偏光方向変換装置及び偏光方向変換方法
【課題】偏光方向を高精度に変換する。
【解決手段】ＴＥモード成分もしくはＴＭモード成分を有する光を入射して、印加された制御電圧に応じて偏光した光を出射するＴＥ−ＴＭコンバータと、ＴＥ−ＴＭコンバータに対して制御電圧を印加する電圧印加部とを備え、電圧印加部は、ＴＥ−ＴＭコンバータに光が入射されているタイミングを含む印加期間に、ＴＥ−ＴＭコンバータから所定の偏光を有する光を出射させるべく第１レベルの制御電圧を印加し、印加期間以外の非印加期間の少なくとも一部に、第１レベルとは符号が異なる第２レベルの制御電圧を印加する偏光方向変換装置を提供する。
【解決手段】ＴＥモード成分もしくはＴＭモード成分を有する光を入射して、印加された制御電圧に応じて偏光した光を出射するＴＥ−ＴＭコンバータと、ＴＥ−ＴＭコンバータに対して制御電圧を印加する電圧印加部とを備え、電圧印加部は、ＴＥ−ＴＭコンバータに光が入射されているタイミングを含む印加期間に、ＴＥ−ＴＭコンバータから所定の偏光を有する光を出射させるべく第１レベルの制御電圧を印加し、印加期間以外の非印加期間の少なくとも一部に、第１レベルとは符号が異なる第２レベルの制御電圧を印加する偏光方向変換装置を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射された光の偏光方向を変換する偏光方向変換装置及び偏光方向変換方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信及び計測器の分野において、偏光状態が周期的にスクランブルする偏波スクランブラが用いられている（例えば、非特許文献１，２参照。）。偏波スクランブラは、長距離光伝送における入力端に配置されて、所定間隔で配置されたＥＤＦＡ（Ｅｒｂｉｕｍ Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）のＰＨＢ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｈｏｌｅ Ｂｕｒｎｉｎｇ）の影響を無くす目的で用いられる。また、偏波スクランブラは、光ファイバの損失及び歪み等を単方向から検出するＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）測定において、後方錯乱光の偏波状態を平均化する目的で用いられる。
【０００３】
また、偏波スクランブラ等に用いられるＴＥ−ＴＭモード変換を行うＴＥ−ＴＭコンバータが知られている。ＴＥ−ＴＭコンバータは、ニオブ酸リチウム結晶の光導波路と、当該光導波路の光伝播方向に沿って設けられた櫛歯型電極とを有する。ＴＥ−ＴＭコンバータは、櫛歯型電極に対して制御電圧が印加されることにより、当該光導波路を導波する光のＴＥモード成分をＴＭモード成分に変換、又は、ＴＭモード成分をＴＥモード成分に変換する。
【０００４】
【非特許文献１】下津臣一 他、「偏光子内蔵型低ＤＯＰ：ＬｉＮｂＯ３偏波スクランブラ」、１９９５年電子情報通信学会総合大会、Ｃ−２８１、Ｐ２８１
【非特許文献２】Fred Heismann，"Integrated-Optic Polarization Transformer for Reset Free Endless Polarization Control"，IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS，Vol.25，No8，１９９８年，P.1898-1906
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ＴＥ−ＴＭコンバータは、長期間に亘って使用すると、ニオブ酸リチウム結晶に分極が生じて変換効率が変化する。このため、ＴＥ−ＴＭコンバータは、長期使用によるＤＣドリフトが生じ、同じ制御電圧を印加しても同一の偏光方向の光を出力しなくなる。
【０００６】
そこで、本発明は、上記の課題を解決することのできる偏光方向変換装置及び偏光方向変換方法を提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の第１の形態においては、ＴＥモード成分もしくはＴＭモードを有する光を入射して、印加された制御電圧に応じて偏光した光を出射するＴＥ−ＴＭコンバータと、ＴＥ−ＴＭコンバータに対して制御電圧を印加する電圧印加部とを備え、電圧印加部は、ＴＥ−ＴＭコンバータに光が入射されているタイミングを含む印加期間に、ＴＥ−ＴＭコンバータから所定の偏光を有する光を出射させるべく第１レベルの制御電圧を印加し、印加期間以外の非印加期間の少なくとも一部に、第１レベルとは符号が異なる第２レベルの制御電圧を印加する偏光方向変換装置を提供する。
【０００８】
電圧印加部は、非印加期間の少なくとも一部に、印加期間及び当該非印加期間に印加した制御電圧の平均値を０に近づける第２レベルの制御電圧を印加してよい。電圧印加部は、非印加期間の少なくとも一部に、印加期間及び当該非印加期間に印加した制御電圧の平均値を略０とする第２レベルの制御電圧を印加してよい。電圧印加部は、ＴＥ−ＴＭコンバータに対して入射される光のパルス幅よりも長い期間に亘って制御電圧を第１レベルとしてよい。
【０００９】
電圧印加部は、印加期間の次の非印加期間において、当該印加期間及び非印加期間の平均電圧を略０とする第２レベルの制御電圧を印加してよい。電圧印加部は、複数の印加期間に対応して制御電圧を第２レベルとする非印加期間を１回設け、複数の印加期間及び当該非印加期間の制御電圧の平均値を０に近づけてよい。
【００１０】
電圧印加部は、ＴＥ−ＴＭコンバータに対して入射される光に同期したパルス電圧を発生するパルス電圧発生部と、パルス電圧をＡＣカップリングして、制御電圧としてＴＥ−ＴＭコンバータに印加するＡＣカップリング回路とを有してよい。電圧印加部は、ＴＥ−ＴＭコンバータに対して入射される光に同期したパルス電圧を発生するパルス電圧発生部と、パルス電圧と逆レベルの直流電圧を発生する逆レベル直流電圧源と、パルス電圧に逆レベルの直流電圧を加算して、制御電圧としてＴＥ−ＴＭコンバータに印加する加算回路とを有してよい。
【００１１】
電圧印加部は、ＴＥ−ＴＭコンバータに対して入射される光に同期したパルス電圧を発生するパルス電圧発生部と、誤差信号が略０となるようにパルス電圧のＤＣバイアス値を調整して、制御電圧としてＴＥ−ＴＭコンバータに印加するバイアス調整回路と制御電圧を積分する積分回路と、積分回路の出力電圧を反転して所定のゲインを乗算することにより誤差信号を生成する反転増幅回路とを有してよい。電圧印加部は、ＴＥ−ＴＭコンバータに対して入射される光に同期したパルス電圧を発生するパルス電圧発生部と、平均化制御電圧に基づきパルス電圧のピーク値及びＤＣバイアス値を調整して、制御電圧としてＴＥ−ＴＭコンバータに印加するピークＤＣバイアス調整回路と、制御電圧を積分することにより平均化制御電圧を生成する積分回路とを有してよい。
【００１２】
電圧印加部は、ＴＥ−ＴＭコンバータに対して出射される光の発生タイミングを示すタイミングパルスを発生するパルス発生回路と、タイミングパルスが発生されてから光がＴＥ−ＴＭコンバータに入射されるまでの時間に応じて、タイミングパルスを遅延する遅延回路と、遅延回路により遅延されたタイミングパルスに基づき、ＴＥ−ＴＭコンバータに対して印加する制御電圧を発生する電圧発生部とを有してよい。
【００１３】
電圧印加部は、ＴＥ−ＴＭコンバータに対して入射される光を受光して、当該光の発生タイミングを示すタイミングパルスを生成するパルス生成回路と、タイミングパルスが発生されてから光がＴＥ−ＴＭコンバータに入射されるまでの時間に応じて、タイミングパルスを遅延する遅延回路と、遅延回路により遅延されたタイミングパルスに基づき、ＴＥ−ＴＭコンバータに対して印加する制御電圧を発生する電圧発生部とを有してよい。
【００１４】
ＴＥ−ＴＭコンバータは、ＴＥモード成分とＴＭモード成分が同等となるように制御電圧が印加されることにより、ＴＥモード成分とＴＭモード成分が等しい光を出射してよい。ＴＥ−ＴＭコンバータは、周期的に変化する制御電圧が印加されることにより、偏光方向がＴＥモードとＴＭモードとの間を周期的に変化する光を出射してよい。
【００１５】
偏光方向変換装置は、ＴＥ−ＴＭコンバータの出射光が入射され、ＴＥモードとＴＭモードとの位相差が所定の周期で変化する光を出射する位相変調器を更に備えてよい。
【００１６】
本発明の第２の形態においては、ＴＥ−ＴＭコンバータに対してＴＥモード成分もしくはＴＭモード成分を有する光を入射するとともに制御電圧を印加し、当該ＴＥ−ＴＭコンバータから当該制御電圧に応じた偏光した光を出射させる偏光方向変換方法において、ＴＥ−ＴＭコンバータに光が入射されているタイミングを含む印加期間に、ＴＥ−ＴＭコンバータから所定の偏光を有する光を出射させるべく第１レベルの制御電圧を印加する段階と、印加期間以外の非印加期間の少なくとも一部に、第１レベルとは符号が異なる第２レベルの制御電圧を印加する段階とを備える偏光方向変換方法を提供する。
【００１７】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、偏光方向を高精度に変換することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００２０】
図１は、本実施形態に係る偏波スクランブラ１０の構成を、光源１１及び偏波保存ファイバ１２とともに示す。偏波スクランブラ１０は、伝送信号を含んだパルス光が光源１１から偏波保存ファイバ１２を介して入射され、直線偏光→円偏光→対角直線偏光→逆周り円偏光→直線偏光…といったようにポアンカレ球を周回する偏光状態の光を出射する。すなわち、偏波スクランブラ１０は、偏光状態を周期的にスクランブルし、無偏光に平均化した光を出射する。
【００２１】
偏波スクランブラ１０は、偏光子２１と、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２と、第１電圧印加部２３と、位相変調器２４と、第２電圧印加部２５とを備える。
偏光子２１は、偏波保存ファイバ１２から入射されるパルス光のうち、ＴＥモードもしくはＴＭモードの光、すなわち、偏光方向が０度もしくは９０度の成分の光を透過する。
【００２２】
ＴＥ−ＴＭコンバータ２２は、偏光子２１を透過したＴＥモード成分もしくはＴＭモードを有する光が入射されるとともに、制御電圧が印加される。ＴＥ−ＴＭコンバータ２２は、入射されたＴＥモードの光を制御電圧に応じてＴＭモードもしくはＴＥモードの方向に回転させることにより、所定の偏光方向の光を出射する。具体的には、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２は、光導波路内を伝播するＴＥモード成分もしくはＴＭモードの一部又は全部が、印加された制御電圧に応じてＴＭモードもしくはＴＥモードに変換されることにより、所定の強度に調整されたＴＥモード成分及びＴＭモード成分の光を出射する。
例えば、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２は、ＴＥモード成分とＴＭモード成分との強度が等しいを出射するように制御電圧が印加される。また、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２は、ＴＥモードとＴＭモードとの間を周期的に変化する光を出射してもよい。
【００２３】
第１電圧印加部２３は、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２に対して制御電圧を印加する。第１電圧印加部２３は、光源１１から出射されたパルス光がＴＥ−ＴＭコンバータ２２に入射されているタイミングを含む期間（印加期間）、及び、印加期間以外の期間（非印加期間）を、例えば光源１１の発光タイミングに同期した同期信号に基づき設定する。そして、第１電圧印加部２３は、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２に光が入射されているタイミングを含む印加期間に、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２から所定の偏光を有する光を出射させる第１レベルＶ１の制御電圧を印加する。第１電圧印加部２３は、例えば、ＴＥモード成分とＴＭモード成分との強度が等しくなる光を出射する電圧を、第１レベルＶ１の制御電圧としてＴＥ−ＴＭコンバータ２２に印加する。これにより、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２は、ＴＥモード成分とＴＭモード成分との強度が等しい光を出射することができる。また、例えば、第１電圧印加部２３は、０（Ｖ）から、ＴＭモードの光を出射する電圧レベルまでの間を周期的に変化する第１レベルＶ１の制御電圧を印加してもよい。これにより、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２は、ＴＥモードとＴＭモードとの間を、すなわち、偏光方向が０度直線偏光→楕円偏光→９０度直線偏光と周期的に変化する光を出射することができる。
また、第１電圧印加部２３は、印加期間以外の非印加期間の少なくとも一部に、第１レベルＶ１とは符号が異なる第２レベルＶ２の制御電圧を印加する。これにより、印加期間に印加された第１レベルＶ１の制御電圧がキャンセルされ、相殺される。
【００２４】
位相変調器２４は、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２から出射された直線偏光が入射されるとともに、制御電圧が印加される。位相変調器２４は、入射された光における、ＴＥモード成分とＴＭモード成分との位相差を制御電圧に応じて周期的に変化させる。例えば、位相変調器２４は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）結晶等の電気光学素子にＴＥモード及びＴＭモードの光を伝播させ、正弦波又は三角波電圧信号等を伝播方向に直交する方向に電界が印加されることにより、ＴＥモードとＴＭモードとの間に周期的に変化する位相差を生じさせた光を出射する。
【００２５】
第２電圧印加部２５は、位相変調器２４に対して制御電圧を印加する。具体的には、第２電圧印加部２５は、ＴＥモードとＴＭモードとの位相差が−πからπまでの間を周期的に変化する制御電圧を印加する。これにより、位相変調器２４は、偏光状態が周期的にスクランブルする無偏光に平均化された光を出射することができる。
【００２６】
図２は、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２の一例としての構成を示す。
ＴＥ−ＴＭコンバータ２２は、一例として、ニオブ酸リチウム結晶等の電気光学結晶の光導波路３１と、当該光導波路３１の導波光の伝播方向に沿って陽極３３と陰極３４とが所定のピッチΛで交互に配置された櫛歯型電極３２とを有する。光導波路３１は、偏光子２１を透過したＴＥモードもしくはＴＭモードの光が入射されて、導波光として伝播する。櫛歯型電極３２は、制御電圧が印加されることにより、導波光の伝播方向に沿ってピッチΛにより定まる所定周期で変化する電界を、光導波路３１に対して印加する。光導波路３１は、この電界が印加されると、電気光学結晶に屈折率楕円体の主軸回転が生じて、伝播光の偏光方向を回転する。これにより、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２は、第１電圧印加部２３から適当な制御電圧が与えられることによって、ＴＥモード成分をＴＭモード成分もしくはＴＭモード成分をＴＥモード成分に変換するので、所定のＴＥモードとＴＭモードの成分比をもつ光出射することができる。
【００２７】
図３（Ａ）は、時間に対するＴＥ−ＴＭコンバータ２２に入射される光のパワーを示す。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示す光がＴＥ−ＴＭコンバータ２２に入射された場合における、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２に印加される制御電圧を示す。
第１電圧印加部２３は、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２に対してパルス光が入射されているタイミングに、第１レベル（Ｖ１）の制御電圧を印加する。第１電圧印加部２３は、印加期間の長さを、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２に対して入射される光のパルス幅ＴＰよりも十分に長い期間に設定している。すなわち、第１電圧印加部２３は、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２に対して入射される光のパルス幅よりも長い期間に亘り制御電圧を第１レベル（Ｖ１）としている。これにより、パルス光の入射タイミングに多少の変動が発生しても、確実に偏光方向を変換できる。なお、第１電圧印加部２３は、少なくとも非印加期間が形成されるように、第１レベル（Ｖ１）の期間を設定する。
【００２８】
また、第１電圧印加部２３は、印加期間以外の非印加期間の少なくとも一部において、第１レベル（Ｖ１）とは符号が異なる、すなわち逆レベルとされた第２レベル（Ｖ２）の制御電圧を印加する。例えば、印加期間及び非印加期間に印加した制御電圧を平均化した場合に、０に近付く又は略０となる第２レベル（Ｖ２）の制御電圧を印加する。
【００２９】
非印加期間においてどのような制御電圧を印加しても、パルス光がＴＥ−ＴＭコンバータ２２に入射していないので、出力光に対してなんら影響を与えない。これに対して、光導波路３１を構成する電気光学結晶に対しては、印加期間に印加された電界と、逆方向の電界が印加される。このため、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２を長時間動作させた場合であっても、光導波路３１を構成する電気光学結晶に印加された累積的な電界は、０に近付き又は略０となるので、分極が小さい又は発生しない。従って、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２によれば、長期間使用してもＤＣドリフトが生じず、高精度に偏光方向の変換をすることができる。
【００３０】
また、以上のような偏波スクランブラ１０によれば、長期間使用してもＤＣドリフトが発生しないＴＥ−ＴＭコンバータ２２を用いて、偏光状態が周期的にスクランブルした光を発生する。これにより、偏波スクランブラ１０は、長期間使用しても偏光度（ＤＯＰ：Degree of Polarization）の劣化が小さい、無偏光とみなされる光を出射することができる。
【００３１】
図４は、第１電圧印加部２３が発生する制御電圧の印加パターンの第１の変形例を示す。第１電圧印加部２３は、印加期間の次の非印加期間において、当該印加期間及び当該非印加期間を１周期としたときに、１周期毎に平均の制御電圧を略０とするような第２レベル（Ｖ２）の制御電圧を出力する。第１電圧印加部２３は、１周期毎に平均の制御電圧が略０となれば、非印加期間の一部に第２レベル（Ｖ２）の制御電圧を印加してよい。このように１周期毎に平均の制御電圧を略０とすることにより、光パルスが不定期に発生する場合であっても、容易に平均の制御電圧を略０とすることができる。なお、第１レベル（Ｖ１）及び第２レベル（Ｖ２）は、絶対値が同レベル及びパルス幅が同期間であってもよいし、絶対値が異なるレベルでパルス幅が異期間であってもよい。
【００３２】
図５は、第１電圧印加部２３が発生する制御電圧の印加パターンの第２の変形例を示す。第１電圧印加部２３は、複数の印加期間に対応して制御電圧を第２レベル（Ｖ２）とする非印加期間を１回設け、複数の印加期間及び当該非印加期間の制御電圧の平均値を０に近づけてよい。このように複数周期毎に第２レベル（Ｖ２）の制御電圧を印加することにより、例えば一回の印加期間が非常に短い場合であっても、正確に平均の制御電圧を略０とすることができる。
【００３３】
図６は、第１電圧印加部２３の構成の第１例を示す。第１電圧印加部２３は、一例として、パルス電圧発生部４１と、遅延回路４２と、ＡＣカップリング回路４３とを有する。パルス電圧発生部４１は、光源１１から出力された同期信号に基づきパルス電圧を出力する。遅延回路４２は、パルス電圧発生部４１から出力されたパルス電圧を、同期信号が発生されてからＴＥ−ＴＭコンバータ２２にパルス光が入射されるまでの時間の遅延をする。これにより、遅延回路４２から出力されるパルス電圧がＴＥ−ＴＭコンバータ２２に対して入射される光に同期する。ＡＣカップリング回路４３は、例えばコンデンサであり、遅延回路４２により遅延されたパルス電圧をＡＣカップリングして出力する。ＡＣカップリング回路４３から出力された電圧は、制御電圧としてＴＥ−ＴＭコンバータ２２に印加される。
【００３４】
このような第１電圧印加部２３によれば、印加期間及び非印加期間の値を平均化した場合に略０となる制御電圧を生成することができる。特に、光パルスが固定周期で発生されている場合に効率的に略０とする制御電圧を生成することができる。
【００３５】
図７は、第１電圧印加部２３の構成の第２例を示す。第１電圧印加部２３は、一例として、図６のＡＣカップリング回路４３に代えて、逆レベル直流電圧源５１及び加算回路５２を有する。逆レベル直流電圧源５１は、前記パルス電圧と逆レベルの直流電圧、例えば第２レベルの電圧を発生する。加算回路５２は、遅延回路４２により遅延されたパルス電圧に、逆レベル直流電圧源５１から出力された直流電圧を加算して出力する。加算回路５２から出力された電圧は、制御電圧としてＴＥ−ＴＭコンバータ２２に印加される。
【００３６】
このような第１電圧印加部２３によれば、例えばパルス光が長周期である場合も、印加期間及び非印加期間の値を平均化した場合に略０となる制御電圧を生成することができる。特に、光パルスが固定周期で発生されている場合に効率的に略０とする制御電圧を生成することができる。
【００３７】
図８は、第１電圧印加部２３の構成の第３例を示す。第１電圧印加部２３は、一例として、図６のＡＣカップリング回路４３に代えて、バイアス調整回路６１、積分回路６２及び反転増幅回路６３を有する。バイアス調整回路６１は、遅延回路４２により遅延されたパルス電圧のＤＣバイアス値を調整する。積分回路６２は、バイアス調整回路６１から出力される電圧を積分する。反転増幅回路６３は、積分回路６２から出力された信号を反転して、所定のゲインを乗算することにより誤差信号を生成する。そして、バイアス調整回路６１は、誤差信号が略０となるようにパルス電圧のＤＣバイアス値を調整する。具体的には、バイアス調整回路６１は、誤差信号が略０であれば現在のＤＣバイアスを維持し、誤差信号が０以外であれば誤差信号を現在のＤＣバイアスに加算する。バイアス調整回路６１から出力された電圧は、制御電圧としてＴＥ−ＴＭコンバータ２２に印加される。
【００３８】
このような第１電圧印加部２３によれば、積分結果が略０となるような制御電圧が発生されるので、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２に入射されるパルス光が長周期である場合、印加期間及び非印加期間の値を平均化した場合に略０となる制御電圧を生成することができる。特に、光パルスが固定周期で発生されている場合に効率的に略０とする制御電圧を生成することができる。
【００３９】
図９は、第１電圧印加部２３の構成の第４例を示す。第１電圧印加部２３は、図６のＡＣカップリング回路４３に代えて、ピーク・ＤＣバイアス調整回路７１及び積分回路７２を有する。ピーク・ＤＣバイアス調整回路７１は、遅延回路４２により遅延されたパルス電圧のピーク値を調整するとともにＤＣバイアス値を調整する。積分回路７２は、ピーク・ＤＣバイアス調整回路７１から出力される電圧を積分する。そして、ボトム・ＤＣバイアス調整回路７１は、具体的には、ピーク値が第１レベル（Ｖ１）となるように増幅するとともに、積分回路７２の出力信号が０より大きければＤＣバイアス値を小さくし、０より小さければＤＣバイアスを大きくするように制御する。ピーク・ＤＣバイアス調整回路７１から出力された電圧は、制御電圧としてＴＥ−ＴＭコンバータ２２に印加される。
【００４０】
このような第１電圧印加部２３によれば、積分結果が略０となるような制御電圧が発生されるので、印加期間に与える制御電圧のレベルを変動させることなく、印加期間及び非印加期間の値を平均化した場合に略０となる制御電圧を生成することができる。特に、光パルスが周期的に発生されない場合であっても、効率的に略０となる制御電圧を生成することができる。また、この第１電圧印加部２３によれば、ＤＣバイアスの調整とともにピーク値を第１レベル（Ｖ１）に調整できるので、偏光方向を正確に制御できるととともに、印加期間及び非印加期間の値を平均化した場合に略０とする制御電圧を正確に生成することができる。
【００４１】
図１０は、第１電圧印加部２３の構成の第５例を示す。第１電圧印加部２３は、一例として、図９のパルス電圧発生部４１に代えて、パルス発生回路８１及び第１増幅器８２を有する。パルス発生回路８１は、光源１１がパルス光の出射するタイミングパルス、すなわち、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２に対して出射される光の発生タイミングを示すタイミングパルスを発生する。当該タイミングパルスは、光源１１に供給されるとともに、第１増幅器８２に供給される。光源１１は、タイミングパルスを受け、当該タイミングパルスに応じて光を出射する。第１増幅器８２は、タイミングパルスに同期したパルス電圧を遅延回路４２に出力する。遅延回路４２は、入力されたパルス電圧を、タイミングパルスが発生されてからＴＥ−ＴＭコンバータ２２にパルス光が入射されるまでの時間の遅延をして、ピーク・ＤＣバイアス調整回路７１に供給する。なお、遅延回路４２は、第１増幅器８２の後段に代えて、第１増幅器８２の前段に設けられてもよい。
【００４２】
このような第１電圧印加部２３によれば、光源１１によるパルス光の発生タイミングを外部から制御する場合であっても、印加期間及び非印加期間の値を平均化した場合に略０となる制御電圧を生成することができる。特に、光パルスが周期的に発生されない場合であっても、効率的に略０とする制御電圧を生成することができる。
【００４３】
図１１は、第１電圧印加部２３の構成の第６例を示す。第１電圧印加部２３は、図９のパルス電圧発生部４１に代えて、受光素子９１、パルス再生回路９２及び第２増幅器９３を有する。受光素子９１は、光源１１からＴＥ−ＴＭコンバータ２２に入射される光の一部を受光して、電気信号に変換する。パルス再生回路９２は、受光素子９１から出力された電気信号を例えばＩ／Ｖ変換及び波形整形等してタイミングパルスを再生する。第２増幅器９３は、タイミングパルスに同期したパルス電圧を遅延回路４２に出力する。遅延回路４２は、入力されたパルス電圧を、受光素子９１により光を受光してからＴＥ−ＴＭコンバータ２２にパルス光が入射されるまでの時間の遅延をして、ボトム・ＤＣバイアス調整回路７１に供給する。なお、遅延回路４２は、第２増幅器９３の後段に代えて、第２増幅器９３の前段に設けられてもよい。
【００４４】
このような第１電圧印加部２３によれば、光源１１等から同期信号が供給されない場合であっても、印加期間及び非印加期間の値を平均化した場合に略０となる制御電圧を生成することができる。特に、光パルスが周期的に発生されない場合であっても、効率的に略０とする制御電圧を生成することができる。
【００４５】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】偏波スクランブラ１０の構成を光源１１及び偏波保存ファイバ１２とともに示す。
【図２】ＴＥ−ＴＭコンバータ２２の一例としての構成を示す。
【図３】（Ａ）は、時間に対するＴＥ−ＴＭコンバータ２２に入射される光のパワーを示す。（Ｂ）は、（Ａ）に示す光がＴＥ−ＴＭコンバータ２２に入射された場合における、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２に印加される制御電圧を示す。
【図４】第１電圧印加部２３が発生する制御電圧の印加パターンの第１の変形例を示す。
【図５】第１電圧印加部２３が発生する制御電圧の印加パターンの第２の変形例を示す。
【図６】第１電圧印加部２３の構成の第１例を示す。
【図７】第１電圧印加部２３の構成の第２例を示す。
【図８】第１電圧印加部２３の構成の第３例を示す。
【図９】第１電圧印加部２３の構成の第４例を示す。
【図１０】第１電圧印加部２３の構成の第５例を示す。
【図１１】第１電圧印加部２３の構成の第６例を示す。
【符号の説明】
【００４７】
１０ 偏波スクランブラ
１１ 光源
１２ 偏波保存ファイバ
２１ 偏光子
２２ ＴＥ−ＴＭコンバータ
２３ 第１電圧印加部
２４ 位相変調器
２５ 第２電圧印加部
３１ 光導波路
３２ 櫛歯型電極
３３ 陽極
３４ 陰極
４１ パルス電圧発生部
４２ 遅延回路
４３ ＡＣカップリング回路
５１ 逆レベル直流電圧源
５２ 加算回路
６１ バイアス調整回路
６２ 積分回路
６３ 反転増幅回路
７１ ピーク・ＤＣバイアス調整回路
７２ 積分回路
８１ パルス発生回路
８２ 第１増幅器
９１ 受光素子
９２ パルス再生回路
９３ 第２増幅器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射された光の偏光方向を変換する偏光方向変換装置及び偏光方向変換方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信及び計測器の分野において、偏光状態が周期的にスクランブルする偏波スクランブラが用いられている（例えば、非特許文献１，２参照。）。偏波スクランブラは、長距離光伝送における入力端に配置されて、所定間隔で配置されたＥＤＦＡ（Ｅｒｂｉｕｍ Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）のＰＨＢ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｈｏｌｅ Ｂｕｒｎｉｎｇ）の影響を無くす目的で用いられる。また、偏波スクランブラは、光ファイバの損失及び歪み等を単方向から検出するＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）測定において、後方錯乱光の偏波状態を平均化する目的で用いられる。
【０００３】
また、偏波スクランブラ等に用いられるＴＥ−ＴＭモード変換を行うＴＥ−ＴＭコンバータが知られている。ＴＥ−ＴＭコンバータは、ニオブ酸リチウム結晶の光導波路と、当該光導波路の光伝播方向に沿って設けられた櫛歯型電極とを有する。ＴＥ−ＴＭコンバータは、櫛歯型電極に対して制御電圧が印加されることにより、当該光導波路を導波する光のＴＥモード成分をＴＭモード成分に変換、又は、ＴＭモード成分をＴＥモード成分に変換する。
【０００４】
【非特許文献１】下津臣一 他、「偏光子内蔵型低ＤＯＰ：ＬｉＮｂＯ３偏波スクランブラ」、１９９５年電子情報通信学会総合大会、Ｃ−２８１、Ｐ２８１
【非特許文献２】Fred Heismann，"Integrated-Optic Polarization Transformer for Reset Free Endless Polarization Control"，IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS，Vol.25，No8，１９９８年，P.1898-1906
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ＴＥ−ＴＭコンバータは、長期間に亘って使用すると、ニオブ酸リチウム結晶に分極が生じて変換効率が変化する。このため、ＴＥ−ＴＭコンバータは、長期使用によるＤＣドリフトが生じ、同じ制御電圧を印加しても同一の偏光方向の光を出力しなくなる。
【０００６】
そこで、本発明は、上記の課題を解決することのできる偏光方向変換装置及び偏光方向変換方法を提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の第１の形態においては、ＴＥモード成分もしくはＴＭモードを有する光を入射して、印加された制御電圧に応じて偏光した光を出射するＴＥ−ＴＭコンバータと、ＴＥ−ＴＭコンバータに対して制御電圧を印加する電圧印加部とを備え、電圧印加部は、ＴＥ−ＴＭコンバータに光が入射されているタイミングを含む印加期間に、ＴＥ−ＴＭコンバータから所定の偏光を有する光を出射させるべく第１レベルの制御電圧を印加し、印加期間以外の非印加期間の少なくとも一部に、第１レベルとは符号が異なる第２レベルの制御電圧を印加する偏光方向変換装置を提供する。
【０００８】
電圧印加部は、非印加期間の少なくとも一部に、印加期間及び当該非印加期間に印加した制御電圧の平均値を０に近づける第２レベルの制御電圧を印加してよい。電圧印加部は、非印加期間の少なくとも一部に、印加期間及び当該非印加期間に印加した制御電圧の平均値を略０とする第２レベルの制御電圧を印加してよい。電圧印加部は、ＴＥ−ＴＭコンバータに対して入射される光のパルス幅よりも長い期間に亘って制御電圧を第１レベルとしてよい。
【０００９】
電圧印加部は、印加期間の次の非印加期間において、当該印加期間及び非印加期間の平均電圧を略０とする第２レベルの制御電圧を印加してよい。電圧印加部は、複数の印加期間に対応して制御電圧を第２レベルとする非印加期間を１回設け、複数の印加期間及び当該非印加期間の制御電圧の平均値を０に近づけてよい。
【００１０】
電圧印加部は、ＴＥ−ＴＭコンバータに対して入射される光に同期したパルス電圧を発生するパルス電圧発生部と、パルス電圧をＡＣカップリングして、制御電圧としてＴＥ−ＴＭコンバータに印加するＡＣカップリング回路とを有してよい。電圧印加部は、ＴＥ−ＴＭコンバータに対して入射される光に同期したパルス電圧を発生するパルス電圧発生部と、パルス電圧と逆レベルの直流電圧を発生する逆レベル直流電圧源と、パルス電圧に逆レベルの直流電圧を加算して、制御電圧としてＴＥ−ＴＭコンバータに印加する加算回路とを有してよい。
【００１１】
電圧印加部は、ＴＥ−ＴＭコンバータに対して入射される光に同期したパルス電圧を発生するパルス電圧発生部と、誤差信号が略０となるようにパルス電圧のＤＣバイアス値を調整して、制御電圧としてＴＥ−ＴＭコンバータに印加するバイアス調整回路と制御電圧を積分する積分回路と、積分回路の出力電圧を反転して所定のゲインを乗算することにより誤差信号を生成する反転増幅回路とを有してよい。電圧印加部は、ＴＥ−ＴＭコンバータに対して入射される光に同期したパルス電圧を発生するパルス電圧発生部と、平均化制御電圧に基づきパルス電圧のピーク値及びＤＣバイアス値を調整して、制御電圧としてＴＥ−ＴＭコンバータに印加するピークＤＣバイアス調整回路と、制御電圧を積分することにより平均化制御電圧を生成する積分回路とを有してよい。
【００１２】
電圧印加部は、ＴＥ−ＴＭコンバータに対して出射される光の発生タイミングを示すタイミングパルスを発生するパルス発生回路と、タイミングパルスが発生されてから光がＴＥ−ＴＭコンバータに入射されるまでの時間に応じて、タイミングパルスを遅延する遅延回路と、遅延回路により遅延されたタイミングパルスに基づき、ＴＥ−ＴＭコンバータに対して印加する制御電圧を発生する電圧発生部とを有してよい。
【００１３】
電圧印加部は、ＴＥ−ＴＭコンバータに対して入射される光を受光して、当該光の発生タイミングを示すタイミングパルスを生成するパルス生成回路と、タイミングパルスが発生されてから光がＴＥ−ＴＭコンバータに入射されるまでの時間に応じて、タイミングパルスを遅延する遅延回路と、遅延回路により遅延されたタイミングパルスに基づき、ＴＥ−ＴＭコンバータに対して印加する制御電圧を発生する電圧発生部とを有してよい。
【００１４】
ＴＥ−ＴＭコンバータは、ＴＥモード成分とＴＭモード成分が同等となるように制御電圧が印加されることにより、ＴＥモード成分とＴＭモード成分が等しい光を出射してよい。ＴＥ−ＴＭコンバータは、周期的に変化する制御電圧が印加されることにより、偏光方向がＴＥモードとＴＭモードとの間を周期的に変化する光を出射してよい。
【００１５】
偏光方向変換装置は、ＴＥ−ＴＭコンバータの出射光が入射され、ＴＥモードとＴＭモードとの位相差が所定の周期で変化する光を出射する位相変調器を更に備えてよい。
【００１６】
本発明の第２の形態においては、ＴＥ−ＴＭコンバータに対してＴＥモード成分もしくはＴＭモード成分を有する光を入射するとともに制御電圧を印加し、当該ＴＥ−ＴＭコンバータから当該制御電圧に応じた偏光した光を出射させる偏光方向変換方法において、ＴＥ−ＴＭコンバータに光が入射されているタイミングを含む印加期間に、ＴＥ−ＴＭコンバータから所定の偏光を有する光を出射させるべく第１レベルの制御電圧を印加する段階と、印加期間以外の非印加期間の少なくとも一部に、第１レベルとは符号が異なる第２レベルの制御電圧を印加する段階とを備える偏光方向変換方法を提供する。
【００１７】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、偏光方向を高精度に変換することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００２０】
図１は、本実施形態に係る偏波スクランブラ１０の構成を、光源１１及び偏波保存ファイバ１２とともに示す。偏波スクランブラ１０は、伝送信号を含んだパルス光が光源１１から偏波保存ファイバ１２を介して入射され、直線偏光→円偏光→対角直線偏光→逆周り円偏光→直線偏光…といったようにポアンカレ球を周回する偏光状態の光を出射する。すなわち、偏波スクランブラ１０は、偏光状態を周期的にスクランブルし、無偏光に平均化した光を出射する。
【００２１】
偏波スクランブラ１０は、偏光子２１と、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２と、第１電圧印加部２３と、位相変調器２４と、第２電圧印加部２５とを備える。
偏光子２１は、偏波保存ファイバ１２から入射されるパルス光のうち、ＴＥモードもしくはＴＭモードの光、すなわち、偏光方向が０度もしくは９０度の成分の光を透過する。
【００２２】
ＴＥ−ＴＭコンバータ２２は、偏光子２１を透過したＴＥモード成分もしくはＴＭモードを有する光が入射されるとともに、制御電圧が印加される。ＴＥ−ＴＭコンバータ２２は、入射されたＴＥモードの光を制御電圧に応じてＴＭモードもしくはＴＥモードの方向に回転させることにより、所定の偏光方向の光を出射する。具体的には、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２は、光導波路内を伝播するＴＥモード成分もしくはＴＭモードの一部又は全部が、印加された制御電圧に応じてＴＭモードもしくはＴＥモードに変換されることにより、所定の強度に調整されたＴＥモード成分及びＴＭモード成分の光を出射する。
例えば、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２は、ＴＥモード成分とＴＭモード成分との強度が等しいを出射するように制御電圧が印加される。また、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２は、ＴＥモードとＴＭモードとの間を周期的に変化する光を出射してもよい。
【００２３】
第１電圧印加部２３は、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２に対して制御電圧を印加する。第１電圧印加部２３は、光源１１から出射されたパルス光がＴＥ−ＴＭコンバータ２２に入射されているタイミングを含む期間（印加期間）、及び、印加期間以外の期間（非印加期間）を、例えば光源１１の発光タイミングに同期した同期信号に基づき設定する。そして、第１電圧印加部２３は、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２に光が入射されているタイミングを含む印加期間に、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２から所定の偏光を有する光を出射させる第１レベルＶ１の制御電圧を印加する。第１電圧印加部２３は、例えば、ＴＥモード成分とＴＭモード成分との強度が等しくなる光を出射する電圧を、第１レベルＶ１の制御電圧としてＴＥ−ＴＭコンバータ２２に印加する。これにより、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２は、ＴＥモード成分とＴＭモード成分との強度が等しい光を出射することができる。また、例えば、第１電圧印加部２３は、０（Ｖ）から、ＴＭモードの光を出射する電圧レベルまでの間を周期的に変化する第１レベルＶ１の制御電圧を印加してもよい。これにより、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２は、ＴＥモードとＴＭモードとの間を、すなわち、偏光方向が０度直線偏光→楕円偏光→９０度直線偏光と周期的に変化する光を出射することができる。
また、第１電圧印加部２３は、印加期間以外の非印加期間の少なくとも一部に、第１レベルＶ１とは符号が異なる第２レベルＶ２の制御電圧を印加する。これにより、印加期間に印加された第１レベルＶ１の制御電圧がキャンセルされ、相殺される。
【００２４】
位相変調器２４は、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２から出射された直線偏光が入射されるとともに、制御電圧が印加される。位相変調器２４は、入射された光における、ＴＥモード成分とＴＭモード成分との位相差を制御電圧に応じて周期的に変化させる。例えば、位相変調器２４は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）結晶等の電気光学素子にＴＥモード及びＴＭモードの光を伝播させ、正弦波又は三角波電圧信号等を伝播方向に直交する方向に電界が印加されることにより、ＴＥモードとＴＭモードとの間に周期的に変化する位相差を生じさせた光を出射する。
【００２５】
第２電圧印加部２５は、位相変調器２４に対して制御電圧を印加する。具体的には、第２電圧印加部２５は、ＴＥモードとＴＭモードとの位相差が−πからπまでの間を周期的に変化する制御電圧を印加する。これにより、位相変調器２４は、偏光状態が周期的にスクランブルする無偏光に平均化された光を出射することができる。
【００２６】
図２は、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２の一例としての構成を示す。
ＴＥ−ＴＭコンバータ２２は、一例として、ニオブ酸リチウム結晶等の電気光学結晶の光導波路３１と、当該光導波路３１の導波光の伝播方向に沿って陽極３３と陰極３４とが所定のピッチΛで交互に配置された櫛歯型電極３２とを有する。光導波路３１は、偏光子２１を透過したＴＥモードもしくはＴＭモードの光が入射されて、導波光として伝播する。櫛歯型電極３２は、制御電圧が印加されることにより、導波光の伝播方向に沿ってピッチΛにより定まる所定周期で変化する電界を、光導波路３１に対して印加する。光導波路３１は、この電界が印加されると、電気光学結晶に屈折率楕円体の主軸回転が生じて、伝播光の偏光方向を回転する。これにより、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２は、第１電圧印加部２３から適当な制御電圧が与えられることによって、ＴＥモード成分をＴＭモード成分もしくはＴＭモード成分をＴＥモード成分に変換するので、所定のＴＥモードとＴＭモードの成分比をもつ光出射することができる。
【００２７】
図３（Ａ）は、時間に対するＴＥ−ＴＭコンバータ２２に入射される光のパワーを示す。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示す光がＴＥ−ＴＭコンバータ２２に入射された場合における、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２に印加される制御電圧を示す。
第１電圧印加部２３は、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２に対してパルス光が入射されているタイミングに、第１レベル（Ｖ１）の制御電圧を印加する。第１電圧印加部２３は、印加期間の長さを、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２に対して入射される光のパルス幅ＴＰよりも十分に長い期間に設定している。すなわち、第１電圧印加部２３は、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２に対して入射される光のパルス幅よりも長い期間に亘り制御電圧を第１レベル（Ｖ１）としている。これにより、パルス光の入射タイミングに多少の変動が発生しても、確実に偏光方向を変換できる。なお、第１電圧印加部２３は、少なくとも非印加期間が形成されるように、第１レベル（Ｖ１）の期間を設定する。
【００２８】
また、第１電圧印加部２３は、印加期間以外の非印加期間の少なくとも一部において、第１レベル（Ｖ１）とは符号が異なる、すなわち逆レベルとされた第２レベル（Ｖ２）の制御電圧を印加する。例えば、印加期間及び非印加期間に印加した制御電圧を平均化した場合に、０に近付く又は略０となる第２レベル（Ｖ２）の制御電圧を印加する。
【００２９】
非印加期間においてどのような制御電圧を印加しても、パルス光がＴＥ−ＴＭコンバータ２２に入射していないので、出力光に対してなんら影響を与えない。これに対して、光導波路３１を構成する電気光学結晶に対しては、印加期間に印加された電界と、逆方向の電界が印加される。このため、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２を長時間動作させた場合であっても、光導波路３１を構成する電気光学結晶に印加された累積的な電界は、０に近付き又は略０となるので、分極が小さい又は発生しない。従って、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２によれば、長期間使用してもＤＣドリフトが生じず、高精度に偏光方向の変換をすることができる。
【００３０】
また、以上のような偏波スクランブラ１０によれば、長期間使用してもＤＣドリフトが発生しないＴＥ−ＴＭコンバータ２２を用いて、偏光状態が周期的にスクランブルした光を発生する。これにより、偏波スクランブラ１０は、長期間使用しても偏光度（ＤＯＰ：Degree of Polarization）の劣化が小さい、無偏光とみなされる光を出射することができる。
【００３１】
図４は、第１電圧印加部２３が発生する制御電圧の印加パターンの第１の変形例を示す。第１電圧印加部２３は、印加期間の次の非印加期間において、当該印加期間及び当該非印加期間を１周期としたときに、１周期毎に平均の制御電圧を略０とするような第２レベル（Ｖ２）の制御電圧を出力する。第１電圧印加部２３は、１周期毎に平均の制御電圧が略０となれば、非印加期間の一部に第２レベル（Ｖ２）の制御電圧を印加してよい。このように１周期毎に平均の制御電圧を略０とすることにより、光パルスが不定期に発生する場合であっても、容易に平均の制御電圧を略０とすることができる。なお、第１レベル（Ｖ１）及び第２レベル（Ｖ２）は、絶対値が同レベル及びパルス幅が同期間であってもよいし、絶対値が異なるレベルでパルス幅が異期間であってもよい。
【００３２】
図５は、第１電圧印加部２３が発生する制御電圧の印加パターンの第２の変形例を示す。第１電圧印加部２３は、複数の印加期間に対応して制御電圧を第２レベル（Ｖ２）とする非印加期間を１回設け、複数の印加期間及び当該非印加期間の制御電圧の平均値を０に近づけてよい。このように複数周期毎に第２レベル（Ｖ２）の制御電圧を印加することにより、例えば一回の印加期間が非常に短い場合であっても、正確に平均の制御電圧を略０とすることができる。
【００３３】
図６は、第１電圧印加部２３の構成の第１例を示す。第１電圧印加部２３は、一例として、パルス電圧発生部４１と、遅延回路４２と、ＡＣカップリング回路４３とを有する。パルス電圧発生部４１は、光源１１から出力された同期信号に基づきパルス電圧を出力する。遅延回路４２は、パルス電圧発生部４１から出力されたパルス電圧を、同期信号が発生されてからＴＥ−ＴＭコンバータ２２にパルス光が入射されるまでの時間の遅延をする。これにより、遅延回路４２から出力されるパルス電圧がＴＥ−ＴＭコンバータ２２に対して入射される光に同期する。ＡＣカップリング回路４３は、例えばコンデンサであり、遅延回路４２により遅延されたパルス電圧をＡＣカップリングして出力する。ＡＣカップリング回路４３から出力された電圧は、制御電圧としてＴＥ−ＴＭコンバータ２２に印加される。
【００３４】
このような第１電圧印加部２３によれば、印加期間及び非印加期間の値を平均化した場合に略０となる制御電圧を生成することができる。特に、光パルスが固定周期で発生されている場合に効率的に略０とする制御電圧を生成することができる。
【００３５】
図７は、第１電圧印加部２３の構成の第２例を示す。第１電圧印加部２３は、一例として、図６のＡＣカップリング回路４３に代えて、逆レベル直流電圧源５１及び加算回路５２を有する。逆レベル直流電圧源５１は、前記パルス電圧と逆レベルの直流電圧、例えば第２レベルの電圧を発生する。加算回路５２は、遅延回路４２により遅延されたパルス電圧に、逆レベル直流電圧源５１から出力された直流電圧を加算して出力する。加算回路５２から出力された電圧は、制御電圧としてＴＥ−ＴＭコンバータ２２に印加される。
【００３６】
このような第１電圧印加部２３によれば、例えばパルス光が長周期である場合も、印加期間及び非印加期間の値を平均化した場合に略０となる制御電圧を生成することができる。特に、光パルスが固定周期で発生されている場合に効率的に略０とする制御電圧を生成することができる。
【００３７】
図８は、第１電圧印加部２３の構成の第３例を示す。第１電圧印加部２３は、一例として、図６のＡＣカップリング回路４３に代えて、バイアス調整回路６１、積分回路６２及び反転増幅回路６３を有する。バイアス調整回路６１は、遅延回路４２により遅延されたパルス電圧のＤＣバイアス値を調整する。積分回路６２は、バイアス調整回路６１から出力される電圧を積分する。反転増幅回路６３は、積分回路６２から出力された信号を反転して、所定のゲインを乗算することにより誤差信号を生成する。そして、バイアス調整回路６１は、誤差信号が略０となるようにパルス電圧のＤＣバイアス値を調整する。具体的には、バイアス調整回路６１は、誤差信号が略０であれば現在のＤＣバイアスを維持し、誤差信号が０以外であれば誤差信号を現在のＤＣバイアスに加算する。バイアス調整回路６１から出力された電圧は、制御電圧としてＴＥ−ＴＭコンバータ２２に印加される。
【００３８】
このような第１電圧印加部２３によれば、積分結果が略０となるような制御電圧が発生されるので、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２に入射されるパルス光が長周期である場合、印加期間及び非印加期間の値を平均化した場合に略０となる制御電圧を生成することができる。特に、光パルスが固定周期で発生されている場合に効率的に略０とする制御電圧を生成することができる。
【００３９】
図９は、第１電圧印加部２３の構成の第４例を示す。第１電圧印加部２３は、図６のＡＣカップリング回路４３に代えて、ピーク・ＤＣバイアス調整回路７１及び積分回路７２を有する。ピーク・ＤＣバイアス調整回路７１は、遅延回路４２により遅延されたパルス電圧のピーク値を調整するとともにＤＣバイアス値を調整する。積分回路７２は、ピーク・ＤＣバイアス調整回路７１から出力される電圧を積分する。そして、ボトム・ＤＣバイアス調整回路７１は、具体的には、ピーク値が第１レベル（Ｖ１）となるように増幅するとともに、積分回路７２の出力信号が０より大きければＤＣバイアス値を小さくし、０より小さければＤＣバイアスを大きくするように制御する。ピーク・ＤＣバイアス調整回路７１から出力された電圧は、制御電圧としてＴＥ−ＴＭコンバータ２２に印加される。
【００４０】
このような第１電圧印加部２３によれば、積分結果が略０となるような制御電圧が発生されるので、印加期間に与える制御電圧のレベルを変動させることなく、印加期間及び非印加期間の値を平均化した場合に略０となる制御電圧を生成することができる。特に、光パルスが周期的に発生されない場合であっても、効率的に略０となる制御電圧を生成することができる。また、この第１電圧印加部２３によれば、ＤＣバイアスの調整とともにピーク値を第１レベル（Ｖ１）に調整できるので、偏光方向を正確に制御できるととともに、印加期間及び非印加期間の値を平均化した場合に略０とする制御電圧を正確に生成することができる。
【００４１】
図１０は、第１電圧印加部２３の構成の第５例を示す。第１電圧印加部２３は、一例として、図９のパルス電圧発生部４１に代えて、パルス発生回路８１及び第１増幅器８２を有する。パルス発生回路８１は、光源１１がパルス光の出射するタイミングパルス、すなわち、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２に対して出射される光の発生タイミングを示すタイミングパルスを発生する。当該タイミングパルスは、光源１１に供給されるとともに、第１増幅器８２に供給される。光源１１は、タイミングパルスを受け、当該タイミングパルスに応じて光を出射する。第１増幅器８２は、タイミングパルスに同期したパルス電圧を遅延回路４２に出力する。遅延回路４２は、入力されたパルス電圧を、タイミングパルスが発生されてからＴＥ−ＴＭコンバータ２２にパルス光が入射されるまでの時間の遅延をして、ピーク・ＤＣバイアス調整回路７１に供給する。なお、遅延回路４２は、第１増幅器８２の後段に代えて、第１増幅器８２の前段に設けられてもよい。
【００４２】
このような第１電圧印加部２３によれば、光源１１によるパルス光の発生タイミングを外部から制御する場合であっても、印加期間及び非印加期間の値を平均化した場合に略０となる制御電圧を生成することができる。特に、光パルスが周期的に発生されない場合であっても、効率的に略０とする制御電圧を生成することができる。
【００４３】
図１１は、第１電圧印加部２３の構成の第６例を示す。第１電圧印加部２３は、図９のパルス電圧発生部４１に代えて、受光素子９１、パルス再生回路９２及び第２増幅器９３を有する。受光素子９１は、光源１１からＴＥ−ＴＭコンバータ２２に入射される光の一部を受光して、電気信号に変換する。パルス再生回路９２は、受光素子９１から出力された電気信号を例えばＩ／Ｖ変換及び波形整形等してタイミングパルスを再生する。第２増幅器９３は、タイミングパルスに同期したパルス電圧を遅延回路４２に出力する。遅延回路４２は、入力されたパルス電圧を、受光素子９１により光を受光してからＴＥ−ＴＭコンバータ２２にパルス光が入射されるまでの時間の遅延をして、ボトム・ＤＣバイアス調整回路７１に供給する。なお、遅延回路４２は、第２増幅器９３の後段に代えて、第２増幅器９３の前段に設けられてもよい。
【００４４】
このような第１電圧印加部２３によれば、光源１１等から同期信号が供給されない場合であっても、印加期間及び非印加期間の値を平均化した場合に略０となる制御電圧を生成することができる。特に、光パルスが周期的に発生されない場合であっても、効率的に略０とする制御電圧を生成することができる。
【００４５】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】偏波スクランブラ１０の構成を光源１１及び偏波保存ファイバ１２とともに示す。
【図２】ＴＥ−ＴＭコンバータ２２の一例としての構成を示す。
【図３】（Ａ）は、時間に対するＴＥ−ＴＭコンバータ２２に入射される光のパワーを示す。（Ｂ）は、（Ａ）に示す光がＴＥ−ＴＭコンバータ２２に入射された場合における、ＴＥ−ＴＭコンバータ２２に印加される制御電圧を示す。
【図４】第１電圧印加部２３が発生する制御電圧の印加パターンの第１の変形例を示す。
【図５】第１電圧印加部２３が発生する制御電圧の印加パターンの第２の変形例を示す。
【図６】第１電圧印加部２３の構成の第１例を示す。
【図７】第１電圧印加部２３の構成の第２例を示す。
【図８】第１電圧印加部２３の構成の第３例を示す。
【図９】第１電圧印加部２３の構成の第４例を示す。
【図１０】第１電圧印加部２３の構成の第５例を示す。
【図１１】第１電圧印加部２３の構成の第６例を示す。
【符号の説明】
【００４７】
１０ 偏波スクランブラ
１１ 光源
１２ 偏波保存ファイバ
２１ 偏光子
２２ ＴＥ−ＴＭコンバータ
２３ 第１電圧印加部
２４ 位相変調器
２５ 第２電圧印加部
３１ 光導波路
３２ 櫛歯型電極
３３ 陽極
３４ 陰極
４１ パルス電圧発生部
４２ 遅延回路
４３ ＡＣカップリング回路
５１ 逆レベル直流電圧源
５２ 加算回路
６１ バイアス調整回路
６２ 積分回路
６３ 反転増幅回路
７１ ピーク・ＤＣバイアス調整回路
７２ 積分回路
８１ パルス発生回路
８２ 第１増幅器
９１ 受光素子
９２ パルス再生回路
９３ 第２増幅器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＴＥモード成分もしくはＴＭモードを有する光を入射して、印加された制御電圧に応じて偏光した光を出射するＴＥ−ＴＭコンバータと、
前記ＴＥ−ＴＭコンバータに対して前記制御電圧を印加する電圧印加部とを備え、
前記電圧印加部は、
前記ＴＥ−ＴＭコンバータに光が入射されているタイミングを含む印加期間に、前記ＴＥ−ＴＭコンバータから所定の偏光を有する光を出射させるべく第１レベルの制御電圧を印加し、
前記印加期間以外の非印加期間の少なくとも一部に、前記第１レベルとは符号が異なる第２レベルの制御電圧を印加する
偏光方向変換装置。
【請求項２】
前記電圧印加部は、
前記非印加期間の少なくとも一部に、前記印加期間及び当該非印加期間に印加した前記制御電圧の平均値を０に近づける第２レベルの前記制御電圧を印加する
請求項１に記載の偏光方向変換装置。
【請求項３】
前記電圧印加部は、
前記非印加期間の少なくとも一部に、前記印加期間及び当該非印加期間に印加した前記制御電圧の平均値を略０とする第２レベルの前記制御電圧を印加する
請求項１に記載の偏光方向変換装置。
【請求項４】
前記電圧印加部は、前記ＴＥ−ＴＭコンバータに対して入射される光のパルス幅よりも長い期間に亘って前記制御電圧を第１レベルとする
請求項１に記載の偏光方向変換装置。
【請求項５】
前記電圧印加部は、印加期間の次の非印加期間において、当該印加期間及び非印加期間の平均電圧を略０とする第２レベルの制御電圧を印加する
請求項１に記載の偏光方向変換装置。
【請求項６】
前記電圧印加部は、複数の印加期間に対応して制御電圧を第２レベルとする非印加期間を１回設け、前記複数の印加期間及び当該非印加期間の制御電圧の平均値を０に近づける
請求項１に記載の偏光方向変換装置。
【請求項７】
前記電圧印加部は、
前記ＴＥ−ＴＭコンバータに対して入射される光に同期したパルス電圧を発生するパルス電圧発生部と、
前記パルス電圧をＡＣカップリングして、前記制御電圧として前記ＴＥ−ＴＭコンバータに印加するＡＣカップリング回路と
を有する請求項１に記載の偏光方向変換装置。
【請求項８】
前記電圧印加部は、
前記ＴＥ−ＴＭコンバータに対して入射される光に同期したパルス電圧を発生するパルス電圧発生部と、
前記パルス電圧と逆レベルの直流電圧を発生する逆レベル直流電圧源と、
前記パルス電圧に前記逆レベルの直流電圧を加算して、前記制御電圧として前記ＴＥ−ＴＭコンバータに印加する加算回路と
を有する請求項１に記載の偏光方向変換装置。
【請求項９】
前記電圧印加部は、
前記ＴＥ−ＴＭコンバータに対して入射される光に同期したパルス電圧を発生するパルス電圧発生部と、
誤差信号が略０となるように前記パルス電圧のＤＣバイアス値を調整して、前記制御電圧として前記ＴＥ−ＴＭコンバータに印加するバイアス調整回路と
前記制御電圧を積分する積分回路と、
前記積分回路の出力電圧を反転して所定のゲインを乗算することにより前記誤差信号を生成する反転増幅回路と
を有する請求項１に記載の偏光方向変換装置。
【請求項１０】
前記電圧印加部は、
前記ＴＥ−ＴＭコンバータに対して入射される光に同期したパルス電圧を発生するパルス電圧発生部と、
平均化制御電圧に基づき前記パルス電圧のピーク値及びＤＣバイアス値を調整して、前記制御電圧として前記ＴＥ−ＴＭコンバータに印加するピークＤＣバイアス調整回路と、
前記制御電圧を積分することにより前記平均化制御電圧を生成する積分回路と
を有する請求項１に記載の偏光方向変換装置。
【請求項１１】
前記電圧印加部は、
前記ＴＥ−ＴＭコンバータに対して出射される光の発生タイミングを示すタイミングパルスを発生するパルス発生回路と、
前記タイミングパルスが発生されてから光が前記ＴＥ−ＴＭコンバータに入射されるまでの時間に応じて、前記タイミングパルスを遅延する遅延回路と、
前記遅延回路により遅延されたタイミングパルスに基づき、前記ＴＥ−ＴＭコンバータに対して印加する前記制御電圧を発生する電圧発生部と
を有する請求項１に記載の偏光方向変換装置。
【請求項１２】
前記電圧印加部は、
前記ＴＥ−ＴＭコンバータに対して入射される光を受光して、当該光の発生タイミングを示すタイミングパルスを生成するパルス生成回路と、
前記タイミングパルスが発生されてから光が前記ＴＥ−ＴＭコンバータに入射されるまでの時間に応じて、前記タイミングパルスを遅延する遅延回路と、
前記遅延回路により遅延されたタイミングパルスに基づき、前記ＴＥ−ＴＭコンバータに対して印加する前記制御電圧を発生する電圧発生部と
を有する請求項１に記載の偏光方向変換装置。
【請求項１３】
前記ＴＥ−ＴＭコンバータは、ＴＥモード成分とＴＭモード成分が同等となるように制御電圧が印加されることにより、ＴＥモード成分とＴＭモード成分が等しい光を出射する
請求項１に記載の偏光方向変換装置。
【請求項１４】
前記ＴＥ−ＴＭコンバータは、周期的に変化する前記制御電圧が印加されることにより、偏光方向がＴＥモードとＴＭモードとの間を周期的に変化する光を出射する
請求項１に記載の偏光方向変換装置。
【請求項１５】
前記ＴＥ−ＴＭコンバータの出射光が入射され、ＴＥモードとＴＭモードとの位相差が所定の周期で変化する光を出射する位相変調器を
更に備える請求項１に記載の偏光方向変換装置。
【請求項１６】
ＴＥ−ＴＭコンバータに対してＴＥモード成分もしくはＴＭモード成分を有する光を入射するとともに制御電圧を印加し、当該ＴＥ−ＴＭコンバータから当該制御電圧に応じた偏光した光を出射させる偏光方向変換方法において、
前記ＴＥ−ＴＭコンバータに光が入射されているタイミングを含む印加期間に、前記ＴＥ−ＴＭコンバータから所定の偏光を有する光を出射させるべく第１レベルの制御電圧を印加する段階と、
前記印加期間以外の非印加期間の少なくとも一部に、前記第１レベルとは符号が異なる第２レベルの制御電圧を印加する段階と
を備える偏光方向変換方法。
【請求項１】
ＴＥモード成分もしくはＴＭモードを有する光を入射して、印加された制御電圧に応じて偏光した光を出射するＴＥ−ＴＭコンバータと、
前記ＴＥ−ＴＭコンバータに対して前記制御電圧を印加する電圧印加部とを備え、
前記電圧印加部は、
前記ＴＥ−ＴＭコンバータに光が入射されているタイミングを含む印加期間に、前記ＴＥ−ＴＭコンバータから所定の偏光を有する光を出射させるべく第１レベルの制御電圧を印加し、
前記印加期間以外の非印加期間の少なくとも一部に、前記第１レベルとは符号が異なる第２レベルの制御電圧を印加する
偏光方向変換装置。
【請求項２】
前記電圧印加部は、
前記非印加期間の少なくとも一部に、前記印加期間及び当該非印加期間に印加した前記制御電圧の平均値を０に近づける第２レベルの前記制御電圧を印加する
請求項１に記載の偏光方向変換装置。
【請求項３】
前記電圧印加部は、
前記非印加期間の少なくとも一部に、前記印加期間及び当該非印加期間に印加した前記制御電圧の平均値を略０とする第２レベルの前記制御電圧を印加する
請求項１に記載の偏光方向変換装置。
【請求項４】
前記電圧印加部は、前記ＴＥ−ＴＭコンバータに対して入射される光のパルス幅よりも長い期間に亘って前記制御電圧を第１レベルとする
請求項１に記載の偏光方向変換装置。
【請求項５】
前記電圧印加部は、印加期間の次の非印加期間において、当該印加期間及び非印加期間の平均電圧を略０とする第２レベルの制御電圧を印加する
請求項１に記載の偏光方向変換装置。
【請求項６】
前記電圧印加部は、複数の印加期間に対応して制御電圧を第２レベルとする非印加期間を１回設け、前記複数の印加期間及び当該非印加期間の制御電圧の平均値を０に近づける
請求項１に記載の偏光方向変換装置。
【請求項７】
前記電圧印加部は、
前記ＴＥ−ＴＭコンバータに対して入射される光に同期したパルス電圧を発生するパルス電圧発生部と、
前記パルス電圧をＡＣカップリングして、前記制御電圧として前記ＴＥ−ＴＭコンバータに印加するＡＣカップリング回路と
を有する請求項１に記載の偏光方向変換装置。
【請求項８】
前記電圧印加部は、
前記ＴＥ−ＴＭコンバータに対して入射される光に同期したパルス電圧を発生するパルス電圧発生部と、
前記パルス電圧と逆レベルの直流電圧を発生する逆レベル直流電圧源と、
前記パルス電圧に前記逆レベルの直流電圧を加算して、前記制御電圧として前記ＴＥ−ＴＭコンバータに印加する加算回路と
を有する請求項１に記載の偏光方向変換装置。
【請求項９】
前記電圧印加部は、
前記ＴＥ−ＴＭコンバータに対して入射される光に同期したパルス電圧を発生するパルス電圧発生部と、
誤差信号が略０となるように前記パルス電圧のＤＣバイアス値を調整して、前記制御電圧として前記ＴＥ−ＴＭコンバータに印加するバイアス調整回路と
前記制御電圧を積分する積分回路と、
前記積分回路の出力電圧を反転して所定のゲインを乗算することにより前記誤差信号を生成する反転増幅回路と
を有する請求項１に記載の偏光方向変換装置。
【請求項１０】
前記電圧印加部は、
前記ＴＥ−ＴＭコンバータに対して入射される光に同期したパルス電圧を発生するパルス電圧発生部と、
平均化制御電圧に基づき前記パルス電圧のピーク値及びＤＣバイアス値を調整して、前記制御電圧として前記ＴＥ−ＴＭコンバータに印加するピークＤＣバイアス調整回路と、
前記制御電圧を積分することにより前記平均化制御電圧を生成する積分回路と
を有する請求項１に記載の偏光方向変換装置。
【請求項１１】
前記電圧印加部は、
前記ＴＥ−ＴＭコンバータに対して出射される光の発生タイミングを示すタイミングパルスを発生するパルス発生回路と、
前記タイミングパルスが発生されてから光が前記ＴＥ−ＴＭコンバータに入射されるまでの時間に応じて、前記タイミングパルスを遅延する遅延回路と、
前記遅延回路により遅延されたタイミングパルスに基づき、前記ＴＥ−ＴＭコンバータに対して印加する前記制御電圧を発生する電圧発生部と
を有する請求項１に記載の偏光方向変換装置。
【請求項１２】
前記電圧印加部は、
前記ＴＥ−ＴＭコンバータに対して入射される光を受光して、当該光の発生タイミングを示すタイミングパルスを生成するパルス生成回路と、
前記タイミングパルスが発生されてから光が前記ＴＥ−ＴＭコンバータに入射されるまでの時間に応じて、前記タイミングパルスを遅延する遅延回路と、
前記遅延回路により遅延されたタイミングパルスに基づき、前記ＴＥ−ＴＭコンバータに対して印加する前記制御電圧を発生する電圧発生部と
を有する請求項１に記載の偏光方向変換装置。
【請求項１３】
前記ＴＥ−ＴＭコンバータは、ＴＥモード成分とＴＭモード成分が同等となるように制御電圧が印加されることにより、ＴＥモード成分とＴＭモード成分が等しい光を出射する
請求項１に記載の偏光方向変換装置。
【請求項１４】
前記ＴＥ−ＴＭコンバータは、周期的に変化する前記制御電圧が印加されることにより、偏光方向がＴＥモードとＴＭモードとの間を周期的に変化する光を出射する
請求項１に記載の偏光方向変換装置。
【請求項１５】
前記ＴＥ−ＴＭコンバータの出射光が入射され、ＴＥモードとＴＭモードとの位相差が所定の周期で変化する光を出射する位相変調器を
更に備える請求項１に記載の偏光方向変換装置。
【請求項１６】
ＴＥ−ＴＭコンバータに対してＴＥモード成分もしくはＴＭモード成分を有する光を入射するとともに制御電圧を印加し、当該ＴＥ−ＴＭコンバータから当該制御電圧に応じた偏光した光を出射させる偏光方向変換方法において、
前記ＴＥ−ＴＭコンバータに光が入射されているタイミングを含む印加期間に、前記ＴＥ−ＴＭコンバータから所定の偏光を有する光を出射させるべく第１レベルの制御電圧を印加する段階と、
前記印加期間以外の非印加期間の少なくとも一部に、前記第１レベルとは符号が異なる第２レベルの制御電圧を印加する段階と
を備える偏光方向変換方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００７−１５５９３１（Ｐ２００７−１５５９３１Ａ）
【公開日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３４８４９１（Ｐ２００５−３４８４９１）
【出願日】平成１７年１２月１日（２００５．１２．１）
【出願人】（３９０００５１７５）株式会社アドバンテスト (1,005)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月１日（２００５．１２．１）
【出願人】（３９０００５１７５）株式会社アドバンテスト (1,005)
【Ｆターム（参考）】
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