(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される偏波多重光信号の偏波状態を制御する第１の偏波制御部と、前記第１の偏波制御部から出力された偏波多重光信号を２つの光信号に偏波分離する偏波分離部と、を備えた偏波分離装置において、
前記偏波分離部にて分離された２つの光信号のいずれか一方の分岐出力の偏波状態に基づいて偏波分離のための誤差信号を生成する直交関係モニタ部と、
前記誤差信号を用いて前記第１の偏波制御部を制御するための制御信号を生成する第１の駆動回路と、
前記第１の偏波制御部の入力側に挿入され、前記誤差信号を用いて入力される偏波多重光信号の偏波直交関係を補償するＰＤＬ（Ｐｏｌａｒｏｚａｔｉｏｎ  Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  Ｌｏｓｓ）補償部と、
を備えたことを特徴とする偏波分離装置。
【請求項２】
前記ＰＤＬ補償部は、
入力される偏波多重光信号の偏波状態を制御する第２の偏波制御部と、
前記第２の偏波制御部の出力に基づいてＰＤＬによる伝送損失が支配的な偏波軸に直交する軸方向あるいはそれらの両軸方向に対する損失量を可変するＰＤＬ可変制御部と、
前記直交関係モニタ部から出力される誤差信号を用いて前記第２の偏波制御部および前記ＰＤＬ可変制御部を制御するための制御信号を生成する第２の駆動回路と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の偏波分離装置。
【請求項３】
前記偏波分離部の出力端と前記直交関係モニタ部との間に、前記偏波分離された光信号の一部を分岐した分岐出力を用いて光キャリア付近の周波数帯に含まれる光出力を抽出する狭帯域光フィルタをさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載の偏波分離装置。
【請求項４】
前記偏波多重光信号として低速のディザー信号が予め重畳された光信号が入力される場合に、前記直交関係モニタ部は、該低速のディザー信号を検出する手段を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の偏波分離装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一つに記載の偏波分離装置と、
前記偏波分離装置から出力される２つの光信号をそれぞれ受信する受信器と、
を備えたことを特徴とする光受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば超高速・長距離伝送システムなどに適用される光受信装置に関するものであり、特に、伝送信号として用いられる偏波多重光信号の高精度な偏波分離を可能とする偏波分離装置および当該偏波分離装置を備えた光受信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、４０Ｇｂｐｓ以上の情報を、単一波長を用いて伝送する場合に、偏波直交多重方式が有効であることが知られている。例えば、異なる４０Ｇｂｐｓの信号で変調された同一波長の２つの光信号を互いに直交する偏波で多重するようにすれば、８０Ｇｂｐｓの信号を１波長で伝送することができる。なお、一般的に、偏波直交多重信号を分離する際には偏波ビームコンバイナや偏波ビームスプリッタなどを用いて実現することができるが、伝送後の偏波状態は時間とともに変化するため、受信信号の偏波状態に基づいて偏波を分離する部が必要となる。
【０００３】
従来の光受信器では、第１の信号を含む光波と第２の信号を含む光波とが同一波長で偏波多重された偏波多重信号を伝送する際に、これらの２つの光波のうちの一方の光波に対して第３の信号を用いて変調するとともに、受信器側において光電気変換した第３の信号を制御信号として使用し、偏波分離前の偏波状態を制御するようにしている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３４４４２６号公報（第１図など）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に代表される従来技術では、以下に示すような問題点があった。
【０００６】
まず、超高速信号を用いた長距離伝送では、伝送路である光ファイバ中に生ずる偏波モード分散（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｍｏｄｅ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ：以下「ＰＭＤ」と略す）の影響により、光スペクトル上の各々の周波数成分では偏波多重信号間の直交性は保持されるものの、同一偏波成分における各周波数間の偏波関係が保持されずに受信されるので、偏波分離のための制御信号を得ることが困難であるといった問題点があった。
【０００７】
また、上記ＰＭＤとは異なる原理で発生する偏波依存性損失（Ｐｏｌａｒｏｚａｔｉｏｎ  Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  Ｌｏｓｓ：以下「ＰＤＬ」と略す）の影響を受ける場合には、偏波多重信号間の直交性が保持されずに受信されるので、分離後のクロストーク光が増大してしまうといった問題点があった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ＰＭＤの影響により各周波数間の偏波関係が崩れた場合であっても、偏波分離に必要な制御信号を効率良く得ることができる偏波分離装置および光受信装置を提供し、あるいは偏波分離に必要な制御信号を効率良く得るための偏波分離装置および光受信装置を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、ＰＤＬの影響により偏波直交関係が崩れた信号間の偏波を直交状態に戻すことを可能とする偏波分離装置および光受信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる偏波分離装置は、入力される偏波多重光信号の偏波状態を制御する偏波制御部と、前記偏波制御部から出力された偏波多重光信号を２つの光信号に偏波分離する偏波分離部と、を備えた偏波分離装置において、前記偏波分離部にて分離された２つの光信号のいずれか一方の分岐出力を用いて光キャリア付近の周波数帯に含まれる光出力を抽出する狭帯域光フィルタと、前記抽出された光信号の偏波状態に基づいて偏波分離のための誤差信号を生成する直交関係モニタ部と、前記直交関係モニタ部から出力される誤差信号を用いて前記偏波制御部を制御するための制御信号を生成する駆動回路と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明にかかる偏波分離装置によれば、偏波分離された２つの光信号のいずれか一方の分岐出力を用いて光キャリア付近の周波数帯に含まれる光出力を狭帯域光フィルタにて抽出するとともに、抽出された光出力の偏波状態に基づいて偏波多重光信号の偏波状態を制御するための制御信号を生成するようにしているので、ＰＭＤの影響により各周波数間の偏波関係が崩れた場合であっても、偏波分離に必要な制御信号を効率良く得ることができるという効果を奏する。
【００１２】
また、本発明にかかる偏波分離装置によれば、偏波分離された２つの光信号のいずれか一方の分岐出力の偏波状態に基づいて偏波分離のための誤差信号を生成するとともに、生成された誤差信号を用いて入力される偏波多重光信号の偏波直交関係を補償するようにしているので、ＰＤＬの影響により偏波直交関係が崩れた信号間の偏波を元の直交状態に戻すことが可能となるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明にかかる偏波分離装置および光受信装置の好適な実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に示す各実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる光受信装置の構成を示す図である。同図に示す光受信装置は、伝送路１に接続される偏波制御部２と、偏波制御部２の出力を入力信号とする偏波分離部３と、偏波分離部３によって分離された一方の光信号を受信する光受信器（ＲＸ１）６と、分離された他方の光信号を受信する光受信器（ＲＸ２）７と、偏波分離部３からのいずれかの出力（図１の例では、光受信器６への出力を使用）の分岐出力を入力信号とする狭帯域光フィルタ８と、狭帯域光フィルタ８の出力を入力信号とする直交関係モニタ部５と、直交関係モニタ部５の出力を入力信号とする駆動回路４と、を備えるように構成されている。
【００１５】
なお、図１の構成において、偏波制御部２、偏波分離部３、狭帯域光フィルタ８、直交関係モニタ部５および駆動回路４の各構成部は、伝送路１から入力される偏波多重光信号の偏波を分離するための偏波分離装置として機能する。また、これらの構成部のうち、狭帯域光フィルタ８、直交関係モニタ部５および駆動回路４は、偏波制御部２を制御するための帰還ループを構成している。
【００１６】
つぎに、図１に示した光受信装置の動作について説明する。偏波制御部２は、伝送路１から入力される偏波多重光信号に対して、偏波分離部３の光出力が受信されるべき光受信器６，７にそれぞれ所望の偏波成分が分離出力されるように、その偏波状態を制御する。狭帯域光フィルタ８は、偏波分離部３のいずれか一方の光信号（同図の例では光受信器６への出力）に対して、光キャリア付近の周波数帯に含まれる光出力を抽出して直交関係モニタ部５に出力する。直交関係モニタ部５は、狭帯域光フィルタ８によって抽出された光信号成分の検証を行い、偏波制御部２を制御するための誤差信号を生成して駆動回路４に出力する。駆動回路４は、直交関係モニタ部５から出力された誤差信号を用いて偏波制御部２を制御するための制御信号を生成出力する。
【００１７】
つぎに、偏波モード分散（ＰＭＤ）の影響を受けた光信号を高精度に分離することを特徴とする本実施の形態の原理について、図２−１および図２−２の各図面を参照して説明する。ここで、図２−１は、ＴＥモードに偏光した光信号１とＴＭモードに偏光した光信号２を偏波多重した状態の光スペクトルの概念を示す図であり、図２−２は、ＰＭＤの影響を受けた後の光スペクトルの概念を示す図である。
【００１８】
なお、伝送路１から入力される光信号は、図２−１に示すように、全ての周波数成分が同一偏波面（ＴＥ面）上にあるような光スペクトル（Ｋ１）を有する光信号１と、全ての周波数成分がＴＥ面に直交する偏波面（ＴＭ面）上にあるような光スペクトル（Ｋ２）を有する光信号２と、を含む偏波直交多重された光信号（偏波直交多重光信号）であるものとして説明する。また、伝送後の偏波状態を一意に決定することはできないが、便宜上、図２−１および図２−２に示す各ＴＥモードの軸および各ＴＭモードの軸は、伝送の前後で同一としている。なお、このように仮定しても、本実施の形態の原理を説明する上での一般性が失われることはない。
【００１９】
ＰＭＤの影響を受ける場合、図２−２に示すように、光信号１の光スペクトル成分（Ｋ１’）と光信号２の光スペクトル成分（Ｋ２’）との間では、各周波数成分における個々の直交関係は保持されるものの、周波数成分によって偏波回転に対する影響が異なるため、同一光信号内に存在する光信号１および光信号２の各周波数成分は同一偏波面上からずれた位置に存在する。
【００２０】
したがって、上記のような同一偏波面上からずれた周波数成分を有する偏波多重光を偏波分離する場合には、分離後に他信号光が漏れこむため、信号劣化が生じるとともに、偏波分離を行うための制御用の誤差信号においても信号劣化が生じることになる。
【００２１】
一方、図１のように構成された光受信装置（偏波分離装置）では、光受信装置の狭帯域光フィルタ８が、図２−２の破線部で示すような光信号のキャリア付近を抽出するフィルタ特性を有するとともに、光受信装置の直交関係モニタ部５が、抽出された光信号の偏波状態に基づいて偏波分離のための誤差信号を生成するので、生成された誤差信号には偏波軸（面）が多少ずれて受信される可能性のある他の周波数成分の影響を抑制することができ、偏波多重光信号に対する偏波分離を高精度に行うことができる。
【００２２】
なお、直交関係モニタ部５から駆動回路４に出力される誤差信号は、光信号のパワーや偏光度（Ｄｅｇｒｅｅ  ｏｆ  Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ：ＤＯＰ）等に基づいて生成することができる。また、低速のディザー信号が予め重畳された光信号からディザー信号成分を検出するような手法を用いるようにしてもよい。
【００２３】
以上説明したように、この実施の形態によれば、偏波分離された２つの光信号のいずれか一方の分岐出力を用いて光キャリア付近の周波数帯に含まれる光出力を狭帯域光フィルタにて抽出するとともに、抽出された光出力の偏波状態に基づいて偏波多重光信号の偏波状態を制御するための制御信号を生成するようにしているので、ＰＭＤの影響により各周波数間の偏波関係が崩れた場合であっても、偏波分離に必要な制御信号を効率良く得ることができる。
【００２４】
実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２にかかる光受信装置の構成を示すブロック図である。同図に示す光受信装置は、図１に示した実施の形態１の構成において、直交関係モニタ部５で得られた誤差信号に基づいて、崩れた偏波直交関係を補償するためのＰＤＬ補償部９を偏波制御部２の入力側に備えるように構成したことを特徴とする。このＰＤＬ補償部９は、偏波多重光信号が入力される偏波制御部１０と、偏波制御部１０の出力信号を入力とするＰＤＬ可変制御部１１と、直交関係モニタ部５で得られた誤差信号に基づいて偏波制御部１０およびＰＤＬ可変制御部１１をそれぞれ制御するための制御信号を生成する駆動回路１２と、を備えて構成される。このようなＰＤＬ補償部９が具備された結果、図１に示した光キャリア近傍の周波数成分に存在する信号成分を抽出する狭帯域光フィルタ８を省略することが可能となる。なお、その他の構成については、図１の構成と同一または同等であり、それらの構成部には同一符号を付して示している。
【００２５】
つぎに、偏波依存性損失（ＰＤＬ）の影響により偏波直交関係が崩れた信号間の偏波を直交状態に戻すことを特徴とする本実施の形態の原理について、図４−１〜図４−３の各図面を参照して説明する。ここで、図４−１は、伝送路中で直交関係にある光信号１と光信号２の光スペクトルの関係を示す図であり、図４−２は、ＰＤＬの影響により偏波の直交関係が崩れてしまった光信号１と光信号２の光スペクトルの関係を示す図であり、図４−３は、ＰＤＬ補償部で発生させる損失成分によって補償された光信号１と光信号２の光スペクトルの関係を示す図である。
【００２６】
例えば、図４−１に示すように、伝送路中の損失がＴＭ軸の方向に生起する（あるいは支配的な）場合、直交関係にあった光信号１と光信号２の光スペクトル（Ｍ１，Ｍ２）は、図４−２に示す光スペクトル（Ｍ１'，Ｍ２'）ように直交関係が崩れてくる。
【００２７】
一方、この実施の形態の光受信装置では、上述のようなＰＤＬ補償部９を備えており、ＰＤＬ補償部９は、図４−３に示すように、光スペクトルのＴＥ軸方向の成分に損失を与えるような補償制御を行う。このような補償制御を行うことで、図４−３に示す光スペクトル（Ｍ１''，Ｍ２''）ように、光信号１と光信号２の偏波関係を補償することができる。
【００２８】
なお、図４−１において、ＰＤＬ補償部９は、ＰＤＬによる伝送損失がＴＥ軸の方向に発生する場合に、このＴＥ軸に直交するＴＭ軸方向の成分のみに損失を与えるような補償制御を行うようにしているが、より高精度な偏波直交関係を得るために、ＴＭ軸方向だけでなく、ＴＥ軸方向に対する損失制御を併用するようにしてもよい。
【００２９】
また、図４−１とは異なり、ＰＤＬによる伝送損失がＴＥ軸の方向に発生する（あるいは支配的な）場合には、ＰＤＬ補償部９は、光スペクトルのＴＭ軸方向の成分のみ、あるいはＴＭ軸およびＴＥ軸の両方向に対する損失補償制御を行えばよい。
【００３０】
また、直交関係モニタ部５によって生成され、駆動回路４およびＰＤＬ補償部９の駆動回路１２に出力される誤差信号は、実施の形態１と同様に、光信号パワーや偏光度、あるいは光信号に予め重畳された低速のディザー信号に基づいて生成することが可能である。
【００３１】
以上説明したように、この実施の形態によれば、偏波分離された２つの光信号のいずれか一方の分岐出力の偏波状態に基づいて偏波分離のための誤差信号を生成するとともに、生成された誤差信号を用いて入力される偏波多重光信号の偏波直交関係を補償するようにしているので、ＰＤＬの影響により偏波直交関係が崩れた信号間の偏波を元の直交状態に戻すことが可能となる。
【００３２】
実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態３にかかる光受信装置の構成を示すブロック図である。同図に示す光受信装置は、図３に示した実施の形態２の構成において、偏波分離部３の出力端と直交関係モニタ部５との間に、実施の形態１にかかる図１の構成において示した狭帯域光フィルタ８を配するように構成したことを特徴とする。なお、実施の形態２の構成と同一あるいは同等である構成部には同一符号を付してその説明を省略するとともに、ここでは、実施の形態２と異なる動作についてのみ説明する。
【００３３】
図５において、伝送路中の偏波モード分散（ＰＭＤ）の影響が無視できない場合には、前述のように、光信号中の光スペクトル成分の偏波状態は周波数成分によって異なるため、偏波分離を行うための誤差信号は、偏波面（軸）が多少ずれて受信される可能性のある他の周波数成分の影響を受けることになる。
【００３４】
一方、図５のように構成された光受信装置（偏波分離装置）では、実施の形態１と同様に、狭帯域光フィルタ８が、光キャリア近傍の光信号を抽出し、直交関係モニタ部５は、抽出された光信号の偏波状態に基づいて偏波分離のための誤差信号を生成するので、偏波多重光信号に対する偏波分離を高精度に行うことができる。
【００３５】
なお、直交関係モニタ部５によって生成され、駆動回路４およびＰＤＬ補償部９の駆動回路１２に出力される誤差信号は、実施の形態１，２と同様に、光信号パワーや偏光度、あるいは光信号に予め重畳された低速のディザー信号に基づいて生成することが可能である。
【００３６】
以上説明したように、この実施の形態によれば、上述の実施の形態２の構成において、偏波分離された２つの光信号のいずれか一方の分岐出力を用いて光キャリア付近の周波数帯に含まれる光出力を抽出する狭帯域光フィルタを備えることとしたので、実施の形態２の効果に加え、偏波多重光信号に対する偏波分離を高精度に行うことができるという効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
以上のように、本発明にかかる偏波分離装置および光受信装置は、超高速・長距離伝送システムなどに適用され、偏波多重光信号を伝送信号とする偏波分離装置および光受信装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる光受信装置の構成を示す図である。
【図２−１】ＴＥモードに偏光した光信号１とＴＭモードに偏光した光信号２を偏波多重した状態の光スペクトルの概念を示す図である。
【図２−２】ＰＭＤの影響を受けた後の光スペクトルの概念を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態２にかかる光受信装置の構成を示す図である。
【図４−１】伝送路中で直交関係にある光信号１と光信号２の光スペクトルの関係を示す図である。
【図４−２】ＰＤＬの影響により偏波の直交関係が崩れてしまった光信号１と光信号２の光スペクトルの関係を示す図である。
【図４−３】ＰＤＬ補償部で発生させる損失成分によって補償された光信号１と光信号２の光スペクトルの関係を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態３にかかる光受信装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  伝送路
２，１０  偏波制御部
３  偏波分離部
４  駆動回路
５  直交関係モニタ部
６，７  光受信器（ＲＸ１，ＲＸ２）
８  狭帯域光フィルタ
９  ＰＤＬ補償部
１０  偏波制御部
１１  ＰＤＬ可変制御部
１２  駆動回路
【図１】
0004740793.tif 000002
【図２−１】
0004740793.tif 000003
【図２−２】
0004740793.tif 000004
【図３】
0004740793.tif 000005
【図４−１】
0004740793.tif 000006
【図４−２】
0004740793.tif 000007
【図４−３】
0004740793.tif 000008
【図５】
0004740793.tif 000009