(57)【要約】【課題】  完全変調の位相変調信号光を光ＰＬＬ無しで受信できるようにする。【解決手段】  光送信装置１０は、直線偏波の光キャリアをＴＥ波とＴＭ波に分離する。ＴＥ波を送信データで位相変調することで、位相変調信号を生成する。位相変調信号とＴＭ波を直交偏波で多重して光伝送路に出力する。光受信装置１４は、光伝送路１２からの入力する光をＴＥ波とＴＭ波に分離する。ＴＭ波又はＴＥ波をＴＥ波又はＴＭ波に変換した後、ＴＥ波又はＴＭ波と干渉させる。この干渉後の信号光を電気信号に変換し、データを復元する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光キャリアを互いに直交する第１及び第２の偏波成分に分離する第１の偏波分離ステップと、
当該第１の偏波成分を送信データに従い位相変調することにより位相変調信号光を生成する位相変調信号光生成ステップと、
当該位相変調信号光及び当該第２の偏波成分を直交偏波状態で光伝送路に出力する伝送路出力ステップと、
当該光伝送路から入力する当該位相変調信号光と当該第２の偏波成分を互いに同じ偏波方向で合波することにより、当該位相変調信号光を強度変調信号光に変換する位相変調／強度変調変換ステップと、
当該強度変調信号光を電気信号に変換する光電変換ステップと、
当該電気信号から当該送信データを復元する復元ステップ
とを具備することを特徴とする光伝送方法。
【請求項２】
当該位相変調信号が多値位相変調信号光であることを特徴とする請求項１に記載の光伝送方法。
【請求項３】
当該伝送出力ステップが、当該位相変調信号光及び当該第２の偏波成分を互いに直交する偏波状態で合波する偏波合波ステップと、当該偏波合波ステップによる合波光を当該光伝送路に出力するステップとを具備することを特徴とする光伝送方法。
【請求項４】
当該位相変調／強度変調変換ステップが、当該光伝送路から入力する光を、位相変調信号光を含む成分とこれに直交する偏波の成分に分離する第２の偏波分離ステップと、当該第２の偏波分離ステップで分離された２つの成分を同じ偏波方向で合波する第２の合波ステップを具備することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の光伝送方法。
【請求項５】
当該復元ステップが、受信データの伝送誤り率を算出する伝送誤り率算出ステップを具備し、
当該位相変調／強度変調変換ステップが、当該伝送誤り率算出ステップで算出される当該伝送誤り率に従い、当該伝送誤り率が少なくなくように当該光伝送路から入力する光の偏波方向を制御する偏波制御ステップを具備する
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の光伝送方法。
【請求項６】
当該第２の合波ステップが、当該第２の偏波分離ステップで分離された２つの成分を同じ偏波方向で合波することにより干渉させ、コンストラクティブモード及びデストラクティブモードの強度変調信号光を生成し、
当該光電変換ステップが、コンストラクティブモード及びデストラクティブモードの強度変調信号光をバランス受信するステップである
ことを特徴とする請求項４に記載の光伝送方法。
【請求項７】
当該光伝送方法が更に、当該光伝送路への出力前に、当該第２の偏波成分の光キャリア周波数を所定周波数だけシフトする光キャリア周波数シフトステップを具備し、
当該位相変調／強度変調変換ステップが、当該位相変調信号光との合波の前に、当該第２の偏波成分の光キャリア周波数を元に戻す光キャリア周波数復元ステップを具備する
ことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の光伝送方法。
【請求項８】
位相変調を使って光送信装置（１０，１１０，２１０，３１０）から光伝送路（１２，１１２，２１２，３１２）を介して光受信装置（１４、１１４，２１４，３１４）に信号を伝送する光伝送システムであって、
当該光送信装置（１０，１１０，２１０，３１０）が、
レーザ光源（２０、１２０，２２０）と、
当該レーザ光源の出力レーザ光を互いに直交する第１及び第２の偏波成分に分離する第１の偏波分離装置（２２）と、
当該第１の偏波分離装置（２２）により分離された当該第１の偏波成分を送信データにより位相変調し、位相変調信号光を出力する位相変調器（２８，１３４ａ，１３４ｂ，２２８ａ，２２８ｂ，２２８ｃ）と、
当該第１の偏波分離装置（２２）により分離された当該第２の偏波成分と、当該位相変調信号光を互いに直交する偏波で合波し、伝送信号光として光伝送路（１２，１１２，２１２，３１２）に出力する偏波合波器（３０、１３８，２３２）
とを具備すること、及び、
当該光受信装置（１４，１１４，２１４，３１４）が、
当該光伝送路（１２，１１２，２１２，３１２）から出力される伝送信号光を、当該位相変調信号光を含む第３の偏波成分と、当該第３の偏波成分と直交する偏波の第４の偏波成分に分離する第２の偏波分離装置（４４，４６）と、
当該第３及び第４の偏波成分を互いに同じ偏波方向で合波する第２の偏波合波器（５４）と、
当該第２の偏波合波器（５４）の出力信号光を電気信号に変換する光電変換器（６０，６２）と、
光電変換器（６０，６２）から出力される電気信号から当該送信データを復元する復元装置（６６，６８）
とを具備することを特徴とする光伝送システム。
【請求項９】
当該位相変調器が、当該第１の偏波成分をｎ個に分割して、それぞれ異なるアーム（１３０ａ，１３０ｂ）に供給する光分割器（１２４）と、各アーム（１３０ａ，１３０ｂ）上に配置され、送信データに従い入射光を位相変調する位相変調素子（１３４ａ，１３４ｂ）と、各アームの出力光を合波する合波器（１３２）とを具備し、
当該光受信装置が、当該第２の偏波分離装置（４４，４６）、当該第２の偏波合波器（５４）及び当該光電変換器（６０，６２）からなるｎ系統のデータ受信装置（１８２ａ，１８２ｂ，２８２ａ，２８２ｂ，２８２ｃ）と、当該光伝送路から入力する光を当該ｎ系統のデータ受信装置に分配する光分割器（１８０，２８０）とを具備する
ことを特徴とする請求項８に記載の光伝送システム。
【請求項１０】
当該位相変調器が、シリアルに配置される複数の位相変調素子（２２８ａ，２２８ｂ，２２８ｃ）を具備し、
当該光受信装置が、当該偏波分離装置（４４，４６）、当該第２の偏波合波器（５４）及び当該光電変換器（６０，６２）を具備するｎ系統のデータ受信装置（１８２ａ，１８２ｂ，２８２ａ，２８２ｂ，２８２ｃ）と、当該光伝送路から入力する光を当該ｎ系統のデータ受信装置に分配する光分割器（１８０，２８０）とを具備する
ことを特徴とする請求項８に記載の光伝送システム。
【請求項１１】
当該第２の偏波合波器が、当該第３及び第４の偏波成分を互いに同じ偏波方向で合波することにより干渉させ、コンストラクティブモード及びデストラクティブモードの強度変調信号光を生成する合分波器（５４）であり、
当該光電変換器が、当該コンストラクティブモード及びデストラクティブモードの強度変調信号光をバランス受信する２つのフォトダイオード（６０，６２）を具備する
ことを特徴とする請求項８乃至１０の何れか１項に記載の光伝送システム。
【請求項１２】
当該第２の偏波合波器（５４）が、
当該第２の偏波分離装置で分離された当該第３の偏波成分を伝送する第１のアーム（４８）と、
当該第２の偏波分離装置で分離された当該第４の偏波成分を伝送する第２のアーム（５０）と、
当該第１及び第２のアームの何れか一方に配置され、入射光の偏波を直交する偏波方向の偏波に変換する偏波変換器（５２）と、
当該第１及び第２のアーム（４８，５０）の出力光を合波する合波器（５４）
とを具備することを特徴とする請求項８乃至１０の何れか１項に記載の光伝送システム。
【請求項１３】
当該合波器が、当該第１及び第２のアーム（４８，５０）の出力光を互いに干渉させ、コンストラクティブモード及びデストラクティブモードの強度変調信号光を生成する合分波器（５４）であり、
当該光電変換器が、当該コンストラクティブモード及びデストラクティブモードの強度変調信号光をバランス受信する２つのフォトダイオード（６０，６２）を具備する
ことを特徴とする請求項１１に記載の光伝送システム。
【請求項１４】
当該復元装置が、受信データの誤り率を算出する誤り率算出装置（６８）を具備し、
当該第２の偏波分離装置が、当該光伝送路（１２）から出力される伝送信号光の偏波方向を制御する偏波制御装置（４４）と、当該偏波制御装置の出力光を互いに直交する当該第３及び第４の偏波成分に分離する第２の偏波分離素子（４６）と、当該誤り率算出装置（６８）による当該誤り率が小さくなるように、当該偏波制御装置（４４）を制御する制御装置（７０）とを具備する
ことを特徴とする請求項８乃至１１の何れか１項に記載の光伝送システム。
【請求項１５】
更に、
当該第１の偏波分離装置（２２）と当該偏波合波器（３０）との間に配置され、当該第１の偏波成分の光キャリア周波数を所定周波数だけシフトする第１の光キャリア周波数シフタ（３３２）を具備し、
当該第２の偏波合波器が、当該第３及び第４の偏波成分の合波前に、当該第４の偏波成分の光キャリア周波数を当該所定周波数だけ逆方向にシフトする第２の光キャリア周波数シフタ（３７２）を具備する
ことを特徴とする請求項８乃至１１の何れか１項に記載の光伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光位相変調を使用する光伝送方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
光位相変調は、ビットレートに比べて周波数利用効率が良い。光位相変調として、ＰＳＫ（Phase Shift keying）及びＤＰＳＫ（Differential Phase Shift keying）が広く知られている。
【０００３】
完全変調の場合、受信側に、光キャリアを再生する光位相ロックループ（ＰＬＬ）回路が必要になり、その光ＰＬＬのために光コスタスループが必要になる。ホモダイン検出における光受信装置の光ＰＬＬが、非特許文献１，２に記載されている。そこで、一般には、光キャリアを残留する不完全変調が採用される。なお、非特許文献１，２の全内容は、参考のため、本明細書中に組み入れられる。
【非特許文献１】Leonid G. Kazovsky, "Balanced phase-Locked loops for optical Homodyne receivers: Performance Analysis, Design Considerations, and laser Linewidth Requirements," Journal of lightwave technology, Vol. LT-4, No. 2, February 1986
【非特許文献２】Stefano Camadel, et al., "10 GBIT/S 2-PSK TRANSMISSION AND HOMODYNE COHERENT DETECTION USING COMMERCIAL OPTICAL COMPONENTS," ECOC2003, Vol. 3, We. P. 122, pp.800-801
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
不完全変調では、キャリアの残留に応じてＰＳＫ信号のレベルが低くなり、信号対雑音比（ＳＮＲ）が劣化する。光受信装置は、わずかな光キャリアを頼りに光ＰＬＬを動作させることになり、復調動作が不安定となる。
【０００５】
本発明は、実質的な完全変調の下でも光キャリアを伝送可能な光伝送方法及びシステムを提示することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る光伝送方法は、光キャリアを互いに直交する第１及び第２の偏波成分に分離する第１の偏波分離ステップと、当該第１の偏波成分を送信データに従い位相変調することにより位相変調信号光を生成する位相変調信号光生成ステップと、当該位相変調信号光及び当該第２の偏波成分を直交偏波状態で光伝送路に出力する伝送路出力ステップと、当該光伝送路から入力する当該位相変調信号光と当該第２の偏波成分を互いに同じ偏波方向で合波することにより、当該位相変調信号光を強度変調信号光に変換する位相変調／強度変調変換ステップと、当該強度変調信号光を電気信号に変換する光電変換ステップと、当該電気信号から当該送信データを復元する復元ステップとを具備することを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る光伝送システムは、位相変調を使って光送信装置から光伝送路を介して光受信装置に信号を伝送する光伝送システムである。特徴的には、当該光送信装置が、レーザ光源と、当該レーザ光源の出力レーザ光を互いに直交する第１及び第２の偏波成分に分離する第１の偏波分離装置と、当該第１の偏波分離装置（２２）により分離された当該第１の偏波成分を送信データにより位相変調し、位相変調信号光を出力する位相変調器と、当該第１の偏波分離装置により分離された当該第２の偏波成分と、当該位相変調信号光を互いに直交する偏波で合波し、伝送信号光として光伝送路に出力する偏波合波器とを具備する。そして、当該光受信装置が、当該光伝送路から出力される伝送信号光を、当該位相変調信号光を含む第３の偏波成分と、当該第３の偏波成分と直交する偏波の第４の偏波成分に分離する第２の偏波分離装置と、当該第３及び第４の偏波成分を互いに同じ偏波方向で合波する第２の偏波合波器と、当該第２の偏波合波器の出力信号光を電気信号に変換する光電変換器と、光電変換器から出力される電気信号から当該送信データを復元する復元装置とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、互いに直交する２つの偏波の一方で、完全変調で生成した位相変調信号を伝送し、他方の偏波で光キャリアを伝送するので、光受信装置は、光ＰＬＬ無しで信号を受信できる。これにより、光受信装置の構成を簡略化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例１】
【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。光送信装置１０は、ＰＳＫ信号光を光伝送路１２に出力する。光伝送路１２を伝送したＰＳＫ信号光は、光受信装置１４に入力する。
【００１１】
光送信装置１０の構成と動作を詳細に説明する。レーザ光源２０は、信号波長λｓの連続レーザ光（又はパルスレーザ光）を出力する。偏光ビームスプリッタ２２は、レーザ光源２０の出力光を互いに直交する２つの偏波成分、即ちＴＥ波とＴＭ波に分離し、一方、例えばＴＥ波をアーム２４に、他方、例えばＴＭ波をアーム２６に供給する。アーム２４上には位相変調器２８が配置されており、位相変調器２８は、送信すべきデータＤ１に従い、偏光ビームスプリッタ２２からのＴＥ波の光位相を０又はπに２値変調する。偏波合波器３０は、アーム２６からのＴＭ波と、アーム２４からの位相変調されたＴＥ波を合波し、その合波光を光伝送路１２に出力する。本実施例では、ＴＥ波でデータＤ１を伝送し、ＴＭ波で光キャリアを伝送する。
【００１２】
光受信装置１４の構成と動作を詳細に説明する。光伝送路１２から入力する信号光は、光アンプ４０で増幅され、中心透過波長λｓの光バンドパスフィルタ４２に入力する。光バンドパスフィルタ４２は、光アンプ４０の出力光から信号波長λｓの成分を抽出し、光アンプ４０及びその他の箇所で発生する信号波長λ以外のノイズ成分を除去する。光バンドパスフィルタ４２の出力光は、偏波制御装置４４を介して偏光ビームスプリッタ４６に入射する。偏波制御装置４４は、後述する制御装置７０からの制御信号に従い、偏光ビームスプリッタ４６が、光バンドパスフィルタ４２の出力光の内の一方の偏波成分、例えばＴＥ波をアーム４８に、他方の偏波成分、例えばＴＭ波をアーム５０に供給するように、光バンドパスフィルタ４２の出力光の偏波方向を制御する。このような機能を具備する偏波制御装置４４自体は、周知である。
【００１３】
アーム５０上には、光アンプ５１と、ＴＭ波をＴＥ波に変換する偏波変換器、具体的には、半波長板５２が配置されている。半波長板５２より、アーム５０上のＴＭ波はＴＥ波に変換される。光アンプ５１は、半波長板５２による減衰を補償する。アーム４８上に、アーム４８，５０の出力光のパワーをほぼ一致させる減衰器を配置しても良い。
【００１４】
アーム４８の出力光はＴＥ波であり、アーム５０の出力光は偏波変換器５２により偏波を変換されているので、これもＴＥ波であり、互いに干渉可能である。この干渉の結果、位相変調器２８による位相変調器が光強度のオン／オフで信号を伝送するＯＯＫ（On-Off keying）信号に変換される。そのために、合分波器５４が、アーム４８からのＴＥ波とアーム５０からのＴＥ波とを合波及び分波する。合分波器５４は、いわゆるコンストラクティブ出力とデストラクティブ出力と呼ばれる２つの出力を具備する。
【００１５】
合分波器５４の一方の出力光５６はフォトダイオード６０に入射し、他方の出力光５８は第２のフォトダイオード６２に入射する。フォトダイオード６０，６２は、入射光を電気信号に変換する。フォトダイオード６０，６２はシリアルに接続されており、その接続点が、アンプ６４を介して電気受信器６６の入力に接続する。フォトダイオード６０，６２は、いわゆるバランス受信器を構成しており、これにより、約３ｄＢ，受信感度が向上する。
【００１６】
バランス受信を利用しない場合、合分波器５４の代わりに、単にＯＯＫ信号光を出力する光合波器を使用すれば良い。
【００１７】
電気受信器６６は、アンプ６４の電気信号出力からデータとクロックを復元し、エラー訂正装置６８に印加する。エラー訂正装置６８は、光送信装置１０でデータＤ１に付加されているエラー訂正符号を参照して、光伝送路１２での伝送エラーを訂正する。エラー訂正装置６８は更に、信号光の伝送エラー率（ＢＥＲ）を算出し、制御装置７０に印加する。制御装置７０は、そのエラー率ＢＥＲが低減するように偏波制御装置４４の出力光の偏波方向を制御する。この制御ループにより、先に説明したように、偏波制御装置４４は、偏光ビームスプリッタ４６が受信信号光をそのＴＥ成分とＴＭ成分に分離できるように、光バンドパスフィルタ４２の出力光の偏波方向を制御する。
【００１８】
光送信装置１０の出力光の内のＴＥ成分とＴＭ成分の直交性が、光伝送路１２の偏波依存性等により揺らぐことがある。この揺らぎを補償するために、本実施例では、アーム５０の光路長を調整するようにした。即ち、アーム５０に近接してヒータ７２を配置してあり、制御装置７４は、フォトダイオード６０，６２のバランス受信出力、即ちアンプ６４の出力の低域成分が少なくなるようにヒータ７２を制御する。制御装置７４は、アンプ６４の出力から低域成分を抽出するアクティブフィルタ又はローパスフィルタを具備する。そのアクティブフィルタの通過帯域幅は、例えば、１０Ｇｂｐｓの光伝送の場合で、数百Ｈｚ程度であり、別の観点ではレーザ光源２０の線幅程度でよい。ヒータ７２をアーム４８に対して配置しても良いことは明らかである。
【００１９】
ＴＥ波で伝送される信号の受信に関して、機能的には、アーム５０上の、偏波変換器として機能する半波長板５２が、局部発振器と同等の機能を果たしている。これにより、本実施例では、光ＰＬＬ無しで、位相変調信号を復調できる。本実施例はまた、光受信装置に本来、配備すべき局部発振器を光送信装置に配備し、その局部発振信号を信号光と同じ伝送路で光送信装置１０から光受信装置１４に伝送したと見ることができる。
【実施例２】
【００２０】
本発明は、多値ＰＳＫにも適用できる。図２は、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）伝送を実現する本発明の実施例の概略構成ブロック図を示す。
【００２１】
光送信装置１１０は、ＱＰＳＫ信号光を光伝送路１１２に出力する。光伝送路１１２を伝送したＱＰＳＫ信号光は光受信装置１１４に入力する。
【００２２】
光送信装置１１０の構成と動作を詳細に説明する。レーザ光源１２０は、信号波長λｓの連続レーザ光（又はパルスレーザ光）を出力する。偏光ビームスプリッタ１２２は、レーザ光源１２０の出力光を互いに直交する２つの偏波成分、即ちＴＥ波とＴＭ波に分離し、一方、例えばＴＥ波をアーム１２４に、他方、例えばＴＭ波をアーム１２６に供給する。
【００２３】
アーム１２４上には、入力光を２分割する分波器１２８、分波器１２８の各出力光を伝搬するアーム１３０ａ，１３０ｂ，アーム１３０ａ，１３０ｂからの出力光を合波する合波器１３２が配置されている。一方のアーム１３０ａには、データＤ１に従い入射光を０又はπで位相変調する位相変調器１３４ａが配置される。他方のアーム１３０ｂには、データＤ２に従い入射光を０又はπで位相変調する位相変調器１３４ｂと、位相変調器１３４ｂの出力光を位相をπ／２だけシフトする位相シフタ１３６が配置される。合波器１３２の出力光は、結局、位相変調器１３４ａによる（０，π）のＰＳＫ信号光と、位相変調器１３４ｂ及び位相シフタ１３６による（π／２，３π／２）のＰＳＫ信号光の合成、即ち、（０，π）でデータＤ１を搬送し、（π／２，３π／２）でデータＤ２を搬送するＱＰＳＫ信号光になっている。
【００２４】
偏波合波器１３８は、アーム１２４からのＴＥ波（ＱＰＳＫ信号光）と、アーム１２６からのＴＭ波を合波し、その合波光を光伝送路１１２に出力する。
【００２５】
光受信装置１１４の構成と動作を詳細に説明する。光伝送路１１２から入力する信号光は、光アンプ１４０で増幅され、中心透過波長λｓの光バンドパスフィルタ１４２に入力する。光バンドパスフィルタ１４２は、光アンプ１４０の出力光から信号波長λｓの成分を抽出し、光アンプ１４０及びその他の箇所で発生する信号波長λ以外のノイズ成分を除去する。
【００２６】
分波器１８０は光バンドパスフィルタ１４２の出力光を２分割し、一方をデータＤ１のデータ受信装置１８２ａに、他方をデータＤ２のデータ受信装置１８２ｂに印加する。データ受信装置１８２ａ，１８２ｂの構成は、基本的に、図１に示す受信装置１４の偏波制御装置４４以降の構成と同じである。同じ作用の構成要素には同じ富豪を付してある。
【００２７】
図２に示す実施例では、各データ受信装置１８２ａ，１８２ｂのアーム４８上には、受信すべきチャネルを選択するための位相シフタ１８４が配置される。アーム４８の代わりに、アーム５０上に位相シフタ１８４を配置しても良い。位相シフタ１８４の位相シフト量を０又はπに設定すると、データＤ１を受信でき、位相シフト量をーπ／２又はπ／２に設定すると、データＤ２を受信できる。位相シフタ１８４の位相シフト量を０又はπに設定することは、その位相シフタ１８４を省略できることを意味する。両データ受信装置１８２ａ，１８２ｂのアーム４８上の位相シフタ１８４の位相シフト量を切り替えることで、データ受信装置１８２ａ，１８２ｂで受信するデータＤ１，Ｄ２を切り替えることができる。
【実施例３】
【００２８】
図２に示す実施例では、位相変調器１３４ａ，１３４ｂが並列に配置されているが、アーム１２４上に複数の位相変調器をシリアルに配置しても同様の多値ＰＳＫ信号光を生成できる。この場合の光受信装置の構成は、光受信装置１１４の構成と基本的に同じでよい。
【００２９】
図３は、３つの位相変調器をシリアルに配置することによる多値ＰＳＫ伝送の実施例の光送信装置の概略構成ブロック図を示し、図４は、光受信装置の概略構成ブロック図を示す。３つの位相変調器をシリアルに配置することで、８値ＰＳＫ伝送を実現する。
【００３０】
光送信装置２１０は、８値ＰＳＫ信号光を光伝送路２１２に出力する。光伝送路２１２を伝送した８値ＰＳＫ信号光は、光受信装置２１４に入力する。
【００３１】
図３を参照して、光送信装置２１０の構成と動作を詳細に説明する。レーザ光源２２０は、信号波長λｓの連続レーザ光（又はパルスレーザ光）を出力する。偏光ビームスプリッタ２２２は、レーザ光源２２０の出力光を互いに直交する２つの偏波成分、即ちＴＥ波とＴＭ波に分離し、一方、例えばＴＥ波をアーム２２４に、他方、例えばＴＭ波をアーム２２６に供給する。アーム２２４上には３つの位相変調器２２８ａ，２２８ｂ，２２８ｃがシリアルに配置されている。
【００３２】
プリコーダ２３０は、３つのデータＤ１，Ｄ２，Ｄ３を位相変調のために符号化し、得られた符号化データで３つの位相変調器２２８ａ，２２８ｂ，２２８ｃを駆動する。例えば、プリコーダ２３０は、位相変調器２２８ａを（０，π／４）の位相で駆動し、位相変調器２２８ｂを（０，π／２）の位相で駆動し、位相変調器２２８ｃを（０，π）の位相で駆動する。これにより、８値ＰＳＫ信号光が生成される。
【００３３】
偏波合波器２３２は、アーム２２６からのＴＭ波と、アーム２２４からのＰＳＫ変調されたＴＥ波を合波し、その合波光を光伝送路２１２に出力する。本実施例では、ＴＥ波でデータＤ１，Ｄ２，Ｄ３を伝送し、ＴＭ波で光キャリアを伝送する。
【００３４】
図４を参照して、光受信装置２１４の構成と動作を詳細に説明する。光伝送路２１２から入力する信号光は、光アンプ２４０で増幅され、中心透過波長λｓの光バンドパスフィルタ２４２に入力する。光バンドパスフィルタ２４２は、光アンプ２４０の出力光から信号波長λｓの成分を抽出し、光アンプ２４０及びその他の箇所で発生する信号波長λ以外のノイズ成分を除去する。分波器２８０は、光バンドパスフィルタ２４２の出力光を３つに分割し、データ受信装置２８２ａ，２８２ｂ，２８２ｃに供給する。図４では、データ受信装置２８２ａの内部構成のみを詳細に図示してあるが、データ受信装置２８２ｂ，２８２ｃの内部構成は、データ受信装置２８２ａの構成と基本的に同じである。
【００３５】
データ受信装置２８２ａの内部の主要な構成は、図１に示す実施例の光受信装置１４の偏波制御装置４４以降と同じ構成からなる。図４では、光受信装置１４の内部構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付してある。図４に示す実施例では、位相変調器２２８ａ，２２８ｂ，２２８ｃのどれによる位相変調信号を復調するかで異なる位相シフト量の位相シフタ２８４をアーム４８上に配置してある。データ受信装置２８２ａ，２８２ｂ，２８２ｃでは、位相シフタ２８４の位相シフト量が異なる。
【００３６】
受信装置６６から出力される受信データとそのクロックがデコーダ２８６に印加される。デコーダ２８６は、データ受信装置２８２ａ，２８２ｂ，２８２ｃからの受信データからデータＤ１，Ｄ２，Ｄ３を復元する。デコーダ２８６はまた、データ受信装置２８２ａの受信データのビット誤り率（ＢＥＲ）をデータ受信装置２８２ａの制御装置７０に印加し、同様に、データ受信装置２８２ｂ，２８２ｃの受信データのビット誤り率（ＢＥＲ）をそれぞれデータ受信装置２８２ｂ，２８２ｃの制御装置７０に印加する。各データ受信装置２８２ａ，２８２ｂ，２８２ｃの制御装置７０は、デコーダ２８６からのＢＥＲが最小になるように、偏波制御装置４４を制御する。これにより、第１実施例で説明したのと同様に、偏波ビームスプリッタ４６での偏波分離が最適な状態になるように、偏波制御装置４４は、各データ受信装置２８２ａ，２８２ｂ，２８２ｃの入力信号光の偏波を制御する。
【実施例４】
【００３７】
上記各実施例では、一方の偏波（ＴＭ波）で光キャリアを伝送したが、周波数シフトを併用しても良い。周波数シフトを併用することで、データ変調信号成分との光ファイバ伝送路中での干渉クロストークをより高く圧縮できるというメリットがある。
【００３８】
図５は、図１に示す実施例に周波数シフトを適用した変更実施例の概略構成ブロック図を示す。図１に示す構成要素と同じ作用の構成要素には同じ符号を付してある。
【００３９】
光送信装置３１０は、ＰＳＫ信号光を光伝送路３１２に出力する。光伝送路３１２を伝送したＰＳＫ信号光は、光受信装置３１４に入力する。
【００４０】
光送信装置３１０の構成と動作の、光送信装置１０との相違を説明する。アーム２６上に、キャリア周波数シフタ３３２が配置される。キャリア周波数シフタ３３２は、ローカル発振器３３４からの周波数ｆのトーン信号に従い、偏波ビームスプリッタ２２からのＴＭ波のキャリア周波数を周波数ｆだけシフトする。このようなキャリア周波数シフタ３３２は、例えば、音響光学（ＡＯ）光変調器又はＬＮ光変調器とイメージリジェクション光バンドパスフィルタからなり、変調に伴うサイドバンド生成により光キャリア周波数がシフトされる。
【００４１】
光送信装置３１０の光キャリア周波数シフタ３３２に対応して、光受信装置３１４は、以下のように変更される。即ち、光バンドパスフィルタ３４２は、波長λｓの光だけでなく、光キャリア周波数シフタ３３２によるシフト後の波長の光を透過できるように、中心透過波長と透過波長帯が設定される。また、アーム５０上にキャリア周波数シフタ３７２が配置される。キャリア周波数シフタ３７２は、電圧制御発振器（ＶＣＯ）３７３の出力に応じて、電圧制御発振器３７３の発振周波数ｆだけ、キャリア周波数シフタ３３２とは逆方向にアーム５０上のＴＭ波の光キャリア周波数をシフトする。制御装置３７４は、アンプ６４の平均出力レベルがゼロに近づくように電圧制御発振器３７３の発振周波数を制御する。光キャリア周波数シフタ３７２、電圧制御発振器３７３及び制御装置３７４により、アーム５０上のＴＭ波の光キャリア周波数が、信号波長λｓに相当する周波数に戻される。
（その他）
【００４２】
図１に示す実施例への光キャリア周波数シフトの例を説明したが、図２及び図３に示す実施例に対しても、図５に示す実施例の光キャリア周波数シフトを適用できる。
【００４３】
上記各実施例では、ＴＥ波でデータを伝送し、ＴＭ波で光キャリアを伝送するが、その逆であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【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】本発明の第３実施例の光送信装置の概略構成ブロック図である。
【図４】本発明の第３実施例の光受信装置の概略構成ブロック図である。
【図５】本発明の第４実施例の概略構成ブロック図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０：光送信装置
１２：光伝送路
１４：光受信装置
２０：レーザ光源
２２：偏光ビームスプリッタ
２４．２６：アーム
２８：位相変調器
３０：偏波合波器
４０：光アンプ
４２：光バンドパスフィルタ
４４：偏波制御装置
４６：偏光ビームスプリッタ
４８，５０：アーム
５１：光アンプ
５２：半波長板
５４：合分波器
５６，５８：合分波器５４の出力光
６０，６２：フォトダイオード
６４：アンプ
６６：電気受信器
６８：エラー訂正装置
７０：制御装置
７２：ヒータ
７４：制御装置
１１０：光送信装置
１１２：光伝送路
１１４：光受信装置
１２０：レーザ光源
１２２：偏光ビームスプリッタ
１２４，１２６：アーム
１２８：分波器
１３０ａ，１３０ｂ：アーム
１３４ａ，１３４ｂ：位相変調器
１３６：位相シフタ
１３８：偏波合波器
１４０：光アンプ
１４２：光バンドパスフィルタ
１８０：分波器
１８２ａ，１８２ｂ：データ受信装置
１８４：位相シフタ
２１０：光送信装置
２１２：光伝送路
２１４：光受信装置
２２０：レーザ光源
２２２：偏波ビームスプリッタ
２２４，２２６：アーム
２２８ａ，２２８ｂ，２２８ｃ：位相変調器
２３０：プリコーダ
２３２：偏波合波器
２４０：光アンプ
２４２：光バンドパスフィルタ
２８０：分波器
２８２ａ，２８２ｂ，２８２ｃ：データ受信装置
２８４：位相シフタ
２８６：デコーダ
３１０：光送信装置
３１２：光伝送路
３１４：光受信装置
３３２：キャリア周波数シフタ（ＣＦＳ）
３３４：ローカル発振器
３４２：光バンドパスフィルタ
３７２：キャリア周波数シフタ
３７３：電圧制御発振器（ＶＣＯ）
３７４：制御装置
【図１】
2005167474.tif 000003
【図２】
2005167474.tif 000004
【図３】
2005167474.tif 000005
【図４】
2005167474.tif 000006
【図５】
2005167474.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成16年11月19日(2004.11.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直交する第１及び第２の偏波成分を有する光キャリアを発生するステップと、
当該光キャリアの当該第１の偏波成分を送信データに従い位相変調することにより位相変調信号を生成し、生成された位相変調信号光と当該第２の偏波成分を直交偏波状態で光伝送路に出力する位相変調ステップと、
当該光伝送路から入力する当該位相変調信号光と当該第２の偏波成分を互いに同じ偏波方向で合波することにより、当該位相変調信号光を強度変調信号光に変換する位相変調／強度変調変換ステップと、
当該強度変調信号光を電気信号に変換する光電変換ステップと、
当該電気信号から当該送信データを復元する復元ステップ
とを具備することを特徴とする光伝送方法。
【請求項２】
当該位相変調ステップが、
当該光キャリアから当該第１と第２の偏波成分に分離する第１の偏波分離ステップと、
当該第１の偏波成分を送信データに従い位相変調することにより位相変調信号光を生成する位相変調信号光生成ステップと、
当該位相変調信号光及び当該第２の偏波成分を直交偏波状態で光伝送路に出力する伝送路出力ステップ
とからなることを特徴とする請求項１に記載の光伝送方法。
【請求項３】
当該位相変調信号が多値位相変調信号光であることを特徴とする請求項２に記載の光伝送方法。
【請求項４】
当該伝送路出力ステップが、当該位相変調信号光及び当該第２の偏波成分を互いに直交する偏波状態で合波する偏波合波ステップと、当該偏波合波ステップによる合波光を当該光伝送路に出力するステップとを具備することを特徴とする請求項２に記載の光伝送方法。
【請求項５】
当該位相変調／強度変調変換ステップが、当該光伝送路から入力する光を、位相変調信号光を含む成分とこれに直交する偏波の成分に分離する第２の偏波分離ステップと、当該第２の偏波分離ステップで分離された２つの成分を同じ偏波方向で合波する第２の合波ステップを具備することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の光伝送方法。
【請求項６】
当該復元ステップが、受信データの伝送誤り率を算出する伝送誤り率算出ステップを具備し、
当該位相変調／強度変調変換ステップが、当該伝送誤り率算出ステップで算出される当該伝送誤り率に従い、当該伝送誤り率が少なくなくように当該光伝送路から入力する光の偏波方向を制御する偏波制御ステップを具備する
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の光伝送方法。
【請求項７】
当該第２の合波ステップが、当該第２の偏波分離ステップで分離された２つの成分を同じ偏波方向で合波することにより干渉させ、コンストラクティブモード及びデストラクティブモードの強度変調信号光を生成し、
当該光電変換ステップが、コンストラクティブモード及びデストラクティブモードの強度変調信号光をバランス受信するステップである
ことを特徴とする請求項５に記載の光伝送方法。
【請求項８】
当該光伝送方法が更に、当該光伝送路への出力前に、当該第２の偏波成分の光キャリア周波数を所定周波数だけシフトする光キャリア周波数シフトステップを具備し、
当該位相変調／強度変調変換ステップが、当該位相変調信号光との合波の前に、当該第２の偏波成分の光キャリア周波数を元に戻す光キャリア周波数復元ステップを具備する
ことを特徴とする請求項２乃至７の何れか１項に記載の光伝送方法。
【請求項９】
位相変調を使って光送信装置（１０，１１０，２１０，３１０）から光伝送路（１２，１１２，２１２，３１２）を介して光受信装置（１４、１１４，２１４，３１４）に信号を伝送する光伝送システムであって、
当該光送信装置（１０，１１０，２１０，３１０）が、
互いに直交する第１及び第２の偏波成分を有するレーザ光を出力するレーザ光源（２０、１２０，２２０）と、
当該レーザ光源の出力レーザ光の当該第１の偏波成分を送信データにより位相変調し、これにより生成された位相変調信号光と当該第２の偏波成分を直交偏波状態で伝送信号光として光伝送路（１２，１１２，２１２，３１２）に出力するデータ変調器（２２，２８，１３４ａ，１３４ｂ，２２８ａ，２２８ｂ，２２８ｃ，３０、１３８，２３２）と、
とを具備すること、及び、
当該光受信装置（１４，１１４，２１４，３１４）が、
当該光伝送路（１２，１１２，２１２，３１２）から出力される伝送信号光を、当該位相変調信号光を含む第３の偏波成分と、当該第３の偏波成分と直交する偏波の第４の偏波成分に分離する受信側偏波分離装置（４４，４６）と、
当該第３及び第４の偏波成分を互いに同じ偏波方向で合波する受信側偏波合波器（５４）と、
当該偏波合波器（５４）の出力信号光を電気信号に変換する光電変換器（６０，６２）と、
光電変換器（６０，６２）から出力される電気信号から当該送信データを復元する復元装置（６６，６８）
とを具備することを特徴とする光伝送システム。
【請求項１０】
当該データ変調器が、
当該レーザ光源の出力レーザ光から当該第１及び第２の偏波成分を分離する偏波分離装置（２２）と、
当該偏波分離装置（２２）により分離された当該第１の偏波成分を送信データにより位相変調し、位相変調信号光を出力する位相変調器（２８，１３４ａ，１３４ｂ，２２８ａ，２２８ｂ，２２８ｃ）と、
当該第１の偏波分離装置（２２）により分離された当該第２の偏波成分と、当該位相変調信号光を互いに直交する偏波で合波し、伝送信号光として光伝送路（１２，１１２，２１２，３１２）に出力する偏波合波器（３０、１３８，２３２）
とからなることを特徴とする請求項９に記載の光伝送システム。
【請求項１１】
当該位相変調器が、当該第１の偏波成分をｎ個に分割して、それぞれ異なるアーム（１３０ａ，１３０ｂ）に供給する光分割器（１２４）と、各アーム（１３０ａ，１３０ｂ）上に配置され、送信データに従い入射光を位相変調する位相変調素子（１３４ａ，１３４ｂ）と、各アームの出力光を合波する合波器（１３２）とを具備し、
当該光受信装置が、当該受信側偏波分離装置（４４，４６）、当該受信側偏波合波器（５４）及び当該光電変換器（６０，６２）からなるｎ系統のデータ受信装置（１８２ａ，１８２ｂ，２８２ａ，２８２ｂ，２８２ｃ）と、当該光伝送路から入力する光を当該ｎ系統のデータ受信装置に分配する光分割器（１８０，２８０）とを具備する
ことを特徴とする請求項１０に記載の光伝送システム。
【請求項１２】
当該位相変調器が、シリアルに配置される複数の位相変調素子（２２８ａ，２２８ｂ，２２８ｃ）を具備し、
当該光受信装置が、当該受信側偏波分離装置（４４，４６）、当該受信側偏波合波器（５４）及び当該光電変換器（６０，６２）を具備するｎ系統のデータ受信装置（１８２ａ，１８２ｂ，２８２ａ，２８２ｂ，２８２ｃ）と、当該光伝送路から入力する光を当該ｎ系統のデータ受信装置に分配する光分割器（１８０，２８０）とを具備する
ことを特徴とする請求項１０に記載の光伝送システム。
【請求項１３】
当該受信側偏波合波器が、当該第３及び第４の偏波成分を互いに同じ偏波方向で合波することにより干渉させ、コンストラクティブモード及びデストラクティブモードの強度変調信号光を生成する合分波器（５４）であり、
当該光電変換器が、当該コンストラクティブモード及びデストラクティブモードの強度変調信号光をバランス受信する２つのフォトダイオード（６０，６２）を具備する
ことを特徴とする請求項１０乃至１２の何れか１項に記載の光伝送システム。
【請求項１４】
当該受信側偏波合波器（５４）が、
当該当該受信側偏波分離装置で分離された当該第３の偏波成分を伝送する第１のアーム（４８）と、
当該受信側偏波分離装置で分離された当該第４の偏波成分を伝送する第２のアーム（５０）と、
当該第１及び第２のアームの何れか一方に配置され、入射光の偏波を直交する偏波方向の偏波に変換する偏波変換器（５２）と、
当該第１及び第２のアーム（４８，５０）の出力光を合波する合波器（５４）
とを具備することを特徴とする請求項１０乃至１２の何れか１項に記載の光伝送システム。
【請求項１５】
当該合波器が、当該第１及び第２のアーム（４８，５０）の出力光を互いに干渉させ、コンストラクティブモード及びデストラクティブモードの強度変調信号光を生成する合分波器（５４）であり、
当該光電変換器が、当該コンストラクティブモード及びデストラクティブモードの強度変調信号光をバランス受信する２つのフォトダイオード（６０，６２）を具備する
ことを特徴とする請求項１３に記載の光伝送システム。
【請求項１６】
当該復元装置が、受信データの誤り率を算出する誤り率算出装置（６８）を具備し、
当該受信側偏波分離装置が、当該光伝送路（１２）から出力される伝送信号光の偏波方向を制御する偏波制御装置（４４）と、当該偏波制御装置の出力光を互いに直交する当該第３及び第４の偏波成分に分離する偏波分離素子（４６）と、当該誤り率算出装置（６８）による当該誤り率が小さくなるように、当該偏波制御装置（４４）を制御する制御装置（７０）とを具備する
ことを特徴とする請求項１０乃至１３の何れか１項に記載の光伝送システム。
【請求項１７】
更に、
当該偏波分離装置（２２）と当該偏波合波器（３０）との間に配置され、当該第１の偏波成分の光キャリア周波数を所定周波数だけシフトする第１の光キャリア周波数シフタ（３３２）を具備し、
当該受信側偏波合波器が、当該第３及び第４の偏波成分の合波前に、当該第４の偏波成分の光キャリア周波数を当該所定周波数だけ逆方向にシフトする第２の光キャリア周波数シフタ（３７２）を具備する
ことを特徴とする請求項１０乃至１３の何れか１項に記載の光伝送システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明に係る光伝送方法は、互いに直交する第１及び第２の偏波成分を有する光キャリアを発生するステップと、当該光キャリアの当該第１の偏波成分を送信データに従い位相変調することにより位相変調信号を生成し、生成された位相変調信号光と当該第２の偏波成分を直交偏波状態で光伝送路に出力する位相変調ステップと、当該光伝送路から入力する当該位相変調信号光と当該第２の偏波成分を互いに同じ偏波方向で合波することにより、当該位相変調信号光を強度変調信号光に変換する位相変調／強度変調変換ステップと、当該強度変調信号光を電気信号に変換する光電変換ステップと、当該電気信号から当該送信データを復元する復元ステップとを具備することを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明に係る光伝送システムは、位相変調を使って光送信装置から光伝送路を介して光受信装置に信号を伝送する光伝送システムである。特徴的には、当該光送信装置が、互いに直交する第１及び第２の偏波成分を有するレーザ光を出力するレーザ光源と、当該レーザ光源の出力レーザ光の当該第１の偏波成分を送信データにより位相変調し、これにより生成された位相変調信号光と当該第２の偏波成分を直交偏波状態で伝送信号光として光伝送路に出力するデータ変調器とを具備する。そして、当該光受信装置が、当該光伝送路から出力される伝送信号光を、当該位相変調信号光を含む第３の偏波成分と、当該第３の偏波成分と直交する偏波の第４の偏波成分に分離する受信側偏波分離装置と、当該第３及び第４の偏波成分を互いに同じ偏波方向で合波する受信側偏波合波器と、当該偏波合波器の出力信号光を電気信号に変換する光電変換器と、光電変換器から出力される電気信号から当該送信データを復元する復元装置とを具備する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
アーム４８の出力光はＴＥ波であり、アーム５０の出力光は偏波変換器５２により偏波を変換されているので、これもＴＥ波であり、互いに干渉可能である。この干渉の結果、位相変調器２８による位相変調信号が光強度のオン／オフで信号を伝送するＯＯＫ（On-Off keying）信号に変換される。そのために、合分波器５４が、アーム４８からのＴＥ波とアーム５０からのＴＥ波とを合波及び分波する。合分波器５４は、いわゆるコンストラクティブ出力とデストラクティブ出力と呼ばれる２つの出力を具備する。