(57)【要約】【課題】  光伝送路によるＰＭＤによる信号劣化を効果的に補償可能なシステムを提供することを目的とする。【解決手段】  受信光を偏波モード毎に分離する偏波分離部１と、分離された偏波モード毎に受信光の遅延量を検出する検出部２４と、受信光に対して所定の偏波モード分散を与える、ピエゾ素子よりなる光遅延部２０−１，２０−２と、検出部２４によって検出された偏波モード毎の受信光の遅延量に応じて光遅延部を制御する制御部２３とよりなる構成である。【選択図】  図２
2005173510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電効果によってピエゾ物質よりなる光伝搬媒体の長さを変化させてその光路長を制御可能な構成の光路長可変装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光路長可変装置よりなる光遅延装置によって光信号の偏波モード毎の遅延量を制御し、もって任意の偏波モード分散を発生する構成を有する偏波モード分散エミュレータ。
【請求項３】
受信光を偏波モード毎に分離する偏波分離手段と、
偏波分離手段にて分離された偏波モード毎に受信光の遅延量を検出する検出手段と、
受信光に対して所定の偏波モード分散を与える、請求項１または２に記載の光路可変装置よりなる光遅延装置と、
前記検出手段によって検出された偏波モード毎の受信光の遅延量に応じて光遅延装置を制御する制御手段とよりなる偏波モード分散補償システム。
【請求項４】
対象とする光伝搬路の種類によって決定される偏波モード分散値と当該光伝搬路の距離とから予測偏波モード分散を求める段階と、
前記予測偏波モード分散に基づき、受信光の偏波モード分散測定用の監視制御信号の波長を決定する段階と、
受信光のうちの前記決定された波長を有する監視制御信号の前記光伝搬路による偏波モード分散を測定する段階と、
前記測定の結果に基づいて請求項１または２に記載の光路可変装置よりなる光遅延装置を制御することで受信光が有する偏波モード分散を補償する段階とよりなる偏波モード分散補償方法。
【請求項５】
請求項４に記載の偏波モード分散補償方法をコンピュータに実行させるための偏波モード分散補償プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光路長可変装置、偏波モード分散エミュレータ、自動偏波モード分散補償システム、自動偏波モード分散補償方法及び自動偏波モード分散補償プログラムに係り、特に制御性に優れた光路長可変装置、これを利用した偏波モード分散エミュレータ、更にこれを利用した自動偏波モード分散補償システム、及び自動偏波モード分散補償方法、並びにこの方法をコンピュータに実行させるための自動偏波モード分散補償プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信において光信号伝送線路として所謂シングルモードファイバ（ＳＭＦ）を適用した場合、当該ファイバを伝搬する光には、偏光状態が互いに直交するモード、即図１に示す如くのＴＥモードとＴＭモードの夫々の偏波モードを有する光成分が、当該ファイバの対称性（円対称）のため縮退した状態で存在する（図１（ａ）の状態）。しかしながらファイバが完全な真円でないこととファイバ中の屈折率のゆらぎなどの影響でこの縮退が解け、結果的にこれらＴＥモードとＴＭモードとでその光の伝搬速度に差（遅延＝τ）が生ずることとなる（図１（ｂ）の状態）。このような現象を偏波モード分散（ＰＭＤ）と称する。このＰＭＤは温度などの諸条件により時々刻々変動する。
【０００３】
特に高速光通信及び長距離光通信の場合このＰＭＤの影響が顕著となり、光信号を劣化させる要因となる。よってこのＰＭＤを如何に効果的に補償するかが光通信の分野において重要な課題である。特に光通信では一般に高速信号を扱うため、このＰＭＤの補償動作は高速に行なう必要がある。
【０００４】
このようなＰＭＤ補償動作に対して適用可能と考えられる技術として、例えば特許文献１に開示された技術では、光路長を変化させるために媒体の屈折率を変化させている。即ち、電気光学効果を有する物質を用いて光路を構成し、これに電場を与えて屈折率を変化させる。しかしながらこの方法の場合、高速に精度良く光路長を制御することは困難と考えられる。即ち、一般に電気光学効果により屈折率を変化させる構成では微少な遅延量しか生じさせることが出来ず、ＰＭＤエミュレータとして適用するために必要とされる広範囲な遅延量を生じさせることは困難と思われる。
【０００５】
又特許文献２に開示された技術でも上記同様に媒体の屈折率を変化させることで光路長を変化させており、上記同様の問題を内包すると考えられる。
【０００６】
又特許文献３に開示された構成ではＰＭＤエミュレータとして可動ミラーを使用している。即ち、ファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）の外側にピエゾ素子を貼り付け、ピエゾ素子に電場を印可することでこのＦＢＧを構成するグレーティング間隔を制御する。このような方法によれば広範囲な遅延量を得ることが可能と考えられるが、その構成は複雑となり且つピエゾ素子を利用して高精度にＦＢＧを制御することは困難と考えられる。即ち、可動ミラーを所定の角度に制御するために時間を要することから高速光通信用のＰＭＤエミュレータとして適用することは困難と考えられる。又、この場合ピエゾ素子によって光路を構成するミラーを機械的に引っ張ることで制御するため、精緻な制御は困難と考えられ、高速且つ高精度に光路長を制御する必要のある光通信用ＰＭＤエミュレータとして適用することには難があると考えられる。特に機械的引っ張り力による制御では、構成部材の不均一は伸びが発生することが考えられ、光信号に対して付与すべき遅延量を正確に制御することは困難と考えられる。
【０００７】
又特許文献４に開示された構成でも上記同様、ＦＢＧに対して機械的応力を与える目的でピエゾ素子をその外部に貼り付けて使用しており、上記同様の問題点を内包すると考えられる。
【特許文献１】特開昭５６−１０１４号公報
【特許文献２】特開平０８−１１０２６６号公報
【特許文献３】特開２００１−１８３５４１号公報
【特許文献４】特開２００３−１４３０８８号公報
【特許文献５】特開平０７−６６４８２号公報
【特許文献６】特開２００３−２６４５０５号公報
【特許文献７】特開２００２−１０７６８３号公報
【特許文献８】特開２００１−１８３５４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明はこのような状況に鑑み、高速で且つ精度の良いＰＭＤ補償動作を可能にする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】
上記課題を解決するため、本発明ではピエゾ物質よりなる光伝搬媒体の長さを圧電効果によって変化させ、もってその光路長を制御する構成の光路長可変装置を用いる。その結果、この光路長可変装置よりなる光遅延装置によって光信号の偏波モード毎の遅延量を精度良く効果的に制御し、もって任意の偏波モード分散を発生する偏波モード分散エミュレータを提供することが可能となる。
【００１０】
又更に、受信光を偏波モード毎に分離する偏波分離手段と、偏波分離手段にて分離された偏波モード毎に受信光の遅延量を検出する検出手段と、受信光に対して所定の偏波モード分散を与える上記光遅延装置と、前記検出手段によって検出された偏波モード毎の受信光の遅延量に応じて光遅延装置を自動的に制御する制御手段とよりなる自動偏波モード分散補償システムを提供することが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
その結果、高速に且つ精度良く受信光信号の偏波モード分散を補償し得るシステムを提供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】
【００１２】
まず本発明の実施の形態の基本原理について説明する。
【００１３】
本発明の実施の形態によれば、受信光信号のＰＭＤを補償するため、光伝送路としてのファイバを伝搬してきた光信号のＰＭＤの値を測定し、任意のＰＭＤ値を付与可能な装置で上記測定値と符号が逆のＰＭＤ値を与え、もって受信光信号が有するＰＭＤをキャンセルし、信号劣化を防止する。
【００１４】
ここでは、本発明の実施の形態として、上記任意のＰＭＤ値を付与する装置、すなわち偏波モード分散エミュレータ(以下ＰＭＤエミュレータと称する)の新規な構成を提案する。
【００１５】
図２は本発明の実施の形態によるＰＭＤエミュレータ１００の原理ブロック図を示す。同図中、ＰＭＤエミュレータ１００は、それぞれが２つの互いに直交する偏波モードであるＴＭモードとＴＥモードとを有する光信号を互いに分離する偏波モード分離部１０と、通過光信号に対して任意の光遅延を与える光遅延部２０−１，２０−２とよりなる。偏波モード分離部１０は偏光ビームスプリッター(以下ＰＢＳと称する)よりなる。他方光遅延部２０−１，２０―２は光伝搬媒体として周知のピエゾ物質（遅延素子）を用い、これに外部から所定の電場を印可することによって当該光伝搬媒体としてのピエゾ物質を伝搬する光信号に与えられる遅延量を高速かつ精密に制御する。
【００１６】
また本発明の実施の形態では、主信号としての光信号に所定の波長を有する光信号よりなる監視制御用の信号を重畳し、これを光遅延部２０−１，２０−２夫々に設けられたモニターポート２４で監視してその遅延量を測定する。そして、その測定結果に応じて光遅延部２０−１，２０−２を構成するピエゾ物質よりなる遅延素子２２に印可する電場をフィードバック制御にて制御する。本発明の実施の形態ではこのようにして自動偏波モード分散補償システムを実現する。
【００１７】
尚、本発明の実施の形態では光遅延部２０−１，２０−２夫々に設けられた遅延素子２２に対して制御部２３にて電場を印可することにより、図３に示す如くその長さＬを変化させることによりそこを伝搬する光信号の光路長を制御し、もって当該光信号に任意の遅延量を付与する。
【００１８】
又、本発明の実施の形態では図４に示す如く各光遅延部２０−１，２０−２においてサーキュレータ２１を設け、又遅延素子２２には全反射機能を有する反射膜２２ａを設ける。その結果、遅延素子２２を伝搬する光信号には
遅延＝Ｌ／ｃ［ｐｓ］
で示される遅延量が与えられる。そして上記反射膜２２ａによって反射されることにより当該光信号は遅延素子２２を再度伝搬することとなり、結果的に当該光信号に対して遅延素子２２によって与えられる遅延量は
遅延１＝２Ｌ／ｃ［ｐｓ］
として求められる。又、制御部２３にて電場が与えられ遅延素子２２の長さがδＬ分変化した場合、この場合の遅延量は
遅延２＝２（Ｌ＋δＬ）／ｃ［ｐｓ］
で求められる。そして遅延素子２２に対して電場が与えられδＬ分その長さが変化したことで余分に付与される遅延量は
τ＝遅延２−遅延１＝２δＬ／ｃ［ｐｓ］
で求められる。
【００１９】
このようにして遅延素子２２にて所定の遅延量が与えられた光信号はサーキュレータ２１にてピックアップされ出力される。このようにして受信光のＴＥモード成分、ＴＭモード成分は、夫々光遅延部２０−１，２０−２にて所定の遅延が付与された後、図２に示される如く合成部３０にてこれらが合波されて当該ＰＭＤエミュレータ１００から出力される。
【００２０】
尚その際、図６に示される如く各光遅延部２０−１，２０−２を通り遅延が付与された光信号はモニターポート２４にてモニターされ、これが互いに比較される（即ち図６中の（ａ）と（ｂ）とが比較される）。そして両者間の遅延量が測定される。そしてこの測定遅延量が０となるように各光遅延部２０−１，２０−２のピエゾ制御部２３が夫々の遅延素子２２に印可する電場を制御する。その結果本発明の実施の形態によるＰＭＤエミュレータ１００では受信光のＴＥ，ＴＭ各偏波モード成分間の遅延がキャンセルされ、もって偏波モード分散が無い状態で夫々の成分が合波され出力される。もって偏波モード分散を含む受信光から偏波モード分散を取り除き、結果的に偏波モード分散の無い光信号を得ることが可能となり、結果的に正常に縮退された光信号を供給することが可能となる。
【００２１】
このようにＰＭＤエミュレータ１００に対して偏波モード毎にモニタポート２４が付加され、これによって光遅延部２０−１，２０−２を通った偏波モード毎の光信号間の遅延量がモニタされ、それがフィードバックされて光遅延部２０−１，２０−２が制御されることで最終的にＰＭＤが補償された光信号が得られるシステムとされ、本発明の実施の形態による自動偏波モード分散補償システムが実現される。
【００２２】
次に本発明の実施の形態において遅延素子２２として適用可能なピエゾ物質について説明する。一般にピエゾ物質とは電場をかけるとその強さに比例して歪みが生じる物質であり、おもに強誘電体などの物質である。このようなピエゾ物質の場合、特にそこで生ずる歪み量は数百μmオーダで精密に調節可能である。
【００２３】
上記の光遅延部２０−１，２０−２の各々を構成する遅延素子２２は上記の如く長さＬのピエゾ物質である。但し上記の如くその端面に光を全反射するようにコーティングを施して反射膜２２ａが形成される。この遅延素子２２では、上記の如く、そこを通過する光に対して付与される遅延時間が可変である。即ち長さＬの遅延素子を光が通ると往復で遅延時間２Ｌ／ｃを生じる。その結果光路長ＬがδLだけ変移すると、それよって付加される遅延時間τはτ＝２δＬ／ｃとなる。そこでδＬを可変にすれば遅延時間τも同様に可変となる。
【００２４】
即ち長さＬの光路のピエゾ物質は電場をかけると歪みが生じ長さが変化する。その際、ピエゾ物質の長さは印加電場の強さに比例して変化する。したがって光路長を変化させるにはピエゾ物質に印可する電場の強さを変えればよいことになる。このように光路長が電場により可変となるため、そこを伝搬する光に付与される遅延時間τを任意に制御する事が可能となる。
【００２５】
以下、本発明の実施の形態によるＰＭＤエミュレータ１００及びこれを利用した自動偏波モード分散補償システムにつき、詳細に説明する。
【００２６】
遅延部２０−１，２０−２は、図４に示される如く各々サーキュレータ２１と、ピエゾ物質による遅延素子２２と、電場発生制御装置によるピエゾ制御部２３とから構成される。入射光はまずサーキュレータ２１に入り、その光はピエゾ物質２２に入射される。ピエゾ物質２２の反射膜２２ａで反射された光は再びサーキュレータ２１に戻され、そこでピックアップされる。
【００２７】
上記可変な遅延時間τは上記の如く遅延部２０―１，２０−２に用いたピエゾ物質２２の長さＬが電場印可によってδＬ分変化することで制御される。すなわちこれによる遅延時間の変化分τはτ＝２δＬ／ｃ［ｓ］で求められる。上記の如くピエゾ物質による遅延素子２２は数百μ[m]オーダでそのＬを制御可能なため、付加される遅延時間τは１０分の数ｐｓオーダーで制御可能である。
【００２８】
又ＰＭＤエミュレータ１００は、上記の如く、偏波分離部１０および遅延部２０−１，２０−２、合波部３０から構成される（図２参照）。偏波分離部１０では、偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）を用い、ＴＥモードとＴＭモードに入射光を分波する。分波された二つの光はそれぞれ遅延部２０−１，２０−２に入射される。遅延部から出た光は合波部３０に入り合波されて出力される。
【００２９】
ＴＥモード、およびＴＭモード両方の偏波モード成分が遅延部２０−１，２０−２を通されるため、ＴＥモードの成分方が速度が速い場合もしくはＴＭモードの成分の方が速度が速い場合のどちらの場合であってもＰＭＤエミュレーション、即ち偏波モード毎に所定の遅延量を与えて入射信号が有するＰＭＤをキャンセルすることが可能となる。
【００３０】
受信光に対して付与するＰＭＤの制御は電場発生装置による制御部２３にてなされる。即ち受信光が有するＰＭＤ量を遅延素子２２の光路長の変化量δＬに換算し、その変化量が得られる電場を光路長可変装置としての遅延素子２２に印加することにより、受信光が元々有するＰＭＤを打ち消すための所望のＰＭＤ量を得ることが可能となる。
【００３１】
又、本発明の実施の形態は、低周波監視制御信号による自動偏波モード分散補償システムを構成する。即ち、ＰＭＤ効果が顕著に現れる超高速、長距離光通信に対して上述のＰＭＤエミュレータ１００を用い自動偏波モード分散補償システムを構築する。
【００３２】
ここでは上述の如く受信光信号のＰＭＤ値をモニターポート２４にてモニターし、受信光信号が有するＰＭＤ値を打ち消すために当該信号に付与すべきＰＭＤ値を生じさせるようにＰＭＤエミュレータを制御する。受信光信号が有するＰＭＤ値は刻々と変わるため、常にこのＰＭＤ値をモニターしＰＭＤエミュレータにフィードバックする。本発明の実施の形態による自動偏波モード分散補償システムでは、監視制御用に設けた信号をモニターし、そのモニター結果をフィードバックすることで主信号に付与すべきＰＭＤ値を制御することにより、ＰＭＤ補償を実現する。
【００３３】
ここで使用する監視制御用の低周波信号は、予め主信号に重畳させておく。そしてこの監視制御信号をＴＥ，ＴＭモード分離部１０の後にそれぞれモニターポート２４を設け、これにより監視制御する（図５参照）。ここでＴＥモード、ＴＭモード間に遅延が存在する場合、この監視制御信号にも同様の位相遅延が生ずる（図６参照）。その遅延をモニターポート２４により監視し、ピエゾ制御装置２３に対しフィードバックをかけ、この遅延をゼロになるように制御を実施する。このようにして自動偏波モード分散補償システムを実現する。
【００３４】
この構成により従来技術に比して小型な光遅延装置が実現可能である。又、従来技術よりも高速かつ高精度のＰＭＤエミュレータの実現が可能となる。更に自動ＰＭＤ補償が可能となり、結果的に長距離且つ超高速な光通信システムの実現が可能となる。
【００３５】
次に、ピエゾ物質を光伝搬媒体として使用する際に解決すべき問題点について説明する。
【００３６】
本発明の実施の形態では光路長“ｌ”を可変制御する手段としてピエゾ素子（ピエゾ物質）を用いている。そして本発明の実施の形態の特徴は、この光路長ｌ(経路Lと屈折率ｎとの積で表される)を数百μmオーダで精密に可変制御可能な点にある。
【００３７】
ここで、一般に光路長ｌを変化させるのには２つの方法が考えられる。その１つは電気光学効果（ポッケルス効果）として知られている現象を用いて屈折率nを可変させる方法であり(この方法を方法（Ａ）と称する)、他の1つは圧電効果により印加電圧に応じて物質が伸び縮みして経路Ｌ（これは光路ｌと区別して使用するものとし、光路ｌはｌ＝ｎＬで定義される）を変化させる方法(方法（B）と称する)である。
【００３８】
これらの方法の相違につき、数式で示すと、光路ｌの微小変化Δｌは次の式で表される。
Δｌ=Δn・Ｌ＋ｎ・ΔL  ・・・・式（１）
上記方法（Ａ）では、上式（１）の第１項が或るゼロ以外の値をとり、第２項がゼロとなる（すなわちΔnが有限値を或る取るが、ΔＬはゼロのままである）。
【００３９】
一方方法（Ｂ）では、上式（１）の第２が或るゼロ以外の値をとり、第１項がゼロとなる（すなわちΔLが有限値を有する）。
【００４０】
本発明の実施の形態は上記方法（Ｂ）を用いており、その理由は、この方法（Ｂ）の方が数百μmオーダの変移Δｌを得るために有利だからである。他方方法（Ａ）の場合、一般にこのような大きな変移は得られないと考えられる。
【００４１】
次にピエゾ物質を光伝搬媒体として使用する際に考えられる問題点について検討する。
【００４２】
まずピエゾ物質に対し、光通信で使う１．５μm帯域の波長を通したときに示される透過率及びその際に生ずる損失について検討する。代表的なピエゾ物質である水晶の透過率を図７に示す。同図で明らかなように１．５μm帯域での光の透過率の値は０．８程度となる。したがって通常の光信号を伝搬した際の伝搬損失は大きくなく、その結果光透過率に関し実質的な問題は無いと言える。
【００４３】
結論として従来技術に比して優れた変移特性が得られかつ導波路としても伝搬損失が非常に小さい点で有利な光遅延素子が得られる。尚、図７のデータは「理科年表」(平成１０年度  Ｐ５２２)に含まれた表によるものである。
【００４４】
次に、図８に上記本発明の実施の形態による自動偏波モード分散補償システムの制御フローチャートを示す。ここでは上記ＰＭＤモニター用のモニターポート２４によるフィードバック制御を行なう。
【００４５】
ステップＳ１にて当該偏波モード分散補償システムによる偏波モード分散補償の対象となる光伝送路の伝送距離Ｌと当該伝送路を構成するファイバの種類による単位ＰＭＤ値ｔとを設定する。次にステップＳ２にて、これらの値から、上記伝送距離Ｌによって生ずると考えられるＰＭＤ値τを求める。
【００４６】
そしてステップＳ３乃至Ｓ５にて、上記τより長い周期Ｔを設定する。ここで設定する周期Ｔは、ＰＭＤをモニターするために使用される監視制御信号の周波数ｆ（＝１／Ｔ）である。
【００４７】
次にステップＳ６にて、上記モニターポート２４にてＴＥ，ＴＭ各モード毎に測定されたＰＭＤ値Ｐ１、Ｐ２の差を計算し、この差、即ち両者間の遅延量がゼロとなるよう、光遅延部２０−１，２０−２のうちの何れかの遅延素子２２の長さをピエゾ制御部２３にて制御する（ステップＳ７）。その結果、両者間の差がゼロとなった場合（ステップＳ６のＹｅｓ），ステップＳ８からステップＳ６に戻り、引き続き上記監視制御信号をモニターポート２４にてモニターすることによる監視制御動作を続行する。
【００４８】
図９は、図２等と共に説明してきた本発明の実施の形態によるＰＭＤエミュレータ１００及び自動偏波モード分散補償システムを使用した光通信システムの全体構成を示すブロック図である。
【００４９】
同図に示す如く、当該光通信システムは信号送信源（送信装置）５０，信号送信源５０から発生された信号を光波長多重合波する光波長多重合波装置６０，このようにして多重合波された光信号を送信路途中で中継する中継器７０−１，．．．、７０−ｎ、このようにして光伝送路を伝送された光信号を受信し、これを逆戻りしないように一方通行で通過させるアイソレータ１１０，受信光を本発明の実施の形態によるＰＭＤエミュレータ１００に入射させ、同ＰＭＤエミュレータ１００からの戻り光を出力するサーキュレータ１２０、このようにして出力された光信号を波長成分毎に分離する光分波器２００、波長毎に分波された各波長毎の光信号を個別に受信する受信装置２５０よりなる。
【００５０】
このような構成によれば光伝送されることでＰＭＤを生じた光信号がＰＭＤエミュレータ１００にて高速且つ高精度に処理されてそのＰＭＤが取り除かれ、そのように処理されることで信号劣化が補償された光信号が光分波器２００を介して各受信装置２５０に対して供給される。このため信号劣化を補償した高速光通信が実現可能となる。
【００５１】
尚、通常PMDを補償するには何らかの形で受信光信号が有するPMD値を正確にモニターする装置が必要となるが、上記本発明の実施の形態によるシステムでは上述の如く監視制御用に設けた監視制御信号の位相を比較することによりPMD値を補償するため所要の装置規模が小さくて済むという効果を有する。
【００５２】
次に、本発明の実施の形態としてのＰＭＤエミュレータ１００における実際の数値例について説明する。
【００５３】
ＰＭＤエミュレータの実用上問題になる点はピエゾ素子（ピエゾ物質）の変移量である。この変移量により、そこから得られる遅延時間τ［ｐｓ］も自ずから異なってくる。例えばピエゾ素子を使用して実際にどの程度の変移が得られるか、及び、その場合にピエゾ素子を遅延素子２２としてシステムに適用する際の数値例について述べる。
【００５４】
ここで参考とする資料は、メレスグリオ（株）によるホームページ（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍｇｋｋ．ｃｏｍ／）によるものである（２００３年１１月８日付け）。具体的なＵＲＬは以下の通りである。
ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍｇｋｋ．ｃｏｍ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｐｄｆ／０４＿２＿Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ／０４２＿５．ｐｄｆ
ここには、現在のピエゾ素子では最大数百マイクロメートルの変移をリニアに電場を与えることにより得られることが示されている。具体的な数値を示すため、この資料を基にして仮に最大変移２００μｍを得る場合を想定し、その場合光通信システムにおいてどれくらいの距離の伝送分までＰＭＤ補償が可能かにつき検討する。
【００５５】
通常のＳＭＦのＰＭＤによる遅延として０．１５ｐｓ／km１／２程度を想定した場合、それによる遅延量は研鑽により表１に示す通りに求まる。
【００５６】
【表１】
2005173510.tif 000003
一方、本発明の実施の形態としてのＰＭＤエミュレータ１００によって得られるＰＭＤ補償量は以下の通りである。即ち、Ｌをピエゾ素子２２の長さとすると、それによる遅延量τは上記の如く
τ＝２δＬ／ｃ
で求められる。ここで得られる最大遅延量τ（ＭＡＸ）は上記の如く最大変移δＬ（ＭＡＸ）＝２００[μm]としているため、
δＬ（ＭＡＸ）＝２００［μｍ］、ｃ＝３×１０８［ｍ／ｓ］
となり、計算結果は以下の通りとなる。
τ（MAX）＝２δＬ（ＭＡＸ）／ｃ＝１．３２［ｐｓ］
この値が上記想定によるピエゾ素子によって得られる最大遅延量である。
【００５７】
この補償量に対応する伝送距離、即ちこのピエゾ素子による光遅延素子によって付与できる遅延量１．３２［ｐｓ］によって、そこで発生するＰＭＤを補償可能な光伝送距離は、上記表１によれば、１００ｋｍ未満５０ｋｍ以上となり、実用上、一般に想定可能な伝送路を伝搬した光信号に生ずるＰＭＤを補償することは十分可能と考えられる。
【００５８】
次に図１０と共に、上記モニターポート２４の構成について詳細に説明する。
【００５９】
図９に示すシステム構成において、複数の波長を有する信号を多重合波装置６０にて多重して伝送する場合、そのうちの一の波長の信号を監視制御用の信号として設定する。尚その際、最も波長が短いものを用いる。
【００６０】
図１０の構成において、ＰＭＤエミュレータ１００に入射した光信号はまず分離部としてのＰＢＳ（偏光ビームスプリッター）１０を通過させられる。ＰＢＳを通過した光は直交する偏光状態（ＴＥモード、ＴＭモード）のそれぞれに分岐される。
【００６１】
次にこのようにしてＴＥ，ＴＭの各偏波モードに分離された信号の各々から監視制御信号だけ取り出す。そのためには、まずカプラ２５−１，２５−２で信号を更に分岐し、その一方を光遅延部２０−１，２０−２、他方をローパスフィルター（ＬＰＦ）に２４ａに夫々入射させる。上記監視制御信号として予め最も短い波長のものが予め選ばれているため、ＬＰＦ２４ａを通過させることで監視制御信号のみを取り出すことが可能である。
【００６２】
次にこのようにして得られた監視制御信号２４ｂをＰＤ（フォトダイオード）２４ｃ等を使用することで電気信号に変換し、これをオシロスコープ２４ｄに供給することにより、その波形がリアルタイムで読み出せるようになる。その結果ＴＥ，ＴＭ各偏波モードの監視制御信号をモニターすることが可能となる。
【００６３】
尚ここで使用する監視制御信号は単純な０、１の二値の繰り返し信号として予め設定しておく。但しその周期Ｔ［ｐｓ］は、図７と共に上述の如く、補償対象光伝送線路によるＰＭＤによる遅延量τ［ｐｓ］より必ず大きくなるように設定する。このτは、補償対象光伝送線路の伝送距離が分かればそのファイバの物性値から大体の値が予め計算できるため、その計算値よりも十分大きい値を上記Ｔとして設定する。
【００６４】
このようにしてモニターされる波形は例えば夫々図１１に示すものとなる。ＴＥとＴＭの各偏波モード毎の成分間でτ分だけ位相がずれる。ここで上記の如く予めτよりTを大きくとっているため、監視制御信号の１周期分、或いは２周期分の位相のズレが発生することはあり得ない。
【００６５】
図１２は、誤ってτより小さい値をＴとして設定した場合の例を示す。この場合図示の如く、実際の遅延量とは異なる遅延量を測定値としてご認識してしまう問題が生ずる。
【００６６】
このように監視制御信号の位相（遅延量）をモニターしながらＴＥ，ＴＭ偏波モード間の位相差がゼロになるように光遅延部２０−１又は２０−２を制御し、もって所定の遅延量を該当する偏波モードの信号に対して与える。その結果位相差がまったく無くなった際にＴＥ、ＴＭ各モード間の遅延量τがキャンセルされた状態となり、もってＰＭＤの影響を取り除くことが可能である。
【００６７】
尚図示は省略しているが、例えば図１０に示す制御系に対し、図８と共に説明した制御動作を実行するためのプログラムを設け、これをコンピュータに読取らせて該当する制御動作を実行させることが可能である。その際、当該プログラムをＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に記録しておき、これをコンピュータに装着してプログラムを読取らせることで上記同様該当する制御動作を実行させることが可能である。
【００６８】
更に本発明は上記実施の形態に限られず、特許請求の範囲及び以下に述べる付記に示す如くの技術思想を含む様々な実施の形態が想定可能である。
【００６９】
本発明は以下に述べる付記の構成を含む。
（付記１）
圧電効果によりピエゾ物質よりなる光伝搬媒体の長さを変化させることでその光路長を制御可能な構成の光路長可変装置。
（付記２）
前記ピエゾ物質は水晶よりなる付記１に記載の光路長可変装置。
（付記３）
付記１又は２に記載の光路長可変装置よりなる光遅延装置によって光信号の偏波モード毎の遅延量を制御し、もって任意の偏波モード分散を発生する構成とされてなる偏波モード分散エミュレータ。
（付記４）
受信光を偏波モード毎に分離する偏波分離手段と、
偏波分離手段にて分離された偏波モード毎に受信光の遅延量を検出する検出手段と、
受信光に対して所定の偏波モード分散を与える、付記１乃至３のうちのいずれかに記載の光路可変装置よりなる光遅延装置と、
前記検出手段によって検出された偏波モード毎の受信光の遅延量に応じて光遅延装置を制御する制御手段とよりなる偏波モード分散補償システム。
（付記５）
対象とする光伝搬路の種類によって決定される偏波モード分散値と当該光伝搬路の距離とから予測分波モード分散を求める段階と、
前記予測分波モード分散に基づき、受信光の偏波モード分散測定用の監視制御信号の波長を決定する段階と、
受信光のうちの前記決定された波長を有する監視制御信号の前記光伝搬路による偏波モード分散を測定する段階と、
前記測定の結果に基づいて付記１乃至３のうちのいずれかに記載の光路可変装置よりなる光遅延装置を制御することで受信光が有する偏波モード分散を補償する段階とよりなる偏波モード分散補償方法。
（付記６）
付記５に記載の偏波モード分散補償方法をコンピュータに実行させるための偏波モード分散補償プログラム。
（付記７）
付記６に記載の偏波モード分散補償プログラムを格納したコンピュータ読取り可能記録媒体。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】偏波モードについて説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態の原理ブロック図である。
【図３】図２に示す光遅延部の原理を説明するための図である。
【図４】図２に示す光遅延部の内部構成を示す図（その１）である。
【図５】図２に示す光遅延部の内部構成を示す図（その２）である。
【図６】図５に示すモニターポートによる偏波モード分散の測定方法を説明するための図である。
【図７】図２に示す光遅延部において使用する遅延素子として適用可能なピエゾ物質の光透過率を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態による自動偏波モード分散補償システムの動作フローチャートを示す図である。
【図９】本発明の実施の形態によるＰＭＤエミュレータを適用した光通信システムの全体構成を示す図である。
【図１０】図５に示すモニターポートの動作原理を説明するためのブロック図である。
【図１１】図１０に示すモニターポートによる偏波モード分散測定動作を説明するための図（その１）である。
【図１２】図１０に示すモニターポートによる偏波モード分散測定動作を説明するための図（その２）である。
【符号の説明】
【００７１】
２０−１，２０−２  光遅延部
２１  サーキュレータ
２２  遅延素子
２３  ピエゾ制御部
２４  モニターポート
１００  ＰＭＤエミュレータ
【図１】
2005173510.tif 000004
【図２】
2005173510.tif 000005
【図３】
2005173510.tif 000006
【図４】
2005173510.tif 000007
【図５】
2005173510.tif 000008
【図６】
2005173510.tif 000009
【図７】
2005173510.tif 000010
【図８】
2005173510.tif 000011
【図９】
2005173510.tif 000012
【図１０】
2005173510.tif 000013
【図１１】
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【図１２】
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