(57)【要約】【課題】伝送路中の偏波変動によらず情報の高密度化と信号品質の向上が図れること。【解決手段】光多重装置１００は、搬送光が伝送する伝送路の途中に設けられ、装置に入力された挿入信号に基づき生成した制御光を搬送光に多重化させる。光多重装置１００は、連続発振光と、挿入信号に基づき互いに直交する偏波状態を有する複数の光周波数の制御光と、を生成出力する制御光生成部１０１，１０２と、複数の光周波数の制御光により搬送光を変調する非線形光学媒質１０６と、を有する。【選択図】図１
2017152993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
挿入信号に基づき生成した制御光を搬送光に多重化させる光多重装置において、
連続発振光と、前記挿入信号に基づき互いに直交する偏波状態を有する複数の光周波数の制御光と、を生成出力する制御光生成部と、
前記複数の光周波数の制御光により前記搬送光を変調する非線形光学媒質と、
を有することを特徴とする光多重装置。
【請求項２】
前記制御光生成部は、前記制御光として、
前記搬送光および当該搬送光に含まれるサブキャリア多重光信号の光周波数の光周波数と異なる４つの光周波数ν１〜ν４であり、第１光周波数ν１と第２光周波数ν２との間の周波数差分Δνと、第３光周波数ν３と第４光周波数ν４との間の周波数差分Δνとが等しく、さらに、前記搬送光の光周波数と多重されるサブキャリア光信号の光周波数との差分Δνとも等しく、下記に示されることを特徴とする請求項１に記載の光多重装置。
｜ν１−ν２｜＝｜ν３−ν４｜＝Δν
（但し、｜ν１−ν３｜＞＞Δν、
ν１，ν２の偏波状態に対しν３，ν４の偏波状態が直交）
【請求項３】
前記制御光生成部は、互いに直交となる偏波状態となる第１制御光および第２制御光を生成出力し、
さらに、前記搬送光と、前記第１制御光および前記第２制御光とを合波し、前記非線形光学媒質に出力する光合波器
を有することを特徴とする請求項１に記載の光多重装置。
【請求項４】
前記制御光生成部は、互いに直交となる偏波状態となる第１制御光および第２制御光を生成出力し、
さらに、前記搬送光と、前記第１制御光とを合波する第１光合波器と、
前記第１制御光により前記搬送光を変調する第１非線形光学媒質と、
前記搬送光と、前記第２制御光とを合波する第２光合波器と、
前記第２制御光により前記搬送光を変調する第２非線形光学媒質と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の光多重装置。
【請求項５】
前記制御光生成部は、互いに直交となる偏波状態となる第１制御光および第２制御光を生成出力し、
単一の前記非線形光学媒質の両端にそれぞれ前記搬送光と、前記第１制御光および第２制御光を入力させることを特徴とする請求項１に記載の光多重装置。
【請求項６】
前記非線形光学媒質が出力する光信号の偏波状態をモニタし、第１制御光および第２制御光の偏波状態が互いに直交となるように偏波制御する偏波制御器
を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の光多重装置。
【請求項７】
前記制御光生成部は、
互いに光周波数が異なる複数の光を出力する光コム発生器と、
前記光コム発生器が出力する前記光を波長選択出力する波長選択スイッチと、
前記波長選択スイッチが出力する前記光を分岐させる光スプリッタと、
前記光スプリッタで分岐された前記光に対し、前記挿入信号に基づく光変調を行い、前記非線形光学媒質に出力する前記制御光を出力する光変調器と、
を含むことを特徴とする請求項４〜６のいずれか一つに記載の光多重装置。
【請求項８】
前記制御光生成部は、
互いに光周波数が異なる複数の光を出力する光コム発生器と、
前記光コム発生器が出力する前記光を分岐させる第１光スプリッタと、
前記第１光スプリッタが分岐出力する前記光の偏波状態を互いに直交させる一対の光フィルタと、
一対の前記光フィルタの前記制御光をそれぞれ安定化させる一対の注入同期光源と、
一方の前記注入同期光源の光を分岐させる第２光スプリッタと、
前記第２光スプリッタで分岐された前記光に対し、前記挿入信号に基づく光変調を行い、前記非線形光学媒質に出力する前記制御光を出力する光変調器と、
を含むことを特徴とする請求項４〜６のいずれか一つに記載の光多重装置。
【請求項９】
前記制御光生成部は、
互いに光周波数が異なる複数の連続光を出力するＣＷ光源と、
前記ＣＷ光源が出力する前記光を分岐させる光スプリッタと、
前記光スプリッタが分岐出力する前記光の偏波状態を互いに直交させる一対の光フィルタと、
前記光スプリッタで分岐された前記光に対し、前記挿入信号に基づく光変調を行い、前記非線形光学媒質に出力する前記制御光を出力する光変調器と、
を含むことを特徴とする請求項４〜６のいずれか一つに記載の光多重装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ネットワークの複数地点で情報を多重する光多重装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、情報を光多重伝送する技術として、ＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）がある。ＷＤＭは、異なる波長の光信号を多重化し、１本の光ファイバで複数の情報を伝送することができる。異なる波長の光信号は、光カプラによって多重化（光多重化）することができるが、多数の光信号を多重化する際には光カプラで発生する損失が大きなってくる。そこで、アレイ導波路格子や、マイクロマシン、液晶素子、回折格子を含んで構成される波長選択スイッチにより低損失な多重化が実現できる。
【０００３】
ＷＤＭにおいて、さらなる広帯域の情報伝送を実現するために、搬送光の数を増やすよう波長間隔を狭くすると、各搬送光の波長の揺れによって、例えば、隣り合う光信号の波長が重なってしまい、情報伝送が不安定になる。そこで、搬送光が伝送する伝送路の途中に設置する光多重装置において異なるサブキャリア周波数で逐次的に光変調器でサブキャリア変調することで高密度な波長間隔での多重化が実現できる（例えば、下記特許文献１参照。）。光変調器に広帯域な変調特性を持つ非線形光学媒質を用いて、変調信号に多数の光周波数モード列からなる光周波数コム等を利用した広帯域サブキャリア光信号を用いることで、多数の大容量情報を高密度に安定して多重伝送することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１１５５４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、非線形光学媒質による光変調には偏波依存性があり、非線形光学媒質に入力する搬送光の偏波状態の変化によって変調効率にばらつきが生じることがある。この偏波状態別の変調効率のばらつきは、多重された光信号の信号品質にばらつきを生じさせる。
【０００６】
一つの側面では、本発明は、伝送路中の偏波変動によらず情報の高密度化と信号品質の向上が図れることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一つの案では、光多重装置は、挿入信号に基づき生成した制御光を搬送光に多重化させる光多重装置において、連続発振光と、前記挿入信号に基づき互いに直交する偏波状態を有する複数の光周波数の制御光と、を生成出力する制御光生成部と、前記複数の光周波数の制御光により前記搬送光を変調する非線形光学媒質と、を有することを要件とする。
【発明の効果】
【０００８】
一つの実施形態によれば、伝送路中の偏波変動によらず情報の高密度化と信号品質の向上が図れるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１にかかる光多重装置の一例を示すブロック図である。
【図２Ａ】図２Ａは、実施の形態１にかかる光多重装置にかかる非線形光学媒質の適用例を説明する図である。（その１）
【図２Ｂ】図２Ｂは、実施の形態１にかかる光多重装置にかかる非線形光学媒質の適用例を説明する図である。（その２）
【図３】図３は、実施の形態１にかかる光多重装置にかかる非線形光学媒質を用いた場合の偏波の相補的な状態を説明する図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態２にかかる光多重装置の一例を示すブロック図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態３にかかる光多重装置の一例を示すブロック図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態４にかかる光多重装置の一例を示すブロック図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態の光多重装置の制御光生成部の構成例１を示すブロック図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態の光多重装置の制御光生成部の構成例２を示すブロック図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態の光多重装置の制御光生成部の構成例３を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、本発明の光多重装置を含む光多重ネットワークシステムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１にかかる光多重装置の一例を示すブロック図であり、図２Ａ，図２Ｂは、実施の形態１にかかる光多重装置にかかる非線形光学媒質の適用例を説明する図である。横軸は光周波数ν、縦軸は光信号の強度（パワー）である。
【００１１】
図１の光多重装置１００は、光伝送路の所定の地点に設けられ、この地点における光信号を光伝送路に挿入（入力）または分岐（出力）する光分岐挿入装置の機能を有する。以下、光周波数はν、電気周波数はｆで示す。
【００１２】
図１に記載の光多重装置１００は、光源回路１０１、偏波多重光変調器１０２、光スプリッタ１０３、光フィルタ１０４、偏波制御器１０５、非線形光学媒質１０６、駆動信号生成器１０７、光位相シフタ１０８を含む。
【００１３】
光多重装置１００に入力される搬送光は、サブキャリア多重光信号および搬送光を含む。サブキャリア多重光信号には、複数のサブキャリア周波数の光信号ＳＣｘ１〜ＳＣｘｎ、ＳＣｙ１〜ＳＣｙｎが多重化されている。サブキャリア光信号ＳＣｘとＳＣｙとは偏波方向が互いに直交する。搬送光の光周波数は、サブキャリア多重光信号の光周波数とは異なる。なお、ν0は非光の基準周波数（０）であり、搬送光の周波数ではない。
【００１４】
図１に示す光信号入力は、波長分割多重により複数の光信号のサブキャリア多重化状態を示す。以下の説明では、便宜上、伝送路から光多重装置１００に対しては、サブやリア多重光が入力されていない状態で、光多重装置１００に入力される挿入信号の光多重化に着目して説明する。
【００１５】
ここで、搬送光の光周波数は、サブキャリア多重光信号の光周波数より低くてもよいし、サブキャリア多重光信号の光周波数より高くてもよい。また、搬送光の光周波数と、サブキャリア多重光信号の光周波数との差分は、特に限定されるものではない。但し、搬送光の光周波数と、サブキャリア多重光信号の光周波数との差分が小さすぎると、搬送光とサブキャリア多重光信号とを分離することが困難になることがある。
【００１６】
一方、搬送光の光周波数と、サブキャリア多重光信号の光周波数との差分が大きすぎると、非線形光学媒質１０６において非線形効果（例えば、四光波混合、相互位相変調）の効率が低下する。したがって、搬送光の光周波数と、サブキャリア多重光信号の光周波数との差分は、これらの要因を考慮して決定することが好ましい。
【００１７】
図２Ａ，図２Ｂに示すように、搬送光のパワーは、各サブキャリア光信号（ＳＣｘ，ＳＣｙ）のパワーよりも大きいことが好ましい。例えば、搬送光のパワーは、非線形光学媒質１０６において十分に非線形効果が発生する程度に大きいことが好ましい。なお、搬送光は、例えば、連続発振光（ＣＷ：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｗａｖｅ）である。
【００１８】
図１の光多重装置１００の光源回路１０１は、コム光源であり異なる任意の複数（４つ）の光周波数の連続発振光ＣＷを生成して出力する。光多重装置１００が内部で生成する連続発振光は、以下の説明で制御光とも言う。
【００１９】
光源回路１０１は、光周波数ν１の連続発振光ＣＷ１、光周波数ν２の連続発振光ＣＷ２、光周波数ν３の連続発振光ＣＷ３、および光周波数ν４の連続発振光ＣＷ４を生成する。
【００２０】
例えば、図２Ａは、光周波数ν１，ν２の連続発振光ＣＷ１，ＣＷ２の偏波状態を示し、図２Ｂは、光周波数ν３，ν４の連続発振光ＣＷ３，ＣＷ４の偏波状態を示す。
【００２１】
連続発振光ＣＷ１、連続発振光ＣＷ２、連続発振光ＣＷ３、および連続発振光ＣＷ４の光周波数ν１〜ν４は、いずれも搬送光の光周波数と異なり（大きく離れ）、且つ、サブキャリア多重光信号の光周波数とも異なる。また、連続発振光ＣＷ１の光周波数ν１と、連続発振光ＣＷ２の光周波数ν２との間の差分、および連続発振光ＣＷ３の光周波数と連続発振光ＣＷ４の光周波数との間の差分は、周波数情報によって表されるΔνである。
【００２２】
即ち、連続発振光ＣＷ１の光周波数ν１と連続発振光ＣＷ２の光周波数ν２との間の差分（光周波数の差分）は、搬送光の光周波数と多重されるサブキャリア光信号ＳＣｋの光周波数との差分Δνと同じである。また、連続発振光ＣＷ３の光周波数ν３と連続発振光ＣＷ４の光周波数ν４との間の差分についても、搬送光の光周波数と多重されるサブキャリア光信号ＳＣｋの光周波数との差分Δνと同じである。これらの関係は下記式に示される。
【００２３】
｜ν１−ν２｜＝｜ν３−ν４｜＝Δν（相対位相雑音を含む）
但し、｜ν１−ν３｜＞＞Δν
【００２４】
なお、各光周波数について、ν１とν２はグリッド単位で隣接可能、ν３とν４もグリッド単位で隣接可能であり、（ν１，ν２）の光周波数と、（ν３，ν４）の光周波数は互いに離れている条件を有する。
【００２５】
この光多重装置１００に入力される電気の挿入信号（デジタル信号）は、駆動信号生成器１０７に入力され、Ａ／Ｄ変換後に駆動信号として偏波多重光変調器１０２に入力される。偏波多重光変調器１は、駆動信号生成器１０７により生成される駆動信号Ｓx，Ｓyで連続発振光ＣＷ２，ＣＷ４を変調して偏波多重光信号ＳＣ２，ＳＣ４を生成する。
【００２６】
光位相シフタ１０８は２個設けられる。光位相シフタ１（１０８ａ）と光位相シフタ２(１０８ｂ)は、連続発振光ＣＷ１の光位相と連続発振光ＣＷ３の光位相をΔνの位相が一致するように調整して出力する。偏波多重光変調器１０２は、連続発振光ＣＷ２，ＣＷ４を変調した偏波多重光信号ＳＣ２，ＳＣ４を生成する。光スプリッタ１０３は、偏波多重光変調器１０２が出力する偏波多重光信号ＳＣ２，ＳＣ４を２分岐する。光スプリッタ１０３で２分岐された偏波多重光信号ＳＣ２，ＳＣ４は、二つの光フィルタ１０４（１０４ａ，１０４ｂ）に入力される。
【００２７】
二つの光フィルタ１（１０４ａ）と光フィルタ２（１０４ｂ）は、入力される偏波多重光信号ＳＣ２，ＳＣ４の偏波状態を互いに直交して出力する。
【００２８】
偏波制御器１０５は、４個設けられる。偏波制御器１（１０５ａ）と、偏波制御器３（１０５ｃ）は、連続発振光ＣＷ１の偏波状態と、連続発振光ＣＷ３の偏波状態とが直交するように制御する。偏波制御器２（１０５ｂ）と、偏波制御器４（１０５ｄ）は、偏波多重光信号ＳＣ２の偏波状態と、偏波多重光信号ＳＣ４の偏波状態とが直交するように制御する。偏波制御器１０５が出力する光信号を制御光と呼ぶ。
【００２９】
非線形光学媒質１０６には、搬送光と、光源回路１０１により生成された連続発振光ＣＷ１および連続発振光ＣＷ３と、偏波多重光変調器１０２で光変調された後の偏波多重光信号ＳＣ２，ＳＣ４が入力される。
【００３０】
非線形光学媒質１０６は、例えば、光ファイバ（特に、高非線形ファイバ）、シリコン等をコアに有する高屈折率差光導波路、周期分極電気光学結晶を用いて実現できる。ここで、非線形光学媒質１０６には、光周波数νの異なる複数の光信号が入射される。よって、非線形光学媒質１０６において、非線形効果（四光波混合、相互位相変調など）が生じる。
【００３１】
図２Ａ，図２Ｂは、実施の形態１にかかる光多重装置にかかる非線形光学媒質の適用例を説明する図である。この発明では、非線形光学媒質１０６が有する非線形効果を利用して偏波依存性のない光多重を行う。
【００３２】
そして、図２Ａ，図２Ｂを用いて、上述した搬送光、偏波多重光信号、連続光が入射されたときの非線形光学媒質１０６の入射端（図左側）と出射端（図右側）の偏波多重状態を説明する。横軸は光周波数、縦軸ｘ，ｙはそれぞれ直交する偏波方向の光強度である。なお、非線形光学媒質１０６の出射端は、図中点線で示す光信号（搬送光および偏波多重光信号ＳＣｘ，ＳＣｙ）を出力光として出力する。
【００３３】
図２Ａに示すように、連続発振光ＣＷの光周波数と偏波多重光信号の光周波数との差分がΔνである。この場合、偏波多重光信号の連続発振光ＣＷに平行な偏波成分ＳＣｘが搬送光の両側波帯に生成され、偏波多重光信号の連続発振光ＣＷ１に垂直な偏波成分ＳＣｙが搬送光の片側波帯に生成される。
【００３４】
図２Ａ，図２Ｂにおいて、（ａ）は搬送光のθ＝０°、（ｂ）は搬送光のθ＝４５°、（ｃ）は搬送光のθ＝９０°を示している。これらの図に示すように、搬送光の偏波状態によって、変調効率が異なる。
【００３５】
また、図２Ａの（ａ）と図（ｃ）とでは、（ｃ）のほうが、ＳＣｘの光強度が高くなる。伝送路を伝送してきた任意の偏波状態の搬送光に対しては、図２Ａの（ａ）と（ｂ）の重ね合わせとなる。
【００３６】
図３は、実施の形態１にかかる光多重装置にかかる非線形光学媒質を用いた場合の偏波の相補的な状態を説明する図である。図３（ａ）はＳＣｘ、図３（ｂ）はＳＣｙについて、偏波方向（横軸）に対する光強度（縦軸）を示す。
【００３７】
図３に示すように、図２Ａ（ａ）〜（ｃ）に示した偏波方向別の光強度の特性（図中点線）は、図２Ｂ（ａ）〜（ｃ）に示した偏波方向別の光強度の特性（図中実線）と相補的な特性を有している。例えば、図３（ａ）のＳＣｘでみて、偏波方向が０°のとき、図２Ａの特性は光強度が最も高く、図２Ｂの特性は光強度が最も低い。図３（ｂ）のＳＣｙについても同様の特性となる。なお、ＳＣｙは光強度が０〜１（最大）の範囲で変化するがＳＣｘは０．２〜０．８の範囲で変化する。
【００３８】
ここで、図３の（ａ），（ｂ）のいずれも、図２Ａの特性（図中点線）と図２Ｂの特性（図中実線）とを加算すると光強度は、偏波方向の全域において１（最大）の一定値となる。
【００３９】
図２Ａ，図２Ｂに示したそれぞれの偏波多重光信号（制御光）の偏波状態を偏波制御器１０５で制御して非線形光学媒質１０６に入力する。これにより、非線形光学媒質１０６が有する非線形効果を積極的に利用することで、図３に示したように搬送波の偏光状態にかかわらず、偏波依存性をキャンセルして光信号を多重化できるようになる。
【００４０】
この実施の形態１の光多重装置１００では、搬送光の光周波数と指定されたサブキャリア光信号の光周波数との差分に相当する差分周波数を利用して、サブキャリア光信号の多重を実現する。この差分周波数は、各サブキャリア光信号の光周波数と比較して十分に低い。ここで、差分周波数を精度よく設定することは容易であり、サブキャリアの周波数間隔が狭い場合であっても、精度よくサブキャリア光信号の多重を行えるようになる。
【００４１】
図１の光信号出力に示すように、ある光周波数ν０＋Δν上で互いに直交するＳＣｘ，ＳＣｙを高い信号レベルを維持して多重化できる。伝送路上の各光多重装置１００は、入力される光および当該搬送光に含まれるサブキャリア多重光信号の各サブキャリア光周波数に対応したΔνを設定することで、搬送光上に複数の挿入信号を多重化できる。また、光位相シフタ１０８を調整することで、挿入信号の偏波状態を調整することができる。
【００４２】
このように、実施の形態１の光多重装置によれば、搬送光の偏波状態に依存せずに光信号を効率的に多重化できる。
【００４３】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２にかかる光多重装置の一例を示すブロック図である。実施の形態１と同一の構成部には同一の符号を付している。実施の形態２の光多重装置４００は、主に制御光の生成にかかる構成が実施の形態１と異なっている。図４には、各部での光信号ＳＣｘ，ＳＣｙの偏波多重の状態を記載してある。
【００４４】
実施の形態２では、制御光１（偏波制御器１：１０５ａ）と、制御光２（偏波制御器２：１０５ｂ）の偏波状態が互いに直交となるように制御する。
【００４５】
光スプリッタ１（１０３ａ）は、ＣＷの搬送光、または搬送光とは別に、伝送路上で前段の光多重装置１００から伝送されるクロック光を分岐し、非線形光学媒質１０６および光受信器４０２にそれぞれ出力する。
【００４６】
光受信器４０２は、光スプリッタ１（１０３ａ）から導かれてくるクロック光またはサブキャリア光信号に基づき、これら光信号に対応した電気信号を生成する。この光受信器４０２は、例えば、コヒーレント受信器およびＡ／Ｄ変換器により実現できる。この場合、コヒーレント受信器は、波長多重光の電界情報（Ｉ成分およびＱ成分）を表す電気信号を生成する。
【００４７】
実施の形態２の光多重装置４００には、偏波多重サブキャリア光信号ＳＣｋを多重する指示が与えられているものとする。周波数推定部４０３は、光受信器４０２が出力する電気信号をＣＤＲ（Ｃｌｏｃｋ  Ｄａｔａ  Ｒｅｃｏｖｅｒｙ）クロックとデータを分離し、搬送光の光周波数と、サブキャリア光信号ＳＣｋの光周波数との差分Δνを推定（または算出）する。そして、周波数推定部４０３は、差分Δνを表す周波数情報を制御光生成部として機能する制御サブキャリア４０４（４０４ａ，４０４ｂ）に出力する。
【００４８】
制御サブキャリア４０４は、実施の形態１（図１）で説明した光源回路１０１と、偏波多重光変調器１０２の機能を含む。制御サブキャリア１（４０４ａ）は、光周波数ν１，ν２を出力し、制御サブキャリア２（４０４ｂ）は、光周波数ν３，ν４を出力する。
【００４９】
制御サブキャリア１（４０４ａ）が出力する制御光１と、制御サブキャリア２（４０４ｂ）が出力する制御光２は、光合波器１（４０６ａ）で光合波される。光合波器１（４０６ａ）の出力光は、光スプリッタ２（１０３ｂ）で制御光１，２をいずれも分岐し、分岐した一方の制御光１，２を光合波器２（４０６ｂ）に出力し、他方の制御光１，２を偏光子４０９に出力する。
【００５０】
光合波器２（４０６ｂ）には、光スプリッタ１（１０３ａ）を介して搬送光と、光スプリッタ２（１０３ｂ）の制御光が入力され、これらを合波する。光合波器２（４０６ｂ）の出力は、非線形光学媒質１０６に入力される。
【００５１】
非線形光学媒質１０６の出力は、光分波器４０７で分波され一方が光出力され、他方がモニタ１（４０８ａ）に出力される。モニタ１（４０８ａ）は偏波変動分を検出し、偏波制御器１，２（１０５ａ，１０５ｂ）をフィードバック制御する。
【００５２】
制御光１，２それぞれの光強度をモニタ２（４０８ｂ）で検出することで偏波制御器１，２（１０５ａ，１０５ｂ）をフィードバック制御する。偏波制御器１，２（１０５ａ，１０５ｂ）に対する偏波制御について、モニタ１（４０８ａ）側のフィードバック制御系統は必須であり、モニタ２（４０８ｂ）側のフィードバック制御系統は、偏波ズレ（位相ズレ）の微調整用として任意に設ければよい。
【００５３】
上記の周波数推定部４０３は、デジタル信号を処理するＣＰＵ、ＤＳＰ等のプロセッサまたは回路を用いて実現できる。なお、また、光受信器がコヒーレント受信器、Ａ／Ｄ変換器、ＦＦＴ回路で実現される場合、ＦＦＴ回路もデジタル信号を処理するプロセッサまたは回路で実現してもよい。
【００５４】
実施の形態２のように、制御光を生成する構成を変形させても、制御光１と、制御光２の偏波状態が互いに直交となるように制御することで、実施の形態１同様の作用効果を得ることができる。
【００５５】
（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３にかかる光多重装置の一例を示すブロック図である。上述した各実施の形態と同一の構成部には同一の符号を付している。上述した実施の形態１および実施の形態２では、一つの非線形光学媒質１０６を用いて偏波依存性のない光多重を実現した。この実施の形態３の光多重装置５００では、二つの非線形光学媒質１（１０６ａ）、非線形光学媒質２（１０６ｂ）を用いて偏波依存性のない光多重を行う。
【００５６】
制御サブキャリア４０４は、二つの光周波数ν１，ν２のみを出力し、光スプリッタ２（１０３ｂ）により、偏波制御器１（１０５ａ）と偏波制御器２（１０５ｂ）に分岐出力する。
【００５７】
偏波制御器１（１０５ａ）から出力される光周波数ν１，ν２の制御光１は、光合波器１（４０６ａ）により搬送光と合波して非線形光学媒質１（１０６ａ）に入力される。非線形光学媒質１（１０６ａ）の出力光は、光フィルタ１０４により光周波数ν１，ν２を消去され、搬送光と信号のみとした後、光合波器２（４０６ｂ）に出力される。
【００５８】
偏波制御器２（１０５ｂ）から出力される光周波数ν１，ν２の制御光２は、光合波器２（４０６ｂ）により非線形光学媒質１（１０６ａ）から出力された搬送光と合波されて非線形光学媒質２（１０６ｂ）に入力される。偏波制御器１（１０５ａ），偏波制御器２（１０５ｂ）は、制御光１と制御光２の偏波状態が互いに直交となるように制御する。
【００５９】
実施の形態３のように、二つの非線形光学媒質１（１０６ａ）、非線形光学媒質２（１０６ｂ）を用いることによっても、実施の形態１，２同様の作用効果を得ることができる。この実施の形態３によれば、隣接するグリッドの光周波数ν１，ν２を出力する一つの変調器（制御サブキャリア４０４）を用いて構成できる。
【００６０】
（実施の形態４）
図６は、本発明の実施の形態４にかかる光多重装置の一例を示すブロック図である。上述した各実施の形態と同一の構成部には同一の符号を付している。実施の形態４の光多重装置６００では、一つの光変調器（制御サブキャリア４０４）と、一つの非線形光学媒質１０６を用いて偏波依存性のない光多重を行う。
【００６１】
このため、実施の形態４の光多重装置６００では、一つの非線形光学媒質１０６の両側から制御光を入力することで、偏波依存性のない光多重を行う。
【００６２】
非線形光学媒質１０６を中心として、光スプリッタ２（１０３ｂ）との間には、光合波器１（４０６ａ）と、光合波器２（４０６ｂ）と、偏波制御器３（１０５ｃ）が設けられ、右回り（図中Ｒ）の光信号の経路と、左回り（図中Ｌ）の経路とが形成される。光スプリッタ１（１０３ａ）と光スプリッタ２（１０３ｂ）との間には、光アイソレータ１（６０１ａ）が設けられ、搬送光の逆方向の進行を防ぐ。また、制御サブキャリア４０４と、光スプリッタ３（１０３ｃ）との間にも光アイソレータ２（６０１ｂ）が設けられる。
【００６３】
光スプリッタ２（１０３ｂ）は、搬送光を分岐して、右回り（Ｒ）と左回り（Ｌ）の経路により、非線形光学媒質１０６の両端に搬送光が導かれる。そして、光スプリッタ２（１０３ｂ）は、非線形光学媒質１０６の両端から出力される右回り（Ｒ）と左回り（Ｌ）の経路の搬送光を合波する。
【００６４】
制御サブキャリア４０４は光周波数ν１，ν２の制御光を出力し、光スプリッタ３（１０３ｄ）により２分岐され偏波制御器１（１０５ａ）と偏波制御器２（１０５ｂ）に入力される。偏波制御器１（１０５ａ）が出力する制御光１は、光合波器１（４０６ａ）に出力される。偏波制御器２（１０５ｂ）が出力する制御光２は、光合波器２（４０６ｂ）に出力される。
【００６５】
制御光１は光合波器１（４０６ａ）により搬送光と合波されて非線形光学媒質１０６に入力される。制御光２は光合波器２（４０６ｂ）により光合波器１（４０６ａ）とは逆側の（ポートから）非線形光学媒質１０６に入力される。
【００６６】
光スプリッタ４（１０３ｄ）の両端には、それぞれ偏光子４０９ａ，４０９ｂを介してモニタ１（４０８ａ）、モニタ２（４０８ｂ）が接続され、直交する偏波状態が検出される。モニタ１（４０８ａ）、モニタ２（４０８ｂ）にフィードバック出力に基づき、偏波制御器１（１０５ａ）、偏波制御器２（１０５ｂ）は、制御光１と制御光２の偏波状態が互いに直交となるように偏波制御する。
【００６７】
非線形光学媒質１０６の両端から出力される制御光１，２と搬送光を合波した光信号は、光スプリッタ２（１０３ｂ）を介して光信号として出力される。
【００６８】
実施の形態４によれば、一つの非線形光学媒質１０６と、一つの光変調器（制御サブキャリア４０４）を用いて、光信号を非線形光学媒質１０６にループ状に入出力させることで光多重を行い、実施の形態１〜３同様の作用効果を得ることができる。
【００６９】
（制御光生成部の各種構成例）
次に、制御光生成部の各種構成例について説明する。この制御光生成部は、実施の形態２〜４で説明した主に制御サブキャリア４０４の内部構成に相当する。実施の形態１（図１）等と同じ構成部には同じ符号を付して説明する。
【００７０】
図７は、本発明の実施の形態の光多重装置の制御光生成部の構成例１を示すブロック図である。図７に示す構成の制御光生成部（制御サブキャリア４０４）は、上述した実施の形態３，４（図５，図６）の制御光生成部として適用できる。
【００７１】
制御サブキャリア４０４は、連続発振光とは異なる光周波数νを持つ偏波多重光信号を合波して出力する。発振器７０１は上述した各実施の形態の光多重装置で多重するサブキャリア信号のサブキャリア周波数を決定するために、サブキャリア周波数またはサブキャリア周波数の整数分の一の周波数の正弦波ｆ０を出力する。
【００７２】
光コム発生器（光周波数コム）７０２は、発振器７０１より出力する正弦波ｆ０を元にｆ０の周波数間隔の光周波数コムを出力する。波長選択スイッチ７０３は、光コム発生器７０２から所望の周波数間隔の二つの連続発振光νＳ、νＳ＋Δνを抽出して偏波制御器１（１０５ａ）と光スプリッタ１０３に出力する。
【００７３】
光位相シフタ１０８は、波長選択スイッチ７０３より出力する連続発振光νＳの光位相を制御し、偏波制御器１（１０５ａ）に出力する。偏波制御器１（１０５ａ）は、波長選択スイッチ７０３より出力する連続発振光νＳの偏波状態を制御し、光減衰器１（７０４ａ）に出力する。光減衰器１（７０４ａ）は、偏波制御器１（１０５ａ）より出力された連続発振光νＳの光強度を制御し、光合波器４０６に出力する。
【００７４】
光スプリッタ１０３は、連続発振光νＳ＋Δνを分岐して、光変調器１（１０２ａ）と光変調器２（１０２ｂ）に出力する。
【００７５】
光変調器１（１０２ａ）は、光スプリッタ１０３が出力する連続発振光νＳ＋Δνを挿入信号に基づき駆動信号生成器１０７が生成する駆動信号により光変調して偏波制御器２（１０５ｂ）に出力する。
【００７６】
偏波制御器２（１０５ｂ）は、光変調器１（１０２ａ）が出力する変調光１の偏波状態を制御し、光減衰器２（７０４ｂ）に出力する。光減衰器２（７０４ｂ）は、偏波制御器２（１０５ｂ）が出力する変調光１の光強度を制御し、光合波器４０６に出力する。
【００７７】
光変調器２（１０２ｂ）は、光スプリッタ１０３が出力する連続発振光νＳ＋Δνを挿入信号に基づき駆動信号生成器１０７が生成する駆動信号により光変調して偏波制御器３（１０５ｃ）に出力する。
【００７８】
偏波制御器３（１０５ｃ）は、光変調器２（１０２ｂ）が出力する変調光２の偏波状態を制御し、光減衰器３（７０４ｃ）に出力する。光減衰器３（７０４ｃ）は、偏波制御器３（１０５ｃ）が出力する変調光２の光強度を制御し、光合波器４０６に出力する。
【００７９】
図７において、例えば、実施の形態３（図５参照）の光多重装置５００への適用例を説明する。この場合、波長選択スイッチ７０３は、光コム発生器７０２から所望の周波数間隔の４つの連続発振光νＳ１、νＳ１＋Δν、νＳ２、νＳ２＋Δνを抽出して、νＳ１とνＳ２を偏波制御器１（１０５ａ）に出力する。そして、νＳ１＋ΔνとνＳ２＋Δνを光スプリッタ１０３に出力すればよい。上記構成の制御光生成部（制御サブキャリア４０４）は、波長選択スイッチ７０３を用いて所望する光周波を抽出する。
【００８０】
図８は、本発明の実施の形態の光多重装置の制御光生成部の構成例２を示すブロック図である。図８において、図７等と同様の構成部には同一の符号を付している。図８に示す構成の制御光生成部（制御サブキャリア４０４）は、上述した実施の形態３，４（図５，、図６）の制御光生成部として適用できる。
【００８１】
図８に示すように、光フィルタ１０４と、注入同期光源８０１を設けて光成分を抽出する。光コム発生器７０２の連続発振光（例えば、光周波数ν１，ν２）は、光スプリッタ１（１０３ａ）で２分岐後、二つの光フィルタ１０４ａ，１０４ｂでそれぞれ帯域抽出（ν１，ν２）される。この後、光周波数ν１，ν２の連続発振光は、注入同期光源１，２（８０１ａ，８０１ｂ）に入力され、光注入により制御光を安定化させる。
【００８２】
図８に示した光スプリッタ１０３ａ〜注入同期光源８０１までの構成は、図７の波長選択スイッチ７０３の機能と同じである。
【００８３】
図９は、本発明の実施の形態の光多重装置の制御光生成部の構成例３を示すブロック図である。図９において、図７等と同様の構成部には同一の符号を付している。図９に示す構成の制御光生成部（制御サブキャリア４０４）は、上述した実施の形態３，４（図５，、図６）の制御光生成部として適用できる。
【００８４】
上述した構成例１，２（図７，図８参照）の制御光生成部４０４では、光コム発生器７０２を用いて制御光を生成した。この構成例３の制御光生成部４０４では、二つのＣＷ光源９０１ａ，９０１ｂを用いて制御光を生成する。二つのＣＷ光源９０１ａ，９０１ｂが有する光周波数確度でサブキャリア周波数が決定されることになる。このため、サブキャリア周波数の精度は、構成例１，２で用いた光コム発生器７０２に比べてやや低下するが、光源の構成を簡素化できる。
【００８５】
図１０は、本発明の光多重装置を含む光多重ネットワークシステムを示す図である。伝送路１０００に一端には、搬送光のＣＷ光源１００１が設けられ、例えば、他端には受信器１００２が設けられる。
【００８６】
上述した各実施の形態で説明した光多重装置１００（光信号多重器１〜ｎ）は、伝送路１０００上の任意の箇所に複数設置される。そして、実施の形態の光多重装置１００は、入力される電気の挿入信号を、異なるサブキャリア周波数のサブキャリア光信号ＳＣｘ１〜ＳＣｘｎ、およびＳＣｘ１〜ＳＣｘｎに直交するサブキャリア光信号ＳＣｙ１〜ＳＣｙｎで逐次的にサブキャリア変調する。
【００８７】
これにより、光多重ネットワークシステム上で高密度な波長間隔での光信号の多重化が実現できる。この際、上述したように、例えば、光変調器に広帯域な変調特性を持つ非線形光学媒質を用いて、変調信号に光周波数コム等を利用した広帯域サブキャリア光信号を用いることで、多数の大容量情報を高密度に安定して多重伝送することができる。
【００８８】
以上説明した各実施の形態によれば、搬送光の偏波回転等の偏波状態の変動にかかわらず、常に光多重化装置内の複数の制御光の偏波状態が互いに直交となるように制御する。これにより、非線形光学媒質内での制御光同士の相互位相変調は常に相補的な偏波状態にできる。これにより、常に変調効率を最大とすることができる。
【００８９】
これにより、光多重に非線形光学媒質を用いる構成でありながら、非線形光学媒質が有する光変調の偏波依存性にかかわらずに非線形光学媒質に入力する搬送光の偏波状態が変動しても、変調効率にばらつきが生じない。そして、多重化した伝送路上の光信号の信号品質を向上させることができる。
【００９０】
上述した実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
【００９１】
（付記１）挿入信号に基づき生成した制御光を搬送光に多重化させる光多重装置において、
連続発振光と、前記挿入信号に基づき互いに直交する偏波状態を有する複数の光周波数の制御光と、を生成出力する制御光生成部と、
前記複数の光周波数の制御光により前記搬送光を変調する非線形光学媒質と、
を有することを特徴とする光多重装置。
【００９２】
（付記２）前記制御光生成部は、前記制御光として、
前記搬送光および当該搬送光に含まれるサブキャリア多重光信号の光周波数の光周波数と異なる４つの光周波数ν１〜ν４であり、第１光周波数ν１と第２光周波数ν２との間の周波数差分Δνと、第３光周波数ν３と第４光周波数ν４との間の周波数差分Δνとが等しく、さらに、前記搬送光の光周波数と多重されるサブキャリア光信号の光周波数との差分Δνとも等しく、下記に示されることを特徴とする付記１に記載の光多重装置。
｜ν１−ν２｜＝｜ν３−ν４｜＝Δν
（但し、｜ν１−ν３｜＞＞Δν、
ν１，ν２の偏波状態に対しν３，ν４の偏波状態が直交）
【００９３】
（付記３）前記制御光生成部は、互いに直交となる偏波状態となる第１制御光および第２制御光を生成出力し、
さらに、前記搬送光と、前記第１制御光および前記第２制御光とを合波し、前記非線形光学媒質に出力する光合波器
を有することを特徴とする付記１に記載の光多重装置。
【００９４】
（付記４）前記制御光生成部は、互いに直交となる偏波状態となる第１制御光および第２制御光を生成出力し、
さらに、前記搬送光と、前記第１制御光とを合波する第１光合波器と、
前記第１制御光により前記搬送光を変調する第１非線形光学媒質と、
前記搬送光と、前記第２制御光とを合波する第２光合波器と、
前記第２制御光により前記搬送光を変調する第２非線形光学媒質と、
を有することを特徴とする付記１に記載の光多重装置。
【００９５】
（付記５）前記制御光生成部は、互いに直交となる偏波状態となる第１制御光および第２制御光を生成出力し、
単一の前記非線形光学媒質の両端にそれぞれ前記搬送光と、前記第１制御光および第２制御光を入力させることを特徴とする付記１に記載の光多重装置。
【００９６】
（付記６）前記非線形光学媒質が出力する光信号の偏波状態をモニタし、第１制御光および第２制御光の偏波状態が互いに直交となるように偏波制御する偏波制御器
を有することを特徴とする付記１〜５のいずれか一つに記載の光多重装置。
【００９７】
（付記７）前記制御光生成部は、
互いに光周波数が異なる複数の光を出力する光コム発生器と、
前記光コム発生器が出力する前記光を波長選択出力する波長選択スイッチと、
前記波長選択スイッチが出力する前記光を分岐させる光スプリッタと、
前記光スプリッタで分岐された前記光に対し、前記挿入信号に基づく光変調を行い、前記非線形光学媒質に出力する前記制御光を出力する光変調器と、
を含むことを特徴とする付記４〜６のいずれか一つに記載の光多重装置。
【００９８】
（付記８）前記制御光生成部は、
互いに光周波数が異なる複数の光を出力する光コム発生器と、
前記光コム発生器が出力する前記光を分岐させる第１光スプリッタと、
前記第１光スプリッタが分岐出力する前記光の偏波状態を互いに直交させる一対の光フィルタと、
一対の前記光フィルタの前記制御光をそれぞれ安定化させる一対の注入同期光源と、
一方の前記注入同期光源の光を分岐させる第２光スプリッタと、
前記第２光スプリッタで分岐された前記光に対し、前記挿入信号に基づく光変調を行い、前記非線形光学媒質に出力する前記制御光を出力する光変調器と、
を含むことを特徴とする付記４〜６のいずれか一つに記載の光多重装置。
【００９９】
（付記９）前記制御光生成部は、
互いに光周波数が異なる複数の連続光を出力するＣＷ光源と、
前記ＣＷ光源が出力する前記光を分岐させる光スプリッタと、
前記光スプリッタが分岐出力する前記光の偏波状態を互いに直交させる一対の光フィルタと、
前記光スプリッタで分岐された前記光に対し、前記挿入信号に基づく光変調を行い、前記非線形光学媒質に出力する前記制御光を出力する光変調器と、
を含むことを特徴とする付記４〜６のいずれか一つに記載の光多重装置。
【０１００】
（付記１０）付記１〜９に記載の光多重装置を前記光伝送路上に複数設け、各光多重装置に入力される挿入信号を伝送路上のサブキャリアで異なる光周波数にサブキャリア変調により多重化すること、
を特徴とする光多重ネットワークシステム。
【符号の説明】
【０１０１】
１００，４００，５００，６００  光多重装置
１０１  光源回路
１０２  偏波多重光変調器
１０３  光スプリッタ
１０４  光フィルタ
１０５  偏波制御器
１０６  非線形光学媒質
１０７  駆動信号生成器
１０８  光位相シフタ
４０２  光受信器
４０３  周波数推定部
４０４  制御光生成部（制御サブキャリア）
４０６  光合波器
４０７  光分波器
４０９  偏光子
７０１  発振器
７０２  光コム発生器（光周波数コム）
７０３  波長選択スイッチ
８０１  注入同期光源
９０１  ＣＷ光源
【図１】
2017152993.tif 000003
【図２Ａ】
2017152993.tif 000004
【図２Ｂ】
2017152993.tif 000005
【図３】
2017152993.tif 000006
【図４】
2017152993.tif 000007
【図５】
2017152993.tif 000008
【図６】
2017152993.tif 000009
【図７】
2017152993.tif 000010
【図８】
2017152993.tif 000011
【図９】
2017152993.tif 000012
【図１０】
2017152993.tif 000013