(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各変調周期にわたる光学信号の偏光状態の平均値を実質的にゼロと等しくするように複数の光学チャネルを含む前記偏光状態を変調する工程と、
各変調周期にわたる前記光学信号の前記偏光状態の平均値を前記の実質的にゼロに維持しつつ、前記光学信号の少なくとも一つのチャネルの偏光状態を、前記光学信号の少なくとも別のチャネルのうちの一つのチャネルの偏光状態と実質的に直交するように方向付ける工程と、からなる方法。
【請求項２】
前記複数の光学チャネルは、最も低い波長から最も高い波長へ１からＮまで順次に番号が付され、前記方向付ける工程は、所定の奇数の番号が付された光学チャネルが所定の偶数の番号が付された光学チャネルに実質的に直交するように方向付ける工程をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数の光学チャネルは波長分割多重化された光学チャネルであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記光学信号の前記少なくとも一つのチャネルおよび前記光学信号の前記別の少なくとも一つのチャネルは、実質的に同一の光学力を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記複数の波長分割多重化された光学チャネルは、複数の光源により生成されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記光源の少なくとも一つは、レーザであることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記レーザは波長調整可能なレーザであることことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記レーザは、連続波の光学信号を生成することを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項９】
所定の周波数で前記波長分割多重化された光学信号の少なくとも一つのチャネルにデータを変調する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記偏光状態を変調する工程は、各変調周期にわたる前記偏光状態が実質的にゼロになるように、位相ロックされ前記所定の周波数と実質的に等しい周波数で変調される工程を含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記光学信号に与えられた偏光変調の位相を選択的に変更する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記光学信号になんら偏光変調を実質的に与えない間、前記光学信号を選択的に位相変調する工程をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記選択的に位相変調する工程は、データが変調される前記所定の周波数に等しい周波数で前記光学信号を選択的に位相変調する工程を含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記選択的に位相変調する工程は、データが変調される前記所定の周波数に等しい周波数で前記光学信号を選択的に位相変調する工程を含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
波長分割多重化された光学信号を送信する装置において、各変調周期にわたる光学信号の偏光状態の平均値が実質的にゼロに等しくなるよう前記偏光状態を変調する手段と、
各変調周期にわたる前記光学信号の前記偏光状態の平均値を前記の実質的にゼロに維持しつつ、前記光学信号の少なくとも一つのチャネルの偏光状態を、前記光学信号の少なくとも別のチャネルのうちの一つのチャネルの偏光状態と実質的に直交するように方向付ける手段とからなることを特徴とする装置。
【請求項１６】
前記複数の光学チャネルは、最も低い波長から最も高い波長へ１からＮまで順次に番号が付され、前記方向付ける手段は、所定の奇数の番号が付された光学チャネルが所定の偶数の番号が付された光学チャネルに実質的に直交するように方向付ける手段をさらに有することを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
波長分割光学信号を送信する光学トランスミッタにおいて、複数のＮ光学チャネルを生成する複数の１、２、‥‥‥Ｎ光源と、
ポアンカレ球上の実質的に同じ点上に前記光学チャネルそれぞれの偏光状態を方向付ける前記複数の光源の対応する一つに結合された複数の１、２、‥‥‥Ｎ偏光コントローラと、
波長分割多重化された光学信号に前記複数の光学チャネルを組み込むための前記複数の偏光コントローラに結合されたＮ×１マルチプレクサと、
変調周期にわたる前記波長分割多重化された光学信号の偏光状態の平均値が実質的にゼロに等しくなるように、前記偏光状態を変調するための前記Ｎ×１マルチプレクサと結合した偏光モジュレータと、
前記偏光モジュレータからの前記偏光変調された波長分割多重化された光学信号を受信するために結合された単一の偏光コントローラと、
前記偏光コントローラに結合し、少なくとも一つの光学チャネルが少なくとも一つの別の光学チャネルの偏光状態と実質的に直交する偏光状態を有する一方各変調周期にわたる前記光学信号の前記偏光状態の平均値を前記の実質的にゼロに維持する前記高複屈折ファイバから発生するように適合された高速および低速の軸を有する高複屈折光学ファイバとからなり、
前記単一の偏光コントローラは前記偏光変調された波長分割多重化された光学信号の偏光状態は、前記高複屈折ファイバの前記高速および低速軸に接続するポアンカレ球上の線に実質的に直交する前記ポアンカレ球上の平面に方向付けられるように適合されることを特徴とする装置。
【請求項１８】
前記光源の少なくとも一つは、レーザであることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記レーザは、波長調整可能なレーザであることことを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記レーザは、連続波の光学信号を生成することを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２１】
少なくとも一つのデータソースからのデータを前記光学チャネルの所定の一つに変調するための前記複数の光源の少なくとも一つに結合された少なくとも一つのデータモジュレータをさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項２２】
所定の周波数を確立するためのクロックを更に含み、
前記クロックは前記少なくとも一つのデータソースに結合され、前記データソースは、前記少なくとも一つのデータモジュレータに結合され、
前記データは、位相ロックされ前記所定の周波数に実質的に等しい率で前記少なくとも一つの光学信号に変調されることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項２３】
前記偏光モジュレータは、前記偏光状態が位相ロックされ前記所定の周波数に実質的に等しい率で変調されるように前記クロックに結合された可変遅延線をさらに有することを特徴とする請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記可変遅延線は、位相器であることを特徴とする請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記Ｎ×１マルチプレクサを前記偏光モジュレータに結合する光学位相モジュレータをさらに含み、
前記光学位相モジュレータは、前記波長分割多重化された光学信号に光学位相を提供する一方、前記波長分割多重化された光学信号には実質的になんら偏光変調も与えないことを特徴とする請求項２３に記載の装置。
【請求項２６】
前記クロックは、光学位相モジュレータが位相ロックされ前記所定の周波数に実質的に等しい周波数で光学位相変調を提供するように前記光学位相モジュレータに結合されることを特徴とする請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記光学位相モジュレータにより供給された前記光学位相変調を選択的に変更するための、前記クロックを前記光学位相モジュレータに結合する第２の可変遅延線をさらに有することを特徴とする請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記可変遅延線は、位相器であることを特徴とする請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記偏光モジュレータは、偏光依存の偏光モジュレータであることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項３０】
前記偏光モジュレータの入力側に配され、Ｎ×１マルチプレクサを前記偏光モジュレータに結合する前記偏光フィルタをさらに含むことを特徴とする請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
前記偏光フィルタに入力される前記波長分割多重化された光学信号の偏光状態を調整するための、前記Ｎ×１マルチプレクサを前記偏光フィルタに結合する第２の単一偏光コントローラをさらに含むことを特徴とする請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
波長分割光学信号を送信する光学トランスミッタにおいて、複数のＮ光学チャネルを生成する複数の１、２、‥‥‥Ｎ光源と、
変調周期にわたる前記光学チャネルの前記偏光状態の平均値が実質的にゼロに等しくなるように、前記偏光状態を変調するための前記複数の光源の対応する一つと結合した偏光モジュレータと、
ポアンカレ球上の実質的に同じ点上に前記光学チャネルそれぞれの偏光状態を方向付ける前記複数の偏光モジュレータの対応する一つに結合された複数の１、２、‥‥‥Ｎ偏光コントローラと、
前記偏光モジュレータからの前記偏光変調された波長分割多重化された光学信号を受信するために結合された単一の偏光コントローラと、
前記複数の光学チャネルを波長分割多重化された光学信号に組み入れるための前記複数の偏光コントローラに結合された、Ｎ×１マルチプレクサとからなり、
前記複数の偏光コントローラの所定ものは、少なくとも一つの光学チャネルが少なくとも一つの別の光学チャネルの偏光状態に実質的に直交する偏光状態を有する一方、各変調周期にわたる前記複数の光学チャネルの前記偏光状態の前記ほぼゼロと等しい平均値を維持する前記Ｎ×１マルチプレクサから発生するように適合されることを特徴とする光学トランスミッタ。
【請求項３３】
前記光源の少なくとも一つは、レーザであることを特徴とする請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
前記レーザは、波長調整可能なレーザであることことを特徴とする請求項３３に記載の装置。
【請求項３５】
前記複数の光学チャネルの所定の一つに与えられる前記変調の位相を選択的に変更するための、前記複数の偏光モジュレータの所定の一つに結合される偏光変調コントローラを含むことを特徴とする請求項３２に記載の装置。
【請求項３６】
少なくとも一つのデータソースからのデータを前記複数の光学チャネルの所定のものに変調するための、前記複数の光源の少なくとも一つに結合された少なくとも一つのデータモジュレータをさらに含むことを特徴とする請求項３２に記載の装置。
【請求項３７】
所定の周波数を確立するためのクロックを更に含み、
前記クロックは前記少なくとも一つのデータソースに結合され、前記データソースは、前記少なくとも一つのデータモジュレータに結合され、
前記データは、位相ロックされ前記所定の周波数に実質的に等しい率で前記少なくとも一つの光学信号に変調されることを特徴とする請求項３６に記載の装置。
【請求項３８】
前記偏光変調コントローラは、前記偏光状態が位相ロックされ前記所定の周波数に実質的に等しい率で変調されるように前記クロックに結合されたことを特徴とする請求項３７に記載の装置。
【請求項３９】
前記複数の偏光モジュレータの所定のものは、前記複数の光学チャネルの前記所定のものに光学位相変調を提供する一方、前記光学チャネルの所定のものには実質的になんら偏光変調を与えない光学位相モジュレータを有することを特徴とする請求項３２に記載の装置。
【請求項４０】
前記クロックは、光学位相モジュレータが位相ロックされ前記所定の周波数に実質的に等しい周波数で光学位相変調を提供するように前記光学位相モジュレータに結合されることを特徴とする請求項３９に記載の装置。
【請求項４１】
前記光学トランスミッタから出力される前記波長分割多重化された光学信号の偏光状態を調整する前記Ｎ×１マルチプレクサの出力に結合された単一の偏光コントローラを更に含むことを特徴とする請求項３２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報の光学送信に関する。特に本発明は、波長分割多重化された送信システムにおける偏光変調に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
波長分割多重化は、このような多重化が供給する広い容量等のため、海底や大陸を貫く地上の光送信システムにますます利用されることが期待されている。残念なことに、波長分割多重化システムは、典型的にこのような送信システムで用いられるエルビウムがドーピングされたファイバーアンプにおける偏光によるホールバーニングなど偏光による効果や、多重化されたチャネル間の漏話のため、性能上の制約を受けやすい。偏光によるホールバーニングは、エルビウムがドーピングされたファイバーアンプの反転分布力学（population inversion dynamics ）に関係する。漏話は、主に光送信ファイバーの非線形の屈折率によって生じる。四波混合は、漏話を生成する非常に有害な影響をもたらす。従って四波混合を減らし、同時に偏光によるホールバーニングを減らすことが、波長分割多重化された送信システムに求められている。
【０００３】
【課題を解決するための手段】
本発明に従って、ある光信号の偏光状態を変調して、各変調周期を通した偏光状態の平均値を実質的にゼロにし、各偏光周期を通したその偏光状態の平均値を実質的にゼロに（その状態を）維持しながら、光信号の少なくとも一つのチャネルの偏光状態が光信号の別のチャネルのうち少なくとも一つのチャネルと実質的に直交させるよう方向付けする方法と装置により、波長分割多重化された光送信システムにおける多重化されたチャネル間の四波混合および偏光によるホールバーニングを同時に減らす。
【０００４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明による光学トランスミッタ１００の簡略化したブロック図である。図示されたように、光学トランスミッタ１００は、複数の光学チャネル１０２を生成する複数の光源（optical source）１０１と、複数の偏光コントローラ１０６、１１７、１２１、１２９と、Ｎ×１マルチプレクサ１１５と、偏光フィルタ１１２と、偏光モジュレータ１１９と、高複屈折ファイバ１２２とを含む。これらの構成要素は、たとえば適切な偏光維持光学ファイバを含む光学ファイバなどの従来の手段と組み合わせて用いられてもよい。光学トランスミッタ１００は、一般に、たとえば光学送信経路と光学受信機（図示せず）に結合されており、光学送信システムを形成する。なお、ここで用いられる「チャネル」という用語は、単一の波長により画定されたいくつかの光学現象をいう。したがって、用語チャネルは、それぞれ異なる波長を有する複数の構成要素を有する波長分割多重化された光学信号の構成要素を指してもよい。更に、ここで用いられるように、用語チャネルは、単色光学信号を指してもよい。
【０００５】
たとえば、波長調整可能な半導体レーザである複数の光源１０１−１、１０１−２、‥‥１０１−Ｎは、図示されたように、それぞれ異なる波長λ1 、λ2 、‥‥λN を有する複数の連続波光学信号を生成するために用いられ、これにより複数のＮ光学チャネル１０２−１、１０２−２、‥‥１０２−Ｎを画定する。光源１０１は、光学チャネル１０２が実質的に同一の光学力を有するように、適応されてもよい。ひとつもしくはそれ以上の光源１０１は、光学チャネル１０２が従来の技法を用いてデータソース（図示せず）により供給された情報を搬送するように適応されてもよい。光源１０１により生成された光学チャネル１０２は、偏光コントローラ１０６を通過し、Ｎ×１マルチプレクサ１１５により受信される。偏光コントローラ１０６は、それらがすべて実質的に同じ偏光状態（ＳＯＰ）を有するように各光学チャネル１０２のＳＯＰを方向付けるために用いられる。共通のＳＯＰは、ポアンカレ球（Poincare sphere ）上の一点として示されてもよいことは当業者に理解されるであろう。ポアンカレ球は、たとえば、ウイリアムＡ．シュークリフ（William A. Shurcliff）の「偏光：生成と使用」１９６２年のハーバード大学プレスにより記述されるように周知である。Ｎ×１マルチプレクサ１１５は、たとえば、当該技術において知られた波長独立方向性光学結合器でもよい。Ｎ×１マルチプレクサの出力は、それぞれ異なる波長λ1 、λ2 、‥‥λN により画定されるＮチャネルを有する波長分割多重化された光学信号１１０である。説明を目的として、チャネルは、それぞれ最も低い波長から最も高い波長へ１、２、‥‥Ｎと順次に番号が付される。本発明のこの具体例においては、以下に記述された理由により、チャネル波長は、たとえば１ｎｍごとに均一に配される。しかしながら、本発明の別の応用では、不均一のチャネル波長の配置が望まれる場合もある。たとえば、不均一のチャネル波長の配置は、四波混合（four-wave mixing）の影響を減らすことに役立つ。
【０００６】
波長分割多重化された光学信号１１０は、偏光コントローラ１１７および偏光フィルタ１１２を通過したあとにＮ×１マルチプレクサ１１５から偏光モジュレータ１１９へ進む。偏光モジュレータ１１９は、波長分割多重化された光学信号１１０のＳＯＰを間断なく変調するように作動するので、偏光モジュレータ１１９のある変調周期に対応する期間は、偏光状態がない方がよい。このようにして、偏光モジュレータ１１９から出力された偏光変調された波長分割多重化された光学信号１２０は、基本的に偏光されていない。すなわち、変調時間にわたるＳＯＰの平均値は、ほぼゼロに等しい。好都合なことに、そのような偏光変調は、偏光依存ホールバーニングの悪影響をかなり減らすことができる。ある偏光周期では、偏光変調１１９は、ポアンカレ球上の完全な大圏をたどるように、波長分割多重化された光学信号１１０のＳＯＰを変調する。あるいは、ＳＯＰは、完全な大圏をたどることなくポアンカレ球上の軌道を中心に往復運動をしてもよい。選択された特別な軌道にかかわらず、変調周期にわたるＳＯＰの平均値はほぼゼロであることが重要である。偏光変調は周知であり、また偏光「スクランブラ」とも呼ばれることもある。この具体例では、偏光変調器１１９は、米国特許第５，３２７，５１１号（この特許の図３を特に参照のこと）に開示されたタイプのものであり、この特許の開示内容はここに参照により組み込まれる。この具体例における偏光変調１１９が偏光依存装置もしくはその他に既知の偏光モジュレータであることは、当業者により理解されるであろう。したがって、本発明のいくつかの応用では、偏光モジュレータ１１９に強力に偏光された入力信号を用いることが望まれる。したがって、図１は偏光モジュレータへの入力側に配された偏光フィルタ１１２を示している。偏光フィルタは既知のものである。偏光コントローラ１１７は、偏光フィルタ１１２に送信される信号力を最大にするために波長分割多重化された信号１１０のＳＯＰを方向付けるのに用いられる。なお、偏光フィルタ１１２および偏光コントローラ１１７は本発明を実現を容易ならしめるのに必要とされるものではないが、オプションとして考慮されるべきものである。あるいは、偏光フィルタ１１２の機能は、偏光モジュレータ１１９に直接組み込まれていてもよい。
【０００７】
偏光モジュレータ１１９から出力された偏光変調された波長分割多重化された光学信号１２０は、偏光コントローラ１２１を介して高複屈折ファイバ１２２に送信される。偏光コントローラおよび高複屈折ファイバは、既知のものである。偏光コントローラ１２１は、たとえば、ＩＥＥＥ電子レター１９８０年第１６巻７７８ページでＨ．Ｃ．レフェーブル（H.C. Lefevre）により記述されたレフェーブルタイプの偏光コントローラであってもよい。高複屈折ファイバ１２２は、複屈折が次式：
【数１】
0003745808.tif 000002
により記述されるように選択される。上記式において、Δτは、ファイバの高速および低速の軸間の伝播遅延差であり、Δｆは、Ｎ多重チャネルの平均周波数分離である。偏光コントローラ１２１は、偏光変調された波長多重化された光学信号１２０の大圏偏光変調軌道を高複屈折ファイバ１２２の高速と低速の軸をつなぎ合わせるポアンカレ球上の線に垂直な一平面に置くために用いられる。上述の均一のチャネル波長配置および式（１）による合計複屈折の選択により、偏光変調波長分割多重化された光学信号１２０の奇数番号が付されたチャネルが偶数の番号が付されたチャネルのＳＯＰにほぼ直交するＳＯＰとともに高複屈折ファイバ１２２から発生するであろうことは、当業者に理解される。図２は、任意の瞬間において高複屈折ファイバ１２２の最後で出力される光学出力信号１２６におけるチャネルについてのＳＯＰの直交関係を示している。不均一なチャネル波長配置が用いられる場合、ＳＯＰは、均一のチャネル波長配置が用いられる場合ほど直角ではない。しかしながら、不均一な場合で得られた結果でも、本発明のいくつかの適用を満たしている。奇数と複数番号が付されたチャネルのＳＯＰ間のさらに好ましい実質的に直交の関係は、光学トランスミッタ１００とそれに通常組み合わされる光学送信経路に生成される四波混合積（Four-wave mixing products ）を好都合に制限する。図２を参照すると、たとえばチャネルλ1 およびλ2 などの隣り合うチャネルがそれらの直交するＳＯＰにより相互作用しないようにするので、この好ましい結果が得られることが明らかとなる。たとえばチャネルλ１およびλ３などの同じＳＯＰを共有するチャネルは、結果として生じる混合積の振幅が最小となるように波長において十分に離れて分割される。奇数および偶数番号が付されたチャネルのＳＯＰ間のほぼ直交する関係に加えて、すべてのチャネルは、上述したように、光学信号１２６のＳＯＰの平均値をほぼゼロに維持するように、大圏偏光変調軌道を中心に同時に移動している。このようにして、本発明の原理により、波長分割多重化された光学送信システムにおける偏光によるホールバーニングおよび四波混合が同時に且つ非常に減少される。
【０００８】
図３は、本発明に従った第２の具体的光学トランスミッタ３００の簡略化したブロック図を示す。図に示したように、光学トランスミッタ３００は、複数の連続波光学チャネル３０２を生成するための複数の光源３０１と、複数の偏光モジュレータ３１０と、複数の偏光コントローラ３１４、３４０と、Ｎ×１マルチプレクサ３１５と、偏光変調コントローラ３２０とを含む。これらの構成要素は、たとえば適切な偏光維持光学ファイバとなりうる光学ファイバなどの従来の手段と組み合わせて用いられてもよい。光学トランスミッタ３００は一般的に、たとえば、光学送信システムを形成するように光学送信経路および光学レシーバ（図示せず）に組み合わせられる。
【０００９】
複数の光源３０１−１、３０１−２、‥‥‥３０１−Ｎは、図示されたように、それぞれ異なる波長λ1 、λ2 、‥‥λN を有する複数の光学信号を生成し、よって、複数のＮ光学チャネル３０２−１、３０２−２、‥‥‥３０２−Ｎを画定する。光源３０１は、光学チャネル３０２が実質的に同一の光学力を有するように適合されてもよい。この具体例では、光学チャネル３０２は、それぞれ個々の偏光モジュレータ３１０および個々の偏光コントローラ３１４を通過する。偏光モジュレータ３１０−１、３０１−２、‥‥‥３０１−Ｎは、それぞれ偏光変調コントローラ３２０により生成された偏光変調制御信号β1 、β2 、‥‥‥βN に応じて、それぞれ光学チャネル３０２−１、３０２−２、‥‥‥３０２−ＮのＳＯＰを変調する。偏光変調制御信号β1 、β2 、‥‥‥βN は、たとえば、
【数２】
0003745808.tif 000003
により記述されたシヌソイド信号であってもよい。上記式において、ωは偏光変調周波数であり、δは相対位相である。この具体例では、ωは定数、すなわちω１＝ω２＝ωＮであり、一方δおよびＡは、変数である。たとえば、振幅Ａは、光学チャネルのＳＯＰの平均値がほぼゼロに等しくなるように調整されてもよい。図１に示されたのと同様の方法で、偏光モジュレータ３１０は、ＳＯＰ光学チャネル３０２を間断なく変調するように作動するので、偏光変調３１０は、偏光モジュレータ３１０のある変調周期に対応する期間は、偏光状態がない方がよい。このようにして、Ｎ×１マルチプレクサ３１５から発生する波長分割多重化された光学信号３１２と同様に、偏光モジュレータ３１０から出力された光学チャネル３０２はそれぞれ、基本的に偏光されていない、すなわち、変調時間にわたるそれらＳＯＰの平均値はほぼゼロに等しい。一変調周期において、偏光モジュレータ３１０は、ポアンカレ球上の軌道を中心として往復運動をするように光学チャネル３０２のＳＯＰを変調してもよい。選択された特別な軌道にかかわらず、変調周期にわたる波長分割多重化された光学信号３１２のＳＯＰの平均値はほぼゼロであることが重要である。偏光変調３１０が単一の偏光変調周波数ωにロックされる傾向にあるが、市販されている変調モジュレータのいくつかは、ロックの値から望ましくなくずれるものもある。本発明は、いくつかの周波数のずれがあっても、本発明のいくつかの応用で十分な結果を得ることができるである。なお、しかしながら、この装置におけるずれは奇数および偶数番号が付された光学チャネルのＳＯＰ間の望ましい直交関係に影響を及ぼさないので考慮するに足らないため、単一の偏光モジュレータを用いる図１を参照する本発明の具体例は、本発明のいくつかの応用においてさらに好ましいと言える。
【００１０】
偏光モジュレータ３１０から発生する偏光変調された光学チャネル３１１は、それらが単一の波長分割多重化された光学信号３１２に組み込まれるところのΝ×１マルチプレクサ３１５に受信される。偏光コントローラ３４０は、送信経路へ波長分割多重化された出力信号のＳＯＰの発信方向を設定するためにΝ×１マルチプレクサ３１５の出力側に任意に使用されるものである。なお、偏光コントローラ３４０は、波長分割多重化された出力信号の発信方向はそれら自身によって偏光コントローラ３１４を用いて設定されてもよいことは明白であるため、偏光コントロールにおける付加的柔軟性を提供するだけのものである。
【００１１】
その結果、上述した偏光変調は、各変調周期にわたり各光学チャネル３０２のＳＯＰの平均値となる。したがって、波長分割多重化された光学信号３１２のＳＯＰの平均値はまた、各変調周期にわたりほぼゼロとなる。偏光変調コントローラ３２０を用いる式（２）における変調周波数ドライブ信号δｉの相対位相を選択的に変更することにより、且つ、偏光コントローラ３１４を調整することにより、Ν×１マルチプレクサ３１５から発生した偏光変調光学信号３１２のすべてのＳＯＰは、図４に示されるポアンカレ球上の大圏軌道に沿って分離される。本発明における制限としてではなく説明を明白にする目的で、４つの典型的な光学チャネルのＳＯＰのみを図４に示してある、すなわち、この場合Ν＝４ということになる。あるいは、偏光モジュレータ３１０へ位相オフセットδの固定値を組み込み、これにより偏光変調コントローラをオプションとすることが望まれてもよい。本発明の原理に従って、上述した特別な大圏は、偏光モジュレータ３１０により使用されるのと同様の大圏となるように選択される。偏光モジュレータ３１０から光学信号のＳＯＰを同様の大圏軌道に方向付けするために本発明のこの具体例で偏光コントローラ３１４が用いられることは、当業者により理解されるであろう。隣り合う波長を有する光学信号のＳＯＰ間の分離は、図４に示されたようにポアンカレ中上の分離角度αijにより好都合に記述されている。ここで、ｉおよびｊサブスクリプトは、隣り合う光学チャネルを識別するものである。本発明の原理によれば、分離角度αijは、奇数番号が付されたチャネルのＳＯＰが偶数番号が付されたチャネルに実質的に直交するように約１８０゜である。
【００１２】
図５は、本発明に従った光学トランスミッタ５００の第３の具体例の簡略化されたブロック図である。図に示されたように、光学トランスミッタ５００は、複数のデータソース５８０と、複数のデータモジュレータ５８５と、複数の光学チャネル５０２を生成する複数の光源５０１と、複数の偏光コントローラ５０６、５１７、５２１、５２９と、Ｎ×１マルチプレクサ５１５と、偏光フィルタ５１２と、偏光モジュレータ５１９と、クロック５７５と、位相器５２０と、高複屈折ファイバ５２２とを含む。これらの構成要素は、たとえば適切な偏光維持光学ファイバを含む光学ファイバなどの従来の手段と組み合わせて用いられてもよい。光学トランスミッタ５００は一般的に、たとえば、光学送信システムを形成するために光学送信経路と光学レシーバ（図示せず）に結合されている。なお、それらの構成要素は、データソース５８０と、データモジュレータ５８５と、位相器５２０とクロック５７５を追加した以外は図１に示されたものと同様の形状、配置、および動作である。これらの追加要素は、以下に記述されるように、本発明のある応用に有効なデータと位相変調を同期するために用いられる。データおよび偏光変調の同期のさらなる説明は、本出願の同時係属の米国特許第０８／３１２８４８号に見られ、この開示は、ここに参照により組み込まれる。
【００１３】
データモジュレータ５８５は、データソース５８０から光学チャネル５０２に与えられるべきデータを受け、クロック５７５により決定された周波数で光学チャネル５０２を変調する。本発明の原理によれば、クロック５７５は、図示されたようにたとえば位相器５２０などの可変の遅延線を介して偏光モジュレータ５１９を駆動し、Ｎ×１マルチプレクサ５１５から発生する波長分割光学信号５２２のＳＯＰは、データが光学チャネル５０２に与えられる率に等しい率で偏光変調される。このようにして、クロック５７５は、偏光変調の率をデータ変調率にロックされた周波数および位相となるようにする。位相器５２０が図５に図示されているが、どの可変の遅延線を用いてもよいことを意図している。位相器５２０は、偏光とデータ変調との相対タイミングを調整するために用いられることは、当業者により理解されるであろう。この相対タイミングの調整は、複数の可変の遅延線を用いて実行されてもよい。ここで遅延ラインはそれぞれ、偏光コントローラ５０６の上流側か下流側のいずれかにデータモジュレータ５８５とＮ×１マルチプレクサ５１５との間に配される。複数の可変遅延線は、データソース５８０の上流側または下流側のいずれかに、クロック５７５とデータモジュレータ５８５との間に用いられてもよい。上記の選択肢として、偏光と移動変調との相対タイミング調整は、複数の光学チャネルにおける遅延を導くことにより、または波長分割多重化された光学信号における遅延を導くことにより、またはその組み合わせを用いることにより、本発明に従って実行される。なお、本発明の範囲は、すべての光学チャネルもしくは選択された光学チャネルにおける同期データおよび偏光変調の実行を含むように意図されている。そのような同期偏光およびデータ変調は、低速の変調により発生したＡＭ変調の影響および高速の変調により発生した増大した帯域を最小限にする低速と高速の偏光変調間のほぼ最適のバランスを有する波長分割多重化されたトランスミッタについて有効に供給する。
【００１４】
図６は、本発明に従った光学トランスミッタの第４の具体例の簡略化したブロック図である。図に示されたように、光学トランスミッタ６００は、複数のデータソース６８０と、複数のデータモジュレータ６８５と、複数の光学チャネル６０２を生成する複数の光学ソース６０１と、複数の偏光コントローラ６０６、６１７、６２１、６２９と、Ｎ×１マルチプレクサ６１５と、偏光フィルタ６１２と、偏光モジュレータ６１９と、クロック６７５と、位相器６２０、６８６と、高複屈折ファイバ６２２と、光学位相モジュレータ６８４とを含む。図６に示された構成要素は、光学位相モジュレータと、図示されたように位相器６８６などでもよい可変遅延線を追加した以外は図５に示されたものと同様の形状、配置、および動作である。クロック６７５は、位相器６２０および６８６をそれぞれ介して、偏光モジュレータ６１９と、位相モジュレータ６８４とを同時に駆動する。光学位相モジュレータ６８４は、信号の偏光を変調することなしに、波長分割多重化された光学信号６１０を変調する。光学位相モジュレータはＮ×１マルチプレクサ６１５から発生する波長分割多重化された光学信号６１６に位相の固定値を与えるように適合されてもよいことは当業者により理解されるであろう。このような場合、位相器６８６が省略されてもよい。しかしながら、本発明の多くの応用において、図示されたように、位相器６８６を用いて位相の量を選択的に変化することが好ましい。本発明により、余分の位相変調を導くことにより、ゼロ変調フォーマットにノンリターンを用いる場合、波長分割多重化された送信システムの性能に悪い影響をもたらすさまざまな振幅エラーが好都合なことに減少される。クロック６７５は、偏光モジュレータ６１９および位相モジュレータ６８４を駆動する方法および位相器６２０および６８５の作動の詳細は、本出願の係属出願である米国特許第０８／３１２８４８号に記述されている。なお、位相モジュレータ６８４は、偏光モジュレータ６１９に直接組み込まれてもよく、この場合、位相モジュレータ６８４は削除することができるものであり、これは本発明にいくつかの応用に望まれるであろう。
【００１５】
図７は、本発明に従った光学トランスミッタ７００の第５の具体例の簡略化したブロック図である。図に示されたように、光学トランスミッタ７００は、複数のデータソース７８０と、複数のデータモジュレータ７８５と、複数の光学チャネル７０２を生成する複数の光学ソース７０１と、複数の偏光モジュレータ７１０と、複数の偏光コントローラ７１４、７４０と、Ｎ×１マルチプレクサ７１５と、偏光変調コントローラ７２０と、クロック７７５と、位相器７２０、７８６と、高複屈折ファイバ７２２とを含む。これらの構成要素は、たとえば適切な偏光維持光学ファイバを含む光学ファイバなどの従来の手段と組み合わせて用いられてもよい。光学トランスミッタ７００は一般的に、たとえば、光学送信システムを形成するために光学送信経路と光学レシーバ（図示せず）に結合されている。図７に示された構成要素は、データソース７８０、データモジュレータ７８５と、クロック７７５を追加した以外は図３に示されたものと同様の形状、配置、および動作である。
【００１６】
データモジュレータ７８５は、データソース７８０からの光学信号７０２に与えられるデータを受信し、クロック７７５により決定された周波数で光学チャネル７０２を変調する。本発明の原理に従って、クロック７７５はまた、偏光モジュレータ７１０を駆動して、光学チャネル７０２のＳＯＰはデータが光学チャネル７０２に与えられる率に等しい率で変調された偏光となる。この同期データおよび偏光変調は図５を参照して説明された方法と同様の方法で実行される。位相遅延は偏光変調コントローラ７２０の制御下で偏光モジュレータ７１０により容易に実行されるので、同期データおよび偏光変調の前述の具体例に用いられた位相器などの可変遅延線が本発明の具体例において必要ではないことは、当業者により理解されることであろう。さらに、図３を参照して上述したように光学チャネル７０２間の相対位相は容易に変化されるので、図６を参照して記述された余分な位相の変調テクニックもまた、偏光変調コントローラ７２０の制御下で偏光モジュレータ７１０により実行されてもよい。あるいは、可変遅延線はまた、図６に示されたように、データと位相変調間の位相調整を導くために用いられてもよい。このような場合、位相器などの可変遅延線は、各データモジュレータ７８５と偏光モジュレータ７１０との間に配され、クロック７７５に結合される。
【００１７】
記述した特別なテクニックは、本発明の原理を説明するためだけのものであり、様々な修正が、請求の範囲によってのみ制限される本発明の範囲および主旨を逸脱することなく当業者により行い得ることは理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光学トランスミッタの第１の具体例の簡略化したブロック図である。
【図２】本発明に従った図１に示された光学トランスミッタから任意の時間に出力された光学信号に含まれたチャネルの偏光の状態を示す。
【図３】本発明による光学トランスミッタの第２の具体例の簡略化したブロック図である。
【図４】本発明による図３に示された光学トランスミッタにおける光学チャネルのポアンカレ球上の大きな軌道に沿った偏光状態を示す。
【図５】本発明による光学トランスミッタの第３の具体例の簡略化したブロック図である。
【図６】本発明による光学トランスミッタの第４の具体例の簡略化したブロック図である。
【図７】本発明による光学トランスミッタの第５の具体例の簡略化したブロック図である。
【符号の説明】
１００  光学トランスミッタ
１０１  光源
１０２  光学チャネル
１１２  偏光フィルタ
１１９  偏光モジュレータ
３００  光学トランスミッタ
３０１  光源
３１０  偏光モジュレータ
３１４  偏光コントローラ
５０１  光源
５１２  偏光フィルタ
５１７  偏光コントローラ
５１９  偏光モジュレータ
５２０  位相器
５２１  偏光コントローラ
５２９  偏光コントローラ
５７５  クロック
【図１】
0003745808.tif 000004
【図２】
0003745808.tif 000005
【図３】
0003745808.tif 000006
【図４】
0003745808.tif 000007
【図５】
0003745808.tif 000008
【図６】
0003745808.tif 000009
【図７】
0003745808.tif 000010