(57)【要約】  【課題】  伝送路中での偏波擾乱の影響を受けることなく、従来実現が困難であった偏波変調信号の光ファイバ伝送を簡易な構成で容易に実現する。  【解決手段】  光送信機１００では、入力される２値のデータ信号をプリコーダ１２０で差動符号化した信号により光源１１０の出力光の偏波状態を偏波変調器１３０において変調して伝送路２００に送出する。光受信機３００では、伝送路１００からの入力光と該入力光を１ビット遅延させた光を光フィルタ３１０で得てこれを光受信回路３２０で光電変換するとともに差動合成させて前記データ信号を復調する。【選択図】  図１
2005123934.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される２値のデータ信号を差動符号化した信号により光源の出力光の偏波状態を変調して伝送路に送出し、該伝送路からの入力光と該入力光を１ビット遅延させた光を合波させて前記データ信号を復調することを特徴とする光通信方法。
【請求項２】
請求項１に記載の光通信方法において、
前記変調は、前記差動符号化した２値のデータを直交する２つの偏波状態に割り当てることにより行うことを特徴とする光通信方法。
【請求項３】
請求項１に記載の光通信方法において、
前記変調は、前記入力される２値のデータ信号を２回差動符号化してから直並列変換して２つの信号とし、且つ前記光源の光を偏波状態が直交する２つの光に分波し、該２つの光の一方を前記２つの信号の一方により位相変調し、前記２つの光の他方を前記２つの信号の他方を１／２シンボル遅延した信号により位相変調し、該両位相変調された２つの光を合波して前記伝送路に送出することを特徴とする光通信方法。
【請求項４】
前記変調は、前記入力される２値のデータ信号を２回差動符号化してから相補関係にある２つのデュオバイナリ信号に変換し、且つ前記光源の光を偏波状態が直交する２つの光に分波し、該２つの光の一方を前記２つのデュオバイナリ信号の一方により位相変調し、前記２つの光の他方を前記２つのデュオバイナリ信号の他方により位相変調し、該両位相変調された２つの光を合波して前記伝送路に送出することを特徴とする光通信方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１つに記載の光通信方法において、
前記光源として、前記２値のデータのシンボル周期に同期したパルス光を出力するパルス光源を使用することを特徴とする光通信方法。
【請求項６】
請求項１に記載の光通信方法において、
前記復調は、前記伝送路から入力する入力光をマッハツェンダ干渉計で１シンボル分の光路長差をもつ２つの相補な光とし、該相補関係にある光信号を電気信号に変換してその差分をとることを特徴とする光通信方法。
【請求項７】
請求項１に記載の光通信方法において、
前記復調を、前記伝送路からの入力光をヘテロダイン検波してから２つの偏波成分に分離して光電変換することにより２つの中間周波数信号を生成し、該各中間周波数信号を１ビット遅延検波した後に加算して前記データ信号を復調する復調方法に代えたことを特徴とする光通信方法。
【請求項８】
光源と、入力される２値のデータ信号を差動符号化するプリコーダと、該プリコーダの出力信号により前記光源の出力光の偏波状態を変調する偏波変調器とを具備することを特徴とする光送信機。
【請求項９】
請求項８に記載の光送信機において、
前記偏波変調器は、前記プリコーダにより差動符号化した２値のデータを前記光源の出力光の直交する２つの偏波状態に割り当てることを特徴とする光送信機。
【請求項１０】
請求項８に記載の光送信機において、
前記プリコーダは、入力される２値のデータを差動符号化する第１の差動符号化器と、該第１の差動符号化器の出力データを再度差動符号化する第２の差動符号化器と、該第２の差動符号化器の出力信号を直並列変換して２つの信号に分離する直並列変換器と、該直並列変換器の一方の出力信号を１／２シンボル遅延させる遅延器とを具備し、
前記偏波変調器は、前記光源の出力光が直交する２つの偏波成分に分離された各光を入力する第１および第２の位相変調器と、該第１および第２の位相変調器の出力光を合波する偏波合波器とを具備し、
前記第１の位相変調器は前記直並列変換器の他方の出力信号により前記光源の出力光の一方の偏波成分を位相変調し、前記第２の位相変調器は前記遅延器の出力信号により前記光源の出力光の他方の偏波成分を位相変調することを特徴とする光送信機。
【請求項１１】
請求項８に記載の光送信機において、
前記プリコーダは、入力される２値のデータを差動符号化する第１の差動符号化器と、該第１の差動符号化器の出力データを再度差動符号化して相補関係にある２つの信号を出力する第２の差動符号化器と、該第２の差動符号化器から出力する一方の信号をデュオバイナリ信号に変換する第１のデュオバイナリフィルタと、前記第２の差動符号化器から出力する他方の信号をデュオバイナリ信号に変換する第２のデュオバイナリフィルタとを具備し、
前記偏波変調器は、前記光源の出力光が直交する２つの偏波成分に分離された各光を入力する第１および第２の位相変調器と、該第１および第２の位相変調器の出力光を合波する偏波合波器とを具備し、
前記第１の位相変調器は前記第１のデュオバイナリフィルタの出力信号により前記光源の出力光の一方の偏波成分を位相変調し、前記第２の位相変調器は前記第２のデュオバイナリフィルタの出力信号により前記光源の出力光の他方の偏波成分を位相変調することを特徴とする光送信機。
【請求項１２】
光伝送路からの入力光と該入力光を１シンボル遅延させた光とが合波されるインパルス応答を持った光フィルタと、該光フィルタの出力光を光電変換する光受信回路とを具備することを特徴とする光受信機。
【請求項１３】
請求項１２に記載の光受信機において、
前記光フィルタはマッハツェンダ干渉計からなり、
前記光受信回路は該マッハツェンダ干渉計の２つの出力光を個別に光電変換する２つの受光器と、該両受光器の出力信号の差分を出力する差動回路とを具備することを特徴とする光受信機。
【請求項１４】
光伝送路からの入力光を該入力光と異なる周波数の光で合波してヘテロダイン検波する光合波器と、該光合波器の出力光の直交する偏波成分を分離する偏波分離器と、該偏波分離器からの一方の出力光を光電変換する第１の受光器と、前記偏波分離器からの他方の出力光を光電変換する第２の受光器と、前記第１の受光器の出力信号を検波する第１の１ビット遅延検波器と、前記第２の受光器の出力信号を検波する第２の１ビット遅延検波器と、該第１および第２の１ビット遅延検波器の出力信号を加算する加算器とを具備することを特徴とする光受信機。
【請求項１５】
請求項８乃至１１のいずれか１つに記載の光送信機と、請求項１２乃至１４のいずれか１つに記載の光受信機とを具備することを特徴とする光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏波状態に情報を重畳する光通信方法、光送信機、光受信機、および光通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光の偏波状態に情報を重畳する光通信方法（偏波変調方法）は光通信技術の黎明期から提案されており、信号エネルギーを有効に活用できる方法として主に空間伝送系で注目されてきた（例えば、非特許文献１，２）。また、光ファイバ通信方法においても、長距離伝送時等において非線形光学効果の影響を受けにくい方法として注目されてきた。図１３に偏波変調方法を用いた従来の光通信システムの基本構成を示す。
【０００３】
図１３において、光送信機１００の光源１１０からの出力光は、偏波変調器１３０において２つの直交する偏波状態に２値データがマッピングされ、偏波変調信号となる。ここで、２つの直交する偏波状態とは、ポアンカレ球上の対蹠点を示し、直交する直線偏波、逆回りの円偏波などが挙げられる。この偏波変調信号は光伝送路２００を伝搬され、光受信機３００に入力される。光受信機３００では、偏波分離器３４１で受信光を直交する２つの偏波に分離された後、それぞれ独立に受光器３４２，３４３に入力され、差動回路３４４でそれらの差をとることでもとのデータが復調される。
【０００４】
ところで、偏波変調方法を光ファイバ通信に適用する場合、ファイバ伝送中に生じる偏波面の変動（偏波面の回転ならびに直交する偏波間での位相差の発生）により、光受信機３００の偏波分離器３４１による分離が不十分となり、通信品質が時間的に変動してしまう。この偏波面の変動は機械的な振動や温度変化によって生じるものであり、その変化の速度は一般に光通信方法で用いられる情報伝送速度に対して十分に低い。
【０００５】
この問題を解決するために従来２つの方法が考えられている。第１の方法は図１４に示すように、受信機３００の前段部分に偏波コントローラ３４５を配置し、受信偏波状態を制御して良好な受信状態を保つものである（例えば、非特許文献２）。この場合、制御回路３４６において復調データ信号から偏波状態変動を推定し、その結果に基づいて偏波コントローラ３４５を制御するものである。
【０００６】
第２の方法は受信された信号から偏波状態を電気的な信号処理により推定するものである（図１５、例えば、非特許文献３）。この場合、受信された光信号を３分波器３４７で３分波して偏波分離器３４１ａ、３４１ｂに入力し、また1/4波長板３４８を介して偏波分離器３４１ｃに入力し、それぞれの偏波分離器３４１ａ，３４１ｂ，３４１ｃの出力を受光器３４２ａと３４３ａ、３４２ｂと３４３ｂ、３４２ｃと３４３ｃに入力し、それぞれの出力信号を差動回路３４４ａ〜３４４ｃにより差をることによって、偏波状態を特徴付けるストークスパラメータｓ１，ｓ２，ｓ３を抽出し、その値に基づいてストークスパラメータ演算回路３４９で電気的な信号処理により元のデータを復調するものである。
【非特許文献１】塚本、桑野、森永著「二つの偏光面を用いた差動位相変調／へテロダイン検波方式」、電子情報通信学会論文誌 B-I,vol.J77-B-I,No.10,pp.629-639,1994年10月
【非特許文献２】A.Fukuchi et a1., "Polarization Shift Keying-Direct Detection (PolSK-DD) Scheme for Fiber Nonlinear Effect Insensitive Communication System",Proc. ECOC92, pp.169-172, 1994.
【非特許文献３】S. Benedetto et al., "Direct Detection of Optical Digital Transmission Based on Polarization Shift Keying Modulation", IEEE JSAC, vol.13, No.3, pp.531-542,Apr. 1995.
【非特許文献４】T. Miyano et al., "Suppression of degradation induced by SPM/XPM + GVD in WDM transmission using a bit-synchronous intensity modulated DPSK Signal",in Technical Digest of the 5th Optoelectronics and Communications Conference (OECC), Paper 14D3-3, 2000.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
第１の方法の場合、偏波コントローラ３４５ならびに制御回路３４６が必要となり、回路規模が大きくなるとともに、コスト増大の要因となる。また、第２の方法の場合、回路構成が光学的ならびに電気的に複雑となり、高速伝送への適用が困難である。したがって、これら従来の方法は、いずれも実用的ではなく、現状で偏波変調方法は実用には供されていない。
【０００８】
本発明は、以上の問題を解決するため、簡易な方法で偏波変動の影響を受けることなく偏波変調信号を受信することが可能な光通信方法、光送信機、光受信機、および光通信システム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】
【０００９】
請求項１にかかる発明の光通信方法は、入力される２値のデータ信号を差動符号化した信号により光源の出力光の偏波状態を変調して伝送路に送出し、該伝送路からの入力光と該入力光を１ビット遅延させた光を合波させて前記データ信号を復調することを特徴とする。
請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の光通信方法において、前記変調は、前記差動符号化した２値のデータを直交する２つの偏波状態に割り当てることにより行うことを特徴とする。
請求項３にかかる発明は、請求項１に記載の光通信方法において、前記変調は、前記入力される２値のデータ信号を２回差動符号化してから直並列変換して２つの信号とし、且つ前記光源の光を偏波状態が直交する２つの光に分波し、該２つの光の一方を前記２つの信号の一方により位相変調し、前記２つの光の他方を前記２つの信号の他方を１／２シンボル遅延した信号により位相変調し、該両位相変調された２つの光を合波して前記伝送路に送出することを特徴とする。
請求項４にかかる発明は、前記変調は、前記入力される２値のデータ信号を２回差動符号化してから相補関係にある２つのデュオバイナリ信号に変換し、且つ前記光源の光を偏波状態が直交する２つの光に分波し、該２つの光の一方を前記２つのデュオバイナリ信号の一方により位相変調し、前記２つの光の他方を前記２つのデュオバイナリ信号の他方により位相変調し、該両位相変調された２つの光を合波して前記伝送路に送出することを特徴とする。
請求項５にかかる発明は、請求項１乃至４のいずれか１つに記載の光通信方法において、前記光源として、前記２値のデータのシンボル周期に同期したパルス光を出力するパルス光源を使用することを特徴とする。
請求項６にかかる発明は、請求項１に記載の光通信方法において、前記復調は、前記伝送路から入力する入力光をマッハツェンダ干渉計で１シンボル分の光路長差をもつ２つの相補な光とし、該相補関係にある光信号を電気信号に変換してその差分をとることを特徴とする。
請求項７にかかる発明は、請求項１に記載の光通信方法において、前記復調を、前記伝送路からの入力光をヘテロダイン検波してから２つの偏波成分に分離して光電変換することにより２つの中間周波数信号を生成し、該各中間周波数信号を１ビット遅延検波した後に加算して前記データ信号を復調する復調方法に代えたことを特徴とする。
請求項８にかかる発明の光送信機は、光源と、入力される２値のデータ信号を差動符号化するプリコーダと、該プリコーダの出力信号により前記光源の出力光の偏波状態を変調する偏波変調器とを具備することを特徴とする。
請求項９にかかる発明は、請求項８に記載の光送信機において、前記偏波変調器は、前記プリコーダにより差動符号化した２値のデータを前記光源の出力光の直交する２つの偏波状態に割り当てることを特徴とする。
請求項１０にかかる発明は、請求項８に記載の光送信機において、前記プリコーダは、入力される２値のデータを差動符号化する第１の差動符号化器と、該第１の差動符号化器の出力データを再度差動符号化する第２の差動符号化器と、該第２の差動符号化器の出力信号を直並列変換して２つの信号に分離する直並列変換器と、該直並列変換器の一方の出力信号を１／２シンボル遅延させる遅延器とを具備し、前記偏波変調器は、前記光源の出力光が直交する２つの偏波成分に分離された各光を入力する第１および第２の位相変調器と、該第１および第２の位相変調器の出力光を合波する偏波合波器とを具備し、前記第１の位相変調器は前記直並列変換器の他方の出力信号により前記光源の出力光の一方の偏波成分を位相変調し、前記第２の位相変調器は前記遅延器の出力信号により前記光源の出力光の他方の偏波成分を位相変調することを特徴とする。
請求項１１にかかる発明は、請求項８に記載の光送信機において、前記プリコーダは、入力される２値のデータを差動符号化する第１の差動符号化器と、該第１の差動符号化器の出力データを再度差動符号化して相補関係にある２つの信号を出力する第２の差動符号化器と、該第２の差動符号化器から出力する一方の信号をデュオバイナリ信号に変換する第１のデュオバイナリフィルタと、前記第２の差動符号化器から出力する他方の信号をデュオバイナリ信号に変換する第２のデュオバイナリフィルタとを具備し、前記偏波変調器は、前記光源の出力光が直交する２つの偏波成分に分離された各光を入力する第１および第２の位相変調器と、該第１および第２の位相変調器の出力光を合波する偏波合波器とを具備し、前記第１の位相変調器は前記第１のデュオバイナリフィルタの出力信号により前記光源の出力光の一方の偏波成分を位相変調し、前記第２の位相変調器は前記第２のデュオバイナリフィルタの出力信号により前記光源の出力光の他方の偏波成分を位相変調することを特徴とする。
請求項１２にかかる発明の光受信機は、光伝送路からの入力光と該入力光を１シンボル遅延させた光とが合波されるインパルス応答を持った光フィルタと、該光フィルタの出力光を光電変換する光受信回路とを具備することを特徴とする。
請求項１３にかかる発明は、請求項１２に記載の光受信機において、前記光フィルタはマッハツェンダ干渉計からなり、前記光受信回路は該マッハツェンダ干渉計の２つの出力光を個別に光電変換する２つの受光器と、該両受光器の出力信号の差分を出力する差動回路とを具備することを特徴とする。
請求項１４にかかる発明は、光伝送路からの入力光を該入力光と異なる周波数の光で合波してヘテロダイン検波する光合波器と、該光合波器の出力光の直交する偏波成分を分離する偏波分離器と、該偏波分離器からの一方の出力光を光電変換する第１の受光器と、前記偏波分離器からの他方の出力光を光電変換する第２の受光器と、前記第１の受光器の出力信号を検波する第１の１ビット遅延検波器と、前記第２の受光器の出力信号を検波する第２の１ビット遅延検波器と、該第１および第２の１ビット遅延検波器の出力信号を加算する加算器とを具備することを特徴とする。
請求項１５にかかる発明の光通信システムは、請求項８乃至１１のいずれか１つに記載の光送信機と、請求項１２乃至１４のいずれか１つに記載の光受信機とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、伝送路中での偏波擾乱の影響を受けることがなくなるので、従来実現が困難であった偏波変調信号の光ファイバ伝送を簡易な構成で容易に実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明では、光送信機においては、光源からの出力光に対して、プリコーダによって差動符号化されたデータ信号を用いて偏波変調器においてその偏波状態に情報を重畳され、光伝送路へと出される。光伝送路において信号光は、機械的振動や温度変化などによって偏波状態への擾乱を受けてしまうが、２値データに対する偏波状態の直交性はほぼ保たれている。ここで、データ伝送速度（＞１００Ｍｂｐｓ）に対して、擾乱の周波数は極めて低い（〜ｋＨｚ）ため、連続するシンボル間で受ける偏波の擾乱は同一であるとみなせる。このため、連続するシンボル間で相関を取ることにより、偏波変動の影響を受けることなく差動的に情報を復元することが可能となる。すなわち、光受信機において、１シンボル遅延させた信号と合波するインパルス応答を有する光フィルタに信号光を入力し、その出力を光検波器に入力することにより、情報を復調することが可能となる。
【００１２】
本発明において、偏波変調に関しては、差動符号化された２値データを２つの互いに直交する偏波状態（ポアンカレ球上の対鍍点）にマッピングすれば十分であり、直交する２つの直線偏波や互いに逆回りの２つの円偏波といった特定の状態にする必要は無い。
【００１３】
また、差動符号化された２値データを直並列変換して２分岐した後、一方を１ビット（２分の１シンボル）だけ遅延させ、これらの信号を偏波変調器に入力し、２つの直交する偏波状態に独立に位相変調を行うことによって偏波変調を行うこともできる。
【００１４】
さらに、差動符号化されたデータをデュオバイナリフィルタによってデュオバイナリ符号化し、この信号を偏波変調器に入力し、２つの直交する偏波状態に相補的に位相変調を行い、偏波変調を行うこともできる。
【００１５】
本発明において光源として、シンボルレートに応じたパルス光源を用いることも可能でありその際における変調方法は上述の各方法が利用可能である。
【００１６】
本発明における光フィルタとしては、１シンボル分の光路長差を有するマッハツェンダ干渉計が利用可能である。マッハツェンダ干渉計では光カプラ部に２つの相補的に出力が得られるため、それぞれを独立に光電変換し、その出力差をとることにより、より効率的な受信を行うことが可能となる。
【００１７】
本発明はコヒーレント光通信方法にも適用可能であり、光受信機において、伝送路からの入力光と周波数の異なる局部発振光源からの局部発振光とを合波し、これを偏波分岐器で分岐した後に受光器に入力し、出力として得られる中間周波数帯信号をそれぞれ１ビット遅延検波し、それらの和をとることにより復調を行うことができる。その際における変調方法は上述の各方法が利用可能である。
【実施例１】
【００１８】
図１に本発明の実施例１の光通信システムの構成を示す。光送信機１００は、光源１１０と、２値のデータ信号を差動符号化するプリコーダ１２０と、そのプリコーダ１２０により差動符号化した２値のデータを直交する２つの偏波状態に割り当てることにより光源１１０の出力光の偏波状態を変調させて光伝送路２００に送出する偏波変調器１３０から構成される。光受信機３００は、光伝送路２００からの出力光とその出力光を１ビット遅延させた光とを合波するインパルス応答を有する光フィルタ３１０と、その光フィルタ３１０からの出力光を光電変換する光受信回路３２０とから構成される。
【００１９】
以下、実施例１における変復調動作を説明する。プリコーダ１２０で差動符号化されたｎビット目のデータｄTnにより変調された偏波変調光電界Ｅ0nは、Jonesベクトルを用いて次式のように表すことができる。
2005123934.tif 000003
ここで電界振幅Ｅは信号光電力で規格化している。なお、ここでは直交する２つの直線偏波に情報を重畳する場合を想定しているが、他の場合についても同様である。
【００２０】
この偏波変調光は光伝送路２００の伝搬中に偏波の擾乱を受ける。この擾乱Ｍは、偏波面の回転と直交偏波成分間の位相差であり、以下のJones行列によって記述される。
2005123934.tif 000004
ここでθは回転角であり、φは位相差である。したがって、光受信機３００が受信する受信信号光Ｅ1nは次式となる。
2005123934.tif 000005
【００２１】
光フィルタ３１０として図２に示すような３dBカップラ３１１，３１３および１ビット遅延器３１２をもつマッハツェンダフィルタ（マッハツェンダ干渉計）を用いるとすると、その出力ＥMnは、
2005123934.tif 000006
となる。ここで連続する２ビット間で偏波擾乱に変化は無いと仮定している。また、±はマッハツェンダフィルタの２つの出力ポートに対応している。＋側の出力に対応する光強度Ｉ1nは、
2005123934.tif 000007
となり、伝送路中での偏波擾乱の影響を受けることなく差動的にデータが再生できていることが分かる。
【００２２】
一方、マッハツェンダフィルタの−側の出力に対応する光強度I2nは
2005123934.tif 000008
となり、情報データに関して相補的な強度が得られる。したがって、マッハツェンダフィルタの２つの出力Ｉ1n，I2nをそれぞれ独立の受光器３２１，３２２で受光検出し、差動回路３２３でそれらの出力差をとると、
2005123934.tif 000009
となり、より効率的な受信を行うことが可能となる。
【００２３】
図３に本実施例１における変復調動作例を示す。同図における各観測点(a)〜(e)の場所は図１に示しており、偏波状態の“Ｈ”および“Ｖ”は直線偏波での変調を想定して水平偏波と垂直偏波を示している。このように、差動符号化を行うことにより、データを再生できることが分かる。
【００２４】
図４に数値シミュレーションによる受信波形を示す。同図より偏波擾乱を受けている場合においても上式で説明した通り、良好に信号が受信できていることが分かる。
【実施例２】
【００２５】
図５に本発明の実施例２の光通信システムの構成を示す。本実施例２が実施例１と相違する点は、光送信機１００が、第１および第２の差動符号化器１２１，１２２、直並列変換回路１２３、および１／２シンボルの遅延器１２４を具備するプリコーダ１２０と、直交する偏波成分に独立した位相変調を行う第１および第２の位相変調器１３１，１３２および偏波合成器１３３を具備する偏波変調器１３０とから構成される点にある。本実施例２における光伝送路２００および光受信機３００は実施例１と同一である。
【００２６】
以下、図５と図６を用いて本実施例における変調動作を説明する。図６における各観測点(a)〜(e)の場所は図５に示す。第２の差動符号化器１２２の出力のデータ列は直並列変換回路１２３に入力され、２つのデータ列ｄｘ，ｄｙに分離される。偏波変調器１３０では、光源１１０からの入力光を直交する２つの偏波成分に等しく分割し、それぞれの偏波成分に対して位相変調器１３１，１３２でデータ列ｄｘ，ｄｙを用いて独立に位相変調（０，π）を行う。この際、データ列ｄｙによる変調タイミングを、遅延器１２４においてデータ列ｄｘによる変調タイミングに対して１／２シンボル（原データの１ビット）分だけ遅延させる。このように位相変調された２つの偏波光を偏波合成器１３３で合波することにより、１ビットごとに直交偏波成分間の位相差が変化する偏波変調信号を得ることができる。
【００２７】
ここで、変調時の信号帯域は各偏波成分の変調速度が１シンボルごとであることから、実施例１における変調に対して１／２と狭帯域にすることができる。図７に本実施例２における光スペクトルと受信波形（光受信回路３２０の差動出力のアイダイアグラム）を示す。同図より、本実施例２においても良好に信号が受信できていることが分かる。なお、本実施例２では変調時ならびに復調時に差動動作が必要になるため、プリコーダ１２０での差動符号化は２段にわたって行う必要がある。
【実施例３】
【００２８】
図８に本発明の実施例３の光通信システムの構成を示す。本実施例３が前記した実施例１，２と相違する点は、光送信機１００が、相補的な２出力を行う２重の差動符号化器１２１，１２２Ａ、およびデュオバイナリフィルタ１２５，１２６を具備するプリコーダ１２０と、直交する偏波成分に独立な位相変調を行う第１および第２の位相変調器１３１，１３２および偏波合成器１３３からなる偏波変調器１３０とから構成される点にある。
【００２９】
以下、図８と図９を用いて本実施例における変調動作を説明する。図９における各観測点(a)〜(e)の場所は図８に示す。差動符号化器１２２Ａの相補的な２出力はそれぞれデュオバイナリフィルタ１２５，１２６に入力され３値のデュオバイナリ信号となる。偏波変調器１３０では、光源１１０からの入力光を直交する２つの偏波成分に等しく分割し、それぞれの偏波成分に対して相補的なデュオバイナリ信号を用いて２つの位相変調器１３１，１３２で位相変調（-1/2π、０、1/2π）を行う。このように位相変調された偏波成分を偏波合成器１３３で合波することにより、１ビットごとに直交偏波成分間の位相差が変化する偏波変調信号を得ることができる。
【００３０】
ここで、変調時の信号帯域はデュオバイナリ信号を用いていることから、実施例１における変調に対して１／２と狭帯域にすることができる。図１０に本実施例における光スペクトルと受信波形（光受信回路３２０の差動出力のアイダイアグラム）を示す。同図より、本実施例３においても良好に信号が受信できていることが分かる。なお、本実施例３ではデュオバイナリ符号化時ならびに復調時に差動動作が必要になるため、プリコーダ１２０での差動符号化は２段にわたって行う必要がある。
【実施例４】
【００３１】
図１１に本発明の実施例４の光通信システムの構成を示す。本実施例４が前記した実施例１〜３と相違する点は、光源にクロック信号を入力し、シンボル周期に同期したパルス光源１１１とした点である。パルス光源１１１としては、モードロックレーザのように光源を直接変調するものならびに外部変調器によって強度変調を行うものがある。本実施例４のようにシンボル周期に同期したパルス光源１１１を用いる場合、信号光強度はＲＺ−ＤＰＳＫ正方法（例えば、非特許文献４）と同様にシンボル周期で変化する。このため、非線形光学効果による相互位相変調ひずみがシンボル繰り返し周波数成分に集中し、その影響を電気フィルタにより簡易に抑圧することができる。
【実施例５】
【００３２】
図１２に本発明の実施例５の光通信システムの構成を示す。本実施例５が前記した実施例１〜４と相違する点は、光受信機３００を光コヒーレント受信機としている点である。すなわち、光受信機３００は、局発光源３３１、ヘテロダイン検波を行う光合波器３３２、直交する偏波成分を分離する偏波分離器３３３、光電変換を行う受光器３３４ａ，３３４ｂ、バンドパスフィルタ３３５ａ，３３５ｂ、１ビット遅延検波回路３３６ａ，３３６ｂ、ローパスフィルタ３３７ａ，３３７ｂ、ならびに加算回路３３８から構成される。
【００３３】
以下、本実施例５での受信動作を説明する。受信光信号は局発光源３３１からの局発光と光合波器３３２で混合されてヘテロダイン検波され、局発光成分を等しく分配する偏波分離器３３３において直交する２つの偏波成分に分離される。各成分は受光器３３４ａ，３３４ｂでそれぞれ独立に光電変換され、バンドパスフィルタ３３５ａ，３３５ｂにより中間周波数（ＩＦ）の成分が抽出される。各中間周波成分ixn、ｉynの複素振幅は次式となる。
2005123934.tif 000010
【００３４】
２つの偏波に対応するＩＦ成分は１ビット遅延検波回路３３６ａ，３３６ｂでそれぞれ独立に１ビット遅延検波され、ローパスフィルタ３３７ａ，３３７ｂで抽出される。それらの低域成分Ｉxn、Ｉynは、
2005123934.tif 000011
(12)
となり、加算器３３８において２つの偏波に対応する成分の和をとることによって
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として偏波変動の影響を受けることなく信号が復調される。なお、本実施例における変調方法としては実施例１〜４に記載の各変調方法が適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施例１の光通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】マッハツェンダフィルタを用いた光受信機の構成のブロック図である。
【図３】実施例１の変復調動作の説明図である。
【図４】実施例１の受信波形の説明図である。
【図５】実施例２の光通信システムの構成を示すブロック図である。
【図６】実施例２の変復調動作の説明図である。
【図７】実施例２の光スペクトルと受信波形の説明図である。
【図８】実施例３の光通信システムの構成を示すブロック図である。
【図９】実施例３の変復調動作の説明図である。
【図１０】実施例３の光スペクトルと受信波形の説明図である。
【図１１】実施例４の光通信システムの構成を示すブロック図である。
【図１２】実施例５の光通信システムの構成を示すブロック図である。
【図１３】従来の光通信システムの構成を示すブロック図である。
【図１４】従来の偏波変動対策をもつ光受信機の構成を示すブロック図である。
【図１５】従来の別の偏波変動対策のもつ光受信機の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３６】
１００：光送信機
１１０：光源
１１１：パルス光源
１２０：プリコーダ
１２１，１２２，１２２Ａ：差動復号化器
１２３：直並列変換器
１２４：遅延器
１２５，１２６：デュオバイナリフィルタ
１３０：偏波変調器
１３１，１３２：位相変調器
１３３：偏波合成器
２００：光伝送路
３００：光受信機
３１０：光フィルタ
３１１：３ｄＢカップラ
３１２：１ビット遅延器
３１３：３ｄＢカップラ
３２０：光受信回路
３２１，３２２：受光器
３３１：局発光源
３３２：光合波器
３３３：偏波分離器
３３４ａ，３３４ｂ：受光器
３３５ａ，３３５ｂ：バンドパスフィルタ
３３６ａ，３３６ｂ：１ビット遅延検波回路
３３７ａ，３３７ｂ：ローパスフィルタ
３３８：加算回路
３４１，３４１ａ，３４１ｂ，３４１ｃ：偏波分離器
３４２，３４２ａ，３４２ｂ，３４２ｃ：受光器
３４３，３４３ａ，３４３ｂ，３４３ｃ：受光器
３４４，３４４ａ，３４４ｂ，３４４ｃ：差動回路
３４５：偏波コントローラ
３４６：制御回路
３４７：３分波器
３４８：1/4波長板
３４９：ストークスパラメータ演算回路
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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