〜１４−ｎを挿入しているので、仮に、光送信器１２−１〜１２−ｎの出力する信号光の偏波方向が全て同じであっても、複屈折ファイバ１４−１〜１４−ｎの波長に依存し時間的に変動する複屈折性により、多重装置１６の入力段階では、各信号光の偏波方向がランダムになる。この結果、偏波スクランブラ１８に入力する各波長λ１〜〜λｎの信号光の偏波方向がランダムになり、偏波スクランブル後でも、そして光伝送路２２上でも、一般に各信号光の偏波方向は互いに異なる。互いに一定の偏光方向にあることを条件とする相互作用が大幅に低減し、このような相互作用に起因する伝送特性の劣化を防止できる。
【００１６】
本実施例では、単一の偏波スクランブラ１８で各信号光の偏波を一括してスクランブルしながらも、個々の波長の信号光の偏波を個別にスクランブルしたのと同等の効果を得ることができる。
【００１７】
上述の公報に記載の構成では、光送信器と偏波スクランブラとの間を偏波保存光伝送媒体及び偏波保存光学部品で光学的に接続する必要があったが、本実施例では、そのような偏波保存光伝送媒体及び偏波保存光学部品は不要になる。これにより、本実施例では、光送信端局のコストを大幅に低減できる。
【００１８】
図２は、信号波長を奇数番目の波長からなるグループと、偶数番目の波長からなるグループに分ける場合の光送信装置の実施例の概略構成ブロック図を示す。図２では、６波長を、波長λ１，λ３，λ５からなる奇数波長グループと、波長λ２，λ４，λ６からなる偶数波長グループに分けている。勿論、これ以上の数の信号波長であってもよい。
【００１９】
本実施例の光送信装置３０は、６台の光送信器３２−１〜３２−６を具備する。光送信器３２−１〜３２−６７は、それぞれ異なる波長λ１〜λ６の信号光を出力する。本実施例では、光送信器３２−１〜３２−６から出力される信号光の偏波方向は、互いに同じであっても、異なってもよい。
【００２０】
光送信器３２−１，３２−３，３２−５から出力される各信号光は、複屈折ファイバ１４−１〜１４−ｎと同様の、波長に依存し時間的に変動する複屈折を具備する複屈折ファイバ３４−１，３４−３，３４−５を介して、ＷＤＭ（波長分割多重）多重装置３６ａに入力する。
【００２１】
多重装置３６ａは、複屈折ファイバ３４−１，３４−３，３４−５から入力する信号光を波長空間で多重し、多重された信号光を偏波スクランブラ３８ａに印加する。
【００２２】
偏波スクランブラ３８ａは、発振器４０ａから出力される周波数ｆａの駆動信号により駆動されて、多重装置３６ａからの多重信号光の偏波をスクランブルする。駆動信号の周波数ｆａは、数十ｋＨｚ乃至数十ＭＨｚである。偏波スクランブラ３８ａの出力光は、ＷＤＭ多重装置４２に入力する。
【００２３】
他方、光送信器３２−２，３２−４，３２−６から出力される各信号光は、複屈折ファイバ１４−１〜１４−ｎと同様の、波長に依存し時間的に変動する複屈折を具備する複屈折ファイバ３４−２，３４−４，３４−６を介して、ＷＤＭ（波長分割多重）多重装置３６ｂに入力する。
【００２４】
多重装置３６ｂは、複屈折ファイバ３４−２，３４−４，３４−６から入力する信号光を波長空間で多重し、多重された信号光を偏波スクランブラ３８ｂに印加する。
【００２５】
偏波スクランブラ３８ｂは、発振器４０ｂから出力される周波数ｆｂの駆動信号により駆動されて、多重装置３６ｂからの多重信号光の偏波をスクランブルする。駆動信号の周波数ｆｂは、数十ｋＨｚ乃至数十ＭＨｚである。周波数ｆｂは、周波数ｆａと等しくてもよい。偏波スクランブラ３８ｂの出力光は、ＷＤＭ多重装置４２に入力する。
【００２６】
ＷＤＭ多重装置４２は、偏波スクランブル３８ａ，３８ｂの出力光を多重する。ＷＤＭ多重粗衣内４２で多重されたλ１〜λ６の信号光は、光伝送路４４を伝搬して、光受信装置４６に入力する。
【００２７】
図２に示す実施例でも、光送信器３２−１＝３２−６と多重装置３６ａ，３６ｂの間に複屈折ファイバ３４−１〜３４−６を配置しているので、偏波スクランブラ３８ａ，３８ｂによる偏波スクランブルの前に、各信号光の偏波方向がランダムになっている。この結果、光伝送路４４上でも、各信号光の偏波方向がランダムになっており、互いに一定の偏光方向にあることを条件とする相互作用が大幅に低減し、このような相互作用に起因する伝送特性の劣化を防止できる。
【００２８】
同じ偏波方向の複数の信号光を多重し、その多重光の偏波をスクランブルする場合と、隣接する波長間では偏波方向を直交させて複数の信号光を多重し、その多重光の偏波をスクランブルする場合、本実施例のように、波長に依存し時間的に変動する複屈折を具備する複屈折ファイバをそれぞれ透過した複数の信号光を多重し、その多重光の偏波をスクランブルする場合との３つのケースについて、Ｑ値を測定した。実験系として周回伝送路を使い、７３００ｋｍ伝送後の３２波長多重信号のうち、中央の１波長（ｃｈ１８）のＱ値を測定した。測定毎に伝送路の偏波状態を変化させ、１０回の測定の平均値を採用した。従って、この測定結果は、システムの時間変動による伝送特性の変化も含むものになっている。
【００２９】
図３は、その測定結果を示す。縦軸はＱ値を示す。５０は、隣接する波長間では偏波方向を直交させて複数の信号光を多重し、その多重光の偏波をスクランブルする場合の平均測定Ｑ値を示す。５２は、同じ偏波方向の複数の信号光を多重し、その多重光の偏波をスクランブルする場合の平均測定Ｑ値を示す。５４は、図１に示す装置構成で偏波をスクランブルした場合の平均測定Ｑ値を示す。本実施例でも、隣接波長間で偏波を直交させた場合と同程度以上のＱ値を得られることが分かる。
【００３０】
同様の実験系で偏波スクランブラ１８を使用する場合と使用しない場合とで、長時間、伝送特性を測定し、伝送特性（Ｑ値）の平均値と標準偏差を比較した。偏波スクランブラ１８を使用することにより、平均Ｑ値が０．２ｄＢ改善し、標準偏差が０．２ｄＢ以上小さくなった。
【００３１】
図４は、ｃｈ２，ｃｈ６，ｃｈ１３，ｃｈ１８，ｃｈ３０についての平均Ｑ値の測定結果を示し、図５は、ｃｈ２，ｃｈ６，ｃｈ１３，ｃｈ１８，ｃｈ３０についての標準偏差の測定結果を示す。図４の横軸はチャネル番号（波長）を示し、横軸は平均値Ｑ値（ｄＢ）を示す。図５の横軸は、チャネル番号（波長）を示し、縦軸は標準偏波を示す。白丸が偏波スクランブラ１８をオンにしたときの測定結果を示し、三角が偏波スクランブラ１８をオフにしたときの測定結果を示す。
【００３２】
図１に示す実施例において、ＷＤＭ多重装置１６と偏波スクランブラ１８の間に複屈折ファイバを挿入してもよい。また、図２に示す実施例に対しても同様に、複屈折ファイバを追加してもよい。挿入された複屈折ファイバは複数の信号光で共用されるので、全体として複屈折ファイバの長さを短くすることができる。
【００３３】
図６は、図２に示す実施例に複屈折ファイバを追加した実施例の概略構成ブロック図を示す。図２に示す実施例と同じ構成要素には同じ符号を付してある。図６では、ＷＤＭ多重装置３６ａと偏波スクランブラ３８ａの間に複屈折ファイバ５０ａが挿入され、ＷＤＭ多重装置３６ｂと偏波スクランブラ３８ｂの間に複屈折ファイバ５０ｂを挿入されている。挿入された複屈折ファイバ５０ａ，５０ｂは複数の信号光で共用されるので、複屈折ファイバ３４−１〜３４−６の長さを短くでき、結果として、使用される複屈折ファイバ３４−１〜３４−６，５０ａ，５０ｂの総長さを全体として短くすることができる。
【００３４】
複屈折ファイバ１４−１〜１４−ｎ，３４−１〜３４−６，５０ａ，５０ｂの目的は、偏波スクランブラに入力する各信号の偏波を互いにランダムにすることにある。この目的に対して、  複屈折ファイバ１４−１〜１４−ｎ，３４−１〜３４−６，５０ａ，５０ｂの複屈折性は、波長に依存し、且つ、時間的に変動するのが好ましい。
【００３５】
但し、複屈折ファイバ１４−１〜１４−ｎの複屈折性は、互いに独立に時間に対して変動するものであればよく、波長に依存するものなくてもよい。これにより、各複屈折ファイバ１４−１〜１４−ｎの出力において各信号の偏波がランダムになりうるからである。勿論、複屈折ファイバ１４−１〜１４−ｎの複屈折性が波長に依存すれば、各信号の偏波は更にランダムになる。これは、複屈折ファイバ１４−１〜１４−ｎ，３４−１〜３４−６についても、同様である。
【００３６】
複屈折ファイバ５０ａ，５０ｂの複屈折性が、時間的には変動するものの、波長依存性を有しない場合、複屈折ファイバ５０ａ，５０ｂでは、各波長の信号光の偏波状態の相対的な関係が保存されることになる。この場合、偏波スクランブラ３８ａ，３８ｂの入力段階での各信号光の偏波のランダム性は、専ら、複屈折ファイバ３４−１〜３４−６により達成されることになり、複屈折ファイバ５０ａ，５０ｂを挿入した意味がなくなる。逆に、複屈折ファイバ５０ａ，５０ｂの複屈折性が、波長依存性を有するが、時間的に変動しない場合、各信号光の偏波状態の相対的な関係には、波長依存性に応じた差異が生じ得るが、この差異が時間的に安定したものになるので、各信号光の偏波状態をランダムにする目的の達成に寄与できない。従って、複屈折ファイバ５０ａ，５０ｂの複屈折性は、波長に依存し、且つ時間的に変動する必要がある。
【００３７】
【発明の効果】
以上の説明から容易に理解できるように、本発明によれば、少数の偏波スクランブラで伝送特性を改善できる。信号光を多重するまでに偏波保存光伝送媒体も偏波保存光デバイスも必要なくなるので、光送信装置を安価に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の概略構成ブロック図である。
【図２】本発明の第２実施例の概略構成ブロック図である。
【図３】同一偏波で多重する場合、直交偏波で多重する場合、及び図１に示す実施例の場合についてＱ値を測定した結果を示す。
【図４】偏波スクランブラ１８を使用する場合と使用しない場合の、Ｑ値の測定結果である。
【図５】偏波スクランブラ１８を使用する場合と使用しない場合の、標準偏差の測定結果である。
【図６】第２実施例に、波長に依存し時間的に変動する複屈折性を具備する複屈折ファイバを追加した変更実施例の概略構成ブロック図である。
【符号の説明】
１０：光送信装置
１２−１〜１２−ｎ：光送信器
１４−１〜１４−ｎ：複屈折ファイバ
１６：ＷＤＭ（波長分割多重）多重装置
１８：偏波スクランブラ
２０：発振器
２２：光伝送路
２４：光受信装置
３０：光送信装置
３２−１〜３２−６：光送信器
３４−１〜３４−６：複屈折ファイバ
３６ａ，３６ｂ：ＷＤＭ（波長分割多重）多重装置
３８ａ，３８ｂ：偏波スクランブラ
４０ａ，４０ｂ：発振器
４２：ＷＤＭ多重装置
４４：光伝送路
４６：光受信装置
５０ａ，５０ｂ：複屈折ファイバ
【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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