偏波多重光受信機
【課題】簡易な構成で偏波成分を安定して分離させる。
【解決手段】偏波多重光受信機は、偏波制御手段、偏波分離手段、第一光受信手段、第二光受信手段、相関算出手段、制御手段を備える。偏波制御手段は、偏波多重信号の偏波状態を制御する。偏波分離手段は、二つの偏波成分をそれぞれ抽出して分離する。第一光受信手段は、二つの偏波成分のうちの一方の偏波成分を受信し、当該偏波成分に基づいて第一の入力信号を再生して外部に送信する。第二光受信手段は、二つの偏波成分のうちの他方の偏波成分を受信し、当該偏波成分に基づいて第一の入力信号とは異なる第二の入力信号を再生して外部に送信する。相関算出手段は、第一光受信手段によって受信された信号と第二光受信手段によって受信された信号との間の相関値を算出し、制御手段は、この相関値を最小にさせるための制御信号を生成し、偏波制御手段は、この制御信号に基づいて偏波状態を制御する。
【解決手段】偏波多重光受信機は、偏波制御手段、偏波分離手段、第一光受信手段、第二光受信手段、相関算出手段、制御手段を備える。偏波制御手段は、偏波多重信号の偏波状態を制御する。偏波分離手段は、二つの偏波成分をそれぞれ抽出して分離する。第一光受信手段は、二つの偏波成分のうちの一方の偏波成分を受信し、当該偏波成分に基づいて第一の入力信号を再生して外部に送信する。第二光受信手段は、二つの偏波成分のうちの他方の偏波成分を受信し、当該偏波成分に基づいて第一の入力信号とは異なる第二の入力信号を再生して外部に送信する。相関算出手段は、第一光受信手段によって受信された信号と第二光受信手段によって受信された信号との間の相関値を算出し、制御手段は、この相関値を最小にさせるための制御信号を生成し、偏波制御手段は、この制御信号に基づいて偏波状態を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、偏波多重を用いた伝送に有用な偏波多重光送信機、偏波多重光受信機、偏波多重光送受信システムおよび偏波多重光送受信システムの制御方法に関し、特に、偏波成分を安定して分離させることができる偏波多重光送信機、偏波多重光受信機、偏波多重光送受信システムおよび偏波多重光送受信システムの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
４０Ｇｂｉｔ／ｓ以上の超高速光伝送システムを実現するために、偏波多重技術の採用が注目されている。この偏波多重技術は、同一の波長に、互いに直交する二つの偏波状態があることに着目したものであり、これら二つの偏波状態を利用して二つの独立した信号情報を伝送する方式である。この技術を採用することで変調速度を半分にすることができる。このような偏波多重技術を用いた伝送システムに関する技術は、例えば、下記特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６２−０２４７３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、偏波多重信号の偏波状態は伝送路ファイバの曲げや、複屈折、振動等の影響を受けるため、信号が受信機に到達したときには不確定な要素や時間変動を伴うことになる。そのため、受信側で偏波成分を安定して分離させるためには、特別な適応制御が必要となる。上述した特許文献１に記載の伝送システムでは、偏波分離が最適な状態であることを検出するために、二つの偏波チャネルに送出されるビットシーケンスに対して入力データとは関係のない制御用のビット列を追加混入している。しかしながら、この場合には、送信側に複雑な信号処理を行う機能を追加する必要があり、送信機の構成が複雑になってしまう。また、制御用のビット列を追加することで、各偏波チャネルのマーク率が１／２から変動してしまうため、受信機のＢＥＲ特性の最適化が困難になるとともに、入力データのビットレートよりも高いビットレートで伝送を行う必要があるため、受信機の構成が複雑になってしまう。
【０００５】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、簡易な構成で偏波成分を安定して分離させることができる偏波多重光送信機、偏波多重光受信機、偏波多重光送受信システムおよび偏波多重光送受信システムの制御方法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】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係る偏波多重光送信機は、第一の入力信号に基づいて変調した光を出力する第一の光送信手段と、第一の入力信号とは異なる第二の入力信号に基づいて変調した光を出力する第二の光送信手段と、第一の光送信手段によって出力された光と第二の光送信手段によって出力された光とを互いに直交する偏波状態で合成して偏波多重信号を生成し、当該偏波多重信号を外部に送信する偏波多重手段と、所定のパイロット信号を発生させる信号発生手段と、を備え、上記第一の光送信手段と上記第二の光送信手段のうちの少なくとも一方は、信号発生手段によって発生されたパイロット信号を用いて、上記搬送波となる光の波長、伝送タイミングおよび強度のうちの少なくともいずれか一つを変調することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る偏波多重光受信機は、外部から受信した偏波多重信号の偏波状態を制御する偏波制御手段と、偏波制御手段によって偏波状態が制御された偏波多重信号から、直交する二つの偏波成分をそれぞれ抽出して分離する偏波分離手段と、偏波分離手段によって分離された二つの偏波成分のうちの一方の偏波成分を受信し、当該偏波成分に基づいて第一の入力信号を再生して外部に送信する第一の光受信手段と、偏波分離手段によって分離された二つの偏波成分のうちの他方の偏波成分を受信し、当該偏波成分に基づいて第一の入力信号とは異なる第二の入力信号を再生して外部に送信する第二の光受信手段と、第一の光受信手段によって受信された偏波成分と第二の光受信手段によって受信された偏波成分のうちの少なくとも一方の偏波成分に対応する信号から所定のパイロット信号の成分を抽出し、当該パイロット信号の成分の強度を出力する抽出手段と、抽出手段によって出力された強度を最大または最小にさせるための制御信号を生成する制御手段と、を備え、上記偏波制御手段は、制御手段によって生成された制御信号に基づいて偏波多重信号の偏波状態を制御することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る偏波多重光送受信システムは、偏波多重光送信機と偏波多重光受信機とを有する偏波多重光送受信システムであって、上記偏波多重光送信機は、第一の入力信号に基づいて変調した光を出力する第一の光送信手段と、第一の入力信号とは異なる第二の入力信号に基づいて変調した光を出力する第二の光送信手段と、第一の光送信手段によって出力された光と第二の光送信手段によって出力された光とを互いに直交する偏波状態で合成して偏波多重信号を生成し、当該偏波多重信号を偏波多重光受信機に送信する偏波多重手段と、所定のパイロット信号を発生させる信号発生手段と、を備え、上記第一の光送信手段と上記第二の光送信手段のうちの少なくとも一方は、信号発生手段によって発生されたパイロット信号を用いて、上記搬送波となる光の波長、伝送タイミングおよび強度のうちの少なくともいずれか一つを変調し、上記偏波多重光受信機は、偏波多重光送信機から送信された偏波多重信号を受信して当該偏波多重信号の偏波状態を制御する偏波制御手段と、偏波制御手段によって偏波状態が制御された偏波多重信号から、直交する二つの偏波成分をそれぞれ抽出して分離する偏波分離手段と、偏波分離手段によって分離された二つの偏波成分のうちの一方の偏波成分を受信し、当該偏波成分に基づいて第一の入力信号を再生して外部に送信する第一の光受信手段と、偏波分離手段によって分離された二つの偏波成分のうちの他方の偏波成分を受信し、当該偏波成分に基づいて第二の入力信号を再生して外部に送信する第二の光受信手段と、第一の光受信手段によって受信された偏波成分と第二の光受信手段によって受信された偏波成分のうちの少なくとも一方の偏波成分に対応する信号から所定のパイロット信号の成分を抽出し、当該パイロット信号の成分の強度を出力する抽出手段と、抽出手段によって出力された強度を最大または最小にさせるための制御信号を生成する制御手段と、を備え、上記偏波制御手段は、制御手段によって生成された制御信号に基づいて偏波多重信号の偏波状態を制御することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る偏波多重光送受信システムの制御方法は、偏波多重光送信機と偏波多重光受信機とを有する偏波多重光送受信システムの制御方法であって、上記偏波多重光送信機が、第一の入力信号に基づいて変調した光を出力する第一の光送信工程と、第一の入力信号とは異なる第二の入力信号に基づいて変調した光を出力する第二の光送信工程と、第一の光送信工程において出力された光と第二の光送信工程において出力された光とを互いに直交する偏波状態で合成して偏波多重信号を生成し、当該偏波多重信号を偏波多重光受信機に送信する偏波多重工程と、所定のパイロット信号を発生させる信号発生工程と、を含み、上記第一の光送信工程と上記第二の光送信工程のうちの少なくとも一方は、信号発生工程において発生されたパイロット信号を用いて、上記搬送波となる光の波長、伝送タイミングおよび強度のうちの少なくともいずれか一つを変調し、上記偏波多重光受信機が、偏波多重光送信機から送信された偏波多重信号を受信して当該偏波多重信号の偏波状態を制御する偏波制御工程と、偏波制御工程において偏波状態が制御された偏波多重信号から、直交する二つの偏波成分をそれぞれ抽出して分離する偏波分離工程と、偏波分離工程において分離された二つの偏波成分のうちの一方の偏波成分を受信し、当該偏波成分に基づいて第一の入力信号を再生して外部に送信する第一の光受信工程と、偏波分離工程において分離された二つの偏波成分のうちの他方の偏波成分を受信し、当該偏波成分に基づいて第二の入力信号を再生して外部に送信する第二の光受信工程と、第一の光受信工程において受信された偏波成分と第二の光受信工程において受信された偏波成分のうちの少なくとも一方の偏波成分に対応する信号から所定のパイロット信号の成分を抽出し、当該パイロット信号の成分の強度を出力する抽出工程と、抽出工程において出力された強度を最大または最小にさせるための制御信号を生成する制御工程と、を含み、上記偏波制御工程は、制御工程において生成された制御信号に基づいて偏波多重信号の偏波状態を制御することを特徴とする。
【００１０】
これらの発明によれば、偏波多重光送信機では、偏波多重光送信機と偏波多重光受信機との間で認識可能な所定のパイロット信号を用いて、搬送波となる光の波長、伝送タイミングおよび強度のうちの少なくともいずれか一つを変調させることができ、偏波多重光受信機では、分離された偏波成分から所定のパイロット信号の成分を抽出させ、この成分の強度が最大または最小になるように偏波状態を制御させながら偏波多重信号を分離させることが可能となる。
【００１１】
また、本発明は、上記発明において、上記パイロット信号の占有する周波数帯域の上限は、第一の入力信号および第二の入力信号の変調速度の１００分の１以下の値となる周波数であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、上記発明において、上記偏波多重光送信機は、搬送波となる光を出力する光源と、光源によって出力された光を分岐する光分岐手段と、をさらに備え、第一の光送信手段および第二の光送信手段は、光分岐手段によって分岐された光を搬送波として用いることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、上記発明において、上記抽出手段は、パイロット信号の占有する周波数帯域の少なくとも一部を通過させる帯域通過フィルタまたは低域通過フィルタであることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る偏波多重光受信機は、外部から受信した偏波多重信号の偏波状態を制御する偏波制御手段と、偏波制御手段によって偏波状態が制御された偏波多重信号から、直交する二つの偏波成分をそれぞれ抽出して分離する偏波分離手段と、偏波分離手段によって分離された二つの偏波成分のうちの一方の偏波成分を受信し、当該偏波成分に基づいて第一の入力信号を再生して外部に送信する第一の光受信手段と、偏波分離手段によって分離された二つの偏波成分のうちの他方の偏波成分を受信し、当該偏波成分に基づいて第一の入力信号とは異なる第二の入力信号を再生して外部に送信する第二の光受信手段と、第一の光受信手段によって受信された偏波成分に対応する信号と第二の光受信手段によって受信された偏波成分に対応する信号との間の相関値を算出する相関算出手段と、相関算出手段によって算出される相関値を最小にさせるための制御信号を生成する制御手段と、を備え、上記偏波制御手段は、制御手段によって生成された制御信号に基づいて偏波多重信号の偏波状態を制御することを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、外部にある偏波多重光送信機によって送信された偏波多重信号から、直交する二つの偏波成分をそれぞれ抽出して分離し、この分離したそれぞれの偏波成分に対応する信号間の相関値が最小になるように偏波状態を制御させながら偏波多重信号を分離させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、偏波多重光送信機では、偏波多重光送信機と偏波多重光受信機との間で認識可能な所定のパイロット信号を用いて、搬送波となる光の波長、伝送タイミングおよび強度のうちの少なくともいずれか一つを変調させることができ、偏波多重光受信機では、分離された偏波成分から所定のパイロット信号の成分を抽出させ、この成分の強度が最大または最小になるように偏波状態を制御させながら偏波多重信号を分離させることが可能となる。
【００１７】
また、本発明によれば、外部にある偏波多重光送信機によって送信された偏波多重信号から、直交する二つの偏波成分をそれぞれ抽出して分離し、この分離したそれぞれの偏波成分に対応する信号間の相関値が最小になるように偏波状態を制御させながら偏波多重信号を分離させることが可能となる。
【００１８】
すなわち、本発明によれば、簡易な構成で偏波成分を安定して分離させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施例１における偏波多重光送受信システムの構成図である。
【図２】実施例１における光送信部の構成図である。
【図３】実施例１における光受信部の構成図である。
【図４】ＮＲＺやＲＺ等の強度変調方式を採用したときの光／電変換部の構成図である。
【図５】ＤＰＳＫを採用したときの光／電変換部の構成図である。
【図６】ＤＱＰＳＫを採用したときの光／電変換部の構成図である。
【図７】コヒーレント受信機を採用したときの光／電変換部の構成図である。
【図８】変形例における光送信部の構成図である。
【図９】実施例２における偏波多重光送受信システムの構成図である。
【図１０】固定波形信号のパターンを示す図である。
【図１１】実施例３における偏波多重光送受信システムの構成図である。
【図１２】実施例３における光受信部の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に添付図面を参照して、この発明に係る偏波多重光送信機、偏波多重光受信機、偏波多重光送受信システムおよび偏波多重光送受信システムの制御方法の好適な実施形態を詳細に説明する。
【実施例１】
【００２１】
まず、本実施例における偏波多重光送受信システムの構成について説明する。図１は、実施例１における偏波多重光送受信システムの構成図である。同図に示すように、偏波多重光送受信システム１は、偏波多重光送信機２と偏波多重光受信機３とを有する。偏波多重光送信機２と偏波多重光受信機３は、波長分割多重方式（ＷＤＭ）の伝送路で接続されている。
【００２２】
偏波多重光送信機２は、低周波発生器２０ａ，２０ｂと、光送信部２１ａ，２１ｂと、偏波多重器（ＰＢＣ）２２とを有する。光送信部２１ａ，２１ｂと偏波多重器２２は、それぞれ偏波維持ファイバ（ＰＭＦ）で接続されている。
【００２３】
低周波発生器２０ａ，２０ｂは、偏波多重光送信機２と偏波多重光受信機３との間で認識可能な所定のパターンを含む低周波信号Ｆ１，Ｆ２を生成して光送信部２１ａ，２１ｂに送信する。低周波信号Ｆ１，Ｆ２は、周期的なパイロット信号であり、入力データ信号ＩＤ１，ＩＤ２の周波数よりも小さな周波数であることが望ましい。より望ましくは、例えば、入力データ信号ＩＤ１，ＩＤ２の変調速度の１／１００以下の値となる周波数がよい。また、低周波発生器２０ａから出力される低周波信号Ｆ１の周波数と低周波発生器２０ｂから出力される低周波信号Ｆ２の周波数はそれぞれ異なる周波数に設定される。さらに、低周波信号Ｆ１，Ｆ２は、必ずしも継続的に出力される必要はなく、低周波信号Ｆ１，Ｆ２の出力が認識可能な程度の継続性があれば間欠的に出力されることとしてもよい。
【００２４】
光送信部２１ａ，２１ｂは、入力データ信号ＩＤ１，ＩＤ２に応じて、搬送波である光の位相、強度（振幅）、周波数のいずれかを変調して出力する。変調する際の変調方式としては、光の位相を変化させる位相変調、光の強度を変化させる強度変調、光の周波数を変化させる周波数変調のいずれの変調方式を採用してもよい。具体的な変調方式としては、例えば、ＤＰＳＫやＤＱＰＳＫ等の差動位相変調方式、ＮＲＺやＲＺ等の強度変調方式が挙げられる。また、受信方式としては、直接検波方式やコヒーレント受信方式による変調方式等が該当する。また、入力データ信号ＩＤ１，ＩＤ２は、一のデータ信号を二つに分離した信号であってもよいし、全く関連のない別個のデータ信号であってもよい。さらに、入力データ信号ＩＤ１，ＩＤ２のビットレートは同一であってもよいし、相違していてもよい。光送信部２１ａ，２１ｂから出力されるそれぞれの光の波長はほぼ同一の波長であることを想定しているが、光変調スペクトラムの帯域が互いに重なり合う範囲で相違していてもよい。
【００２５】
偏波多重器２２は、光送信部２１ａによって変調された出力光と光送信部２１ｂによって変調された出力光とを互いに直交する偏波状態で合成し、偏波多重信号を生成する。偏波多重器２２は、生成した偏波多重信号を偏波多重光受信機３に送信する。
【００２６】
図２を参照して、光送信部２１の詳細構成について説明する。図２は、実施例１における光送信部の構成図である。同図に示すように、光送信部２１は、周波数調整部２１１と、遅延調整部２１２と、出力強度調整部２１３と、レーザ光源２１４と、光変調器２１５と、増幅／減衰器２１６と、可変遅延器２１７と、駆動増幅器２１８とを有する。
【００２７】
低周波発生器２０から出力される低周波信号Ｆは、光送信部２１の周波数調整部２１１、遅延調整部２１２および出力強度調整部２１３のうちの少なくともいずれか一つに入力される。低周波信号Ｆの入力先は、諸条件を考慮して設計時に適宜決めることができる。以下において、低周波信号Ｆが、周波数調整部２１１に入力される場合と、遅延調整部２１２に入力される場合と、出力強度調整部２１３に入力される場合とについて順に説明することにする。
【００２８】
最初に、低周波信号Ｆが、周波数調整部２１１に入力される場合について説明する。周波数調整部２１１は、搬送波となる波長λ１のレーザ光を出射しているレーザ光源２１４を制御する。具体的に、周波数調整部２１１は、レーザ光源２１４から出射されているレーザ光の波長λ１を低周波信号Ｆで微小に揺らして変動させるようにレーザ光源２１４を制御する。例えば、低周波信号Ｆの周波数が１ｋＨｚである場合には、レーザ光の波長を、１ｍｓの周期で長い波長と短い波長に微小に揺らして変動させる。また、波長の振れ幅は、多重送信する隣のチャネルまでの距離に応じて決定する必要がある。例えば、隣のチャネルまでの距離が０．４〜０．８ｎｍ程度である場合には、波長の振れ幅を０．０１ｎｍ程度に収まる範囲内で変動させることが望ましい。
【００２９】
続いて、低周波信号Ｆが、遅延調整部２１２に入力される場合について説明する。遅延調整部２１２は、入力データ信号ＩＤが光変調器２１５に入力されるまでの経路上に設けられている可変遅延器２１７を制御する。具体的に、遅延調整部２１２は、光変調器２１５で変調されるデータの伝送タイミングを低周波信号Ｆで微小に揺らして変動させるように可変遅延器２１７を制御する。ここで、変調をかけるデータの伝送タイミングが揺れることをジッタという。可変遅延器２１７でジッタを発生させる場合に、このジッタの量は、変調しているデータの１符号時間の１／５以下に抑えることが望ましい。ジッタの量が大きすぎると、受信側でエラーレートが増えてしまい、受信信号の品質劣化を招来するおそれがあるためである。
【００３０】
続いて、低周波信号Ｆが、出力強度調整部２１３に入力される場合について説明する。出力強度調整部２１３は、光変調器２１５から出力された信号を増幅／減衰させる増幅／減衰器２１６を制御する。具体的に、出力強度調整部２１３は、増幅／減衰器２１６で増幅／減衰される信号の強度（振幅）を低周波信号で微小に揺らして変動させるように増幅／減衰器２１６を制御する。ここで、強度を変動させる範囲としては、例えば、低周波信号Ｆが入力されないときの強度を１００％とした場合に、振れ幅が±数％程度に収まる範囲内で強度を変動させることが望ましい。振れ幅が大きすぎると、特に負側に大きく振れたときには雑音が増大してしまい伝送信号の品質劣化を招来するおそれがあるためである。なお、レーザ光源２１４が光出力強度の調整機能を備えている場合には、出力強度調整部２１３を別途設けることなく、その機能をレーザ光源２１４で実現することも可能である。さらに、光変調器２１５が光出力強度の調整機能を備えている場合には、出力強度調整部２１３を別途設けることなく、その機能を光変調器２１５で代用することも可能である。
【００３１】
図１に示す偏波多重光受信機３は、偏波制御部３１と、偏波分離器（ＰＢＳ）３２と、光受信部３３ａ，３３ｂと、バンドパスフィルタ３４ａ，３４ｂと、制御回路３５とを有する。
【００３２】
偏波制御部３１は、偏波多重光送信機２から伝送路を介して送信されてきた偏波多重信号の偏波状態が、偏波分離器３２の偏波軸に合うように制御する。偏波制御部３１は、後述する制御回路３５から送信されたフィードバック制御信号を用いて偏波多重信号の偏波状態を制御する。偏波分離器３２は、偏波制御部３１によって偏波状態が制御された偏波多重信号から、直交する二つの偏波成分をそれぞれ抽出して分離する。
【００３３】
光受信部３３ａは、光送信部２１ａから送信された信号を受信してバンドパスフィルタ３４ａに出力するとともに、出力データ信号ＯＤ１を外部に出力する。光受信部３３ｂは、光送信部２１ｂから送信された信号を受信してバンドパスフィルタ３４ｂに出力するとともに、出力データ信号ＯＤ２を外部に出力する。
【００３４】
バンドパスフィルタ３４ａは、光受信部３３ａの出力信号から通過帯域を透過する成分を抽出し、この成分の強度を出力信号として制御回路３５に出力する。このバンドパスフィルタ３４ａでは、通過帯域が、低周波信号Ｆ１の周波数を含むように設定されている。バンドパスフィルタ３４ｂは、光受信部３３ｂの出力信号から通過帯域を透過する成分を抽出し、この成分の強度を出力信号として制御回路３５に出力する。このバンドパスフィルタ３４ｂでは、通過帯域が、低周波信号Ｆ２の周波数を含むように設定されている。
【００３５】
制御回路３５は、バンドパスフィルタ３４ａからの出力信号を受信した場合には、出力信号が変化する周期と、低周波信号Ｆ１の周期と、低周波信号Ｆ２の周期とに基づいて、バンドパスフィルタ３４ａからの出力信号全体の成分に含まれる低周波信号Ｆ１の成分と低周波信号Ｆ２の成分との比率を算出する。そして、制御回路３５は、低周波信号Ｆ１の成分の比率を最大にさせるためのフィードバック制御信号を生成して偏波制御部３１に送信する。一方、制御回路３５は、バンドパスフィルタ３４ｂからの出力信号を受信した場合には、出力信号が変化する周期と、低周波信号Ｆ１の周期と、低周波信号Ｆ２の周期とに基づいて、バンドパスフィルタ３４ｂからの出力信号全体の成分に含まれる低周波信号Ｆ１の成分と低周波信号Ｆ２の成分との比率を算出する。そして、制御回路３５は、低周波信号Ｆ２の成分の比率を最大にさせるためのフィードバック制御信号を生成して偏波制御部３１に送信する。
【００３６】
なお、制御回路３５は、偏波制御部３１にフィードバック制御信号を送信する際に、二つあるバンドパスフィルタ３４ａ，３４ｂのうち、いずれか一方のバンドパスフィルタから出力される信号に基づいてフィードバック制御信号を生成して送信することとしてもよい。この場合には、いずれか一方のバンドパスフィルタのみを備えることとしてもよい。いずれか一方のバンドパスフィルタのみを備える場合には、バンドパスフィルタとしてローパスフィルタを用いることができる。また、二つのバンドパスフィルタ３４ａ，３４ｂを備える場合であっても、低周波信号Ｆ１，Ｆ２のうち、周波数が低い方の低周波信号に対応するバンドパスフィルタについてはローパスフィルタを用いることができる。
【００３７】
図３を参照して、光受信部３３の詳細構成について説明する。図３は、実施例１における光受信部の構成図である。同図に示すように、光受信部３３は、光分岐器３３１と、光／電変換部３３２と、バンドパスフィルタ３３３と、低速フォトダイオード３３４，３３９と、位相比較器３３５と、ローパスフィルタ３３６と、電圧制御発振器（ＶＣＯ）３３７と、識別回路３３８とを有する。
【００３８】
光分岐器３３１は、偏波分離器３２によって分離された二つの成分のうちのいずれか一方の成分を光／電変換部３３２と、バンドパスフィルタ３３３と、低速フォトダイオード３３４とに分岐させる。
【００３９】
光／電変換部３３２は、入力された光信号を電気信号に変換し、この電気信号を増幅して出力する。光／電変換部３３２の構成は、採用される変調方式によって異なる。図４〜図７を参照して、各変調方式における光／電変換部３３２の構成について説明する。
【００４０】
図４は、ＮＲＺやＲＺ等の強度変調方式を採用したときの光／電変換部の構成図である。同図に示すように、光／電変換部３３２は、フォトダイオードＤと、トランスインピーダンスアンプＴとを有する。トランスインピーダンスアンプＴは、電流を電圧に変換する回路である。図５は、ＤＰＳＫを採用したときの光／電変換部の構成図である。同図に示すように、光／電変換部３３２は、遅延干渉計Ｉと、フォトダイオードＤａ，Ｄｂと、トランスインピーダンスアンプＴとを有する。遅延干渉計Ｉは、光の位相の情報を光の強度の情報に変換する回路である。図６は、ＤＱＰＳＫを採用したときの光／電変換部の構成図である。同図に示すように、光／電変換部３３２は、光分岐器Ｂと、遅延干渉計Ｉａ，Ｉｂと、フォトダイオードＤａ，Ｄｂ，Ｄｃ，Ｄｄと、トランスインピーダンスアンプＴａ，Ｔｂとを有する。図７は、コヒーレント受信機を採用したときの光／電変換部の構成図である。同図に示すように、光／電変換部３３２は、局発光源Ｓと、位相ハイブリッドＨと、フォトダイオードＤａ，Ｄｂ，Ｄｃ，Ｄｄと、トランスインピーダンスアンプＴａ，Ｔｂとを有する。位相ハイブリッドＨは、二つの入力光を合成する回路である。
【００４１】
図３に示す位相比較器３３５と、ローパスフィルタ３３６と、電圧制御発振器３３７とで、クロック再生回路を構成する。クロック再生回路は、受信した信号に同期するクロックを再生する回路である。
【００４２】
識別回路３３８は、受信した信号の内容を識別する。具体的には、例えば、受信信号の各ビットが１なのか０なのかを識別する。
【００４３】
バンドパスフィルタ３３３は、通過帯域の狭いバンドパスフィルタである。このようなバンドパスフィルタ３３３としては、例えば、ファブリーペロー共振器を用いることができる。ここで、ファブリーペロー共振器の特性は、周波数を横軸にとり透過率を縦軸にとった場合に、透過する周波数と透過しない周波数が所定の周期で繰り返し現れる。つまり、所定の周期ごとに透過率のピークが現れる。そして、この周期は調整することができる。したがって、この周期を、波長多重のシステムのチャネル間隔またはこのチャネル間隔の整数分の１に調整することで、波長多重のシステムがどのような波長で送受信する場合であっても容易に対応させることができる。
【００４４】
低速フォトダイオード３３４，３３９は、例えば、１ｋＨｚ位の遅いフォトダイオードであり、入力された光信号を電気信号に変換して出力する。
【００４５】
このように構成される光受信部３３の特徴は、偏波多重光送信機２の光送信部２１ａ，２１ｂから出力された低周波信号Ｆ１，Ｆ２の成分を含んだ信号を、偏波多重光受信機３のバンドパスフィルタ３４に対して出力し、このバンドパスフィルタ３４で低周波信号Ｆ１，Ｆ２の成分を抽出させることにある。そして、バンドパスフィルタ３４に対して出力する信号は、上述した偏波多重光送信機２の光送信部２１において設定された低周波信号Ｆの入力先ごとに異なる。以下において、低周波信号Ｆが、光送信部２１の周波数調整部２１１に入力された場合と、光送信部２１の遅延調整部２１２に入力された場合と、光送信部２１の出力強度調整部２１３に入力された場合とについて順に説明することにする。
【００４６】
最初に、低周波信号Ｆが、光送信部２１の周波数調整部２１１に入力された場合について説明する。この場合には、光受信部３３のバンドパスフィルタ３３３を通過して低速フォトダイオード３３９から出力される信号を、バンドパスフィルタ３４に対して出力する。これは以下の特性を利用したものである。偏波多重光送信機２から送信された信号は、搬送波である光の波長が低周波信号Ｆで微小に揺らされているため、あるときは長い波長で、またあるときは短い波長で揺れるという特性がある。これに対して、通過帯域の狭いバンドパスフィルタ３３３は、入力信号の波長が少しでも変わると透過率が大きく変わるという特性がある。したがってこれらの特性を利用して、偏波多重光送信機２から送信された信号をバンドパスフィルタ３３３に入力すると、この入力信号の揺れに応じてバンドパスフィルタ３３３から出力される光りの強度を変化させることができる。つまり、低周波信号Ｆの周期を強度の変わる周期として出力させることができる。したがって、このバンドパスフィルタ３３３から出力された光信号を低速フォトダイオード３３９で電流信号に変換してからバンドパスフィルタ３４に入力することで、バンドパスフィルタ３４で低周波信号Ｆの成分を抽出させることが可能となる。
【００４７】
続いて、低周波信号Ｆが、光送信部２１の遅延調整部２１２に入力された場合について説明する。この場合には、光受信部３３の位相比較器３３５から出力される信号を、バンドパスフィルタ３４に対して出力する。これは以下の特性を利用したものである。偏波多重光送信機２から送信された信号は、光の伝送タイミングが低周波信号Ｆで微小に揺らされているという特性がある。これに対して、クロック再生回路は、クロックの周波数を受信信号の周波数と同期させようとする特性がある。したがってこれらの特性を利用して、偏波多重光送信機２から送信された信号を光／電変換してクロック再生回路に入力すると、この入力信号の伝送タイミングのずれに応じて位相比較器３３５から出力される電圧信号を変動させることができる。つまり、低周波信号Ｆの成分をこの電圧信号の変動として出力させることができる。したがって、この位相比較器３３５から出力された電圧信号をバンドパスフィルタ３４に入力することで、バンドパスフィルタ３４で低周波信号Ｆの成分を抽出させることが可能となる。
【００４８】
続いて、低周波信号Ｆが、光送信部２１の出力強度調整部２１３に入力された場合について説明する。この場合には、光受信部３３の低速フォトダイオード３３４から出力される信号を、バンドパスフィルタ３４に対して出力する。これは以下の特性を利用したものである。偏波多重光送信機２から送信された信号には、搬送波である光の強度が低周波信号Ｆで微小に揺らされているという特性がある。これに対して、低速フォトダイオード３３４には、低周波成分のみを透過させるというローパスフィルタの特性がある。したがってこれらの特性を利用して、偏波多重光送信機２から送信された信号を低速フォトダイオード３３４に入力すると、この入力信号の低周波成分である低周波信号Ｆの成分を出力させることができる。したがって、この低速フォトダイオード３３４から出力された低周波成分の信号をバンドパスフィルタ３４に入力することで、バンドパスフィルタ３４で低周波信号Ｆの成分を抽出させることが可能となる。
【００４９】
上述してきたように、本実施例１の偏波多重光送信機２では、偏波多重光送信機２と偏波多重光受信機３との間で認識可能な低周波信号Ｆ１，Ｆ２を用いて、搬送波となる光の波長、伝送タイミングおよび強度のうちの少なくともいずれか一つを変調させることができ、偏波多重光受信機３では、分離された偏波成分から低周波信号Ｆ１，Ｆ２の成分を抽出させ、この成分の強度が最大になるように偏波状態を制御させながら偏波多重信号を分離させることが可能となる。したがって、簡易な構成で偏波成分を安定して分離させることができる。
【００５０】
なお、上述した実施例１では、偏波多重光送信機２の各光送信部２１ａ，２１ｂにレーザ光源２１４を設けているが、レーザ光源２１４を、各光送信部２１ａ，２１ｂで共用することとしてもよい。図８を参照して本変形例について説明する。図８は、変形例における光送信部の構成図である。実施例１と同様の構成要素には同一の符合を付しその説明を省略する。同図に示すように、レーザ光源２１４および光分岐器２３は、光送信部２１ｓの外部に設けられている。光分岐器２３は、レーザ光源２１４から出射されたレーザ光を、二つの光送信部２１ｓに分岐する。ここで、レーザ光源２１４を共用する場合には、上述した実施例１で述べた低周波信号Ｆを周波数調整部２１１に入力する態様が除外される。したがって、光送信部２１ｓは周波数調整部２１１を不要とする。
【実施例２】
【００５１】
本発明の実施例２について説明する。図９は、実施例２における偏波多重光送受信システムの構成図である。上述した実施例１では、偏波多重光送信機２において、低周波信号Ｆ１と低周波信号Ｆ２をそれぞれ光送信部２１ａと光送信部２１ｂに入力しているが、本実施例２では、一方の光送信部２１ａにのみ低周波信号である固定波形信号Ｆ３を入力する点に特徴がある。なお、実施例１と同様の構成要素には同一の符合を付しその説明を省略する。
【００５２】
実施例２における偏波多重光送信機２ｓは、実施例１の偏波多重光送信機２で用いられている低周波発生器２０ａ，２０ｂの代わりに、固定波形発生器２４を用いる点で実施例１における偏波多重光送信機２の構成と異なる。
【００５３】
固定波形発生器２４は、固定波形信号Ｆ３を光送信部２１ａに送信する。図１０は、固定波形信号のパターンを示す図である。同図に示すように、固定波形発生器２４から出力される固定波形信号Ｆ３は、所定の周期Ｘを有するパイロット信号が連続して出力されている。
【００５４】
このような固定波形信号Ｆ３を受信した光送信部２１ａは、上述した実施例１における光送信部２１と同様に、光送信部２１の周波数調整部２１１、遅延調整部２１２および出力強度調整部２１３のうちの少なくともいずれか一つに入力される。これにより、搬送波である光の波長、伝送タイミング、強度のうちのいずれかが固定波形信号Ｆ３で微小に揺らされて変動することになる。
【００５５】
一方、光送信部２１ｂには、固定波形信号Ｆ３が入力されない。したがって、光送信部２１ｂは、入力データ信号ＩＤ２に応じて、搬送波である光の位相、強度、周波数のいずれかを変調して出力することになる。
【００５６】
図９に示すように、本実施例２における偏波多重光受信機３ｓは、実施例１の偏波多重光受信機３で用いられているバンドパスフィルタ３４ａ，３４ｂの代わりに、乗算器３６ａ，３６ｂと固定波形発生器２４とを用いる点で実施例１における偏波多重光受信機３の構成と異なる。
【００５７】
乗算器３６ａは、光受信部３３ａから出力される信号と、固定波形発生器２４から出力される固定波形信号Ｆ３とを乗算する。乗算器３６ｂは、光受信部３３ｂから出力される信号と、固定波形発生器２４から出力される固定波形信号Ｆ３を乗算する。
【００５８】
ここで、二つの信号を乗算することで、二つの信号の相関関係を判定することができる。つまり、二つの信号に含まれる成分が同一であれば、乗算値が最大となり相関関係が最も高いと判定できる。一方、二つの信号に同じ成分が全く含まれていなければ、乗算値が最小となり相関関係が最も低いと判定できる。
【００５９】
本実施例２では、二つの信号に含まれる固定波形信号Ｆ３の成分を用いて相関関係を判定する。つまり、光受信部３３ａ，３３ｂから出力される信号に固定波形信号Ｆ３の成分が多く含まれているほど、乗算器３６ａ，３６ｂから出力される信号の値が大きくなり、相関関係が高いと判定する。一方、光受信部３３ａ，３３ｂから出力される信号に固定波形信号Ｆ３の成分が含まれていないほど、乗算器３６ａ，３６ｂから出力される信号の値が小さくなり、相関関係が低いと判定する。
【００６０】
本実施例２における光受信部３３ａには、固定波形信号Ｆ３が入力されている光送信部２１ａから送信された全ての信号が入力されることが望ましい。したがって、乗算器３６ａから出力される信号の値が最大となるように制御することが望ましい。一方、本実施例２における光受信部３３ｂには、固定波形信号Ｆ３が入力されていない光送信部２１ｂから送信された全ての信号が入力されることが望ましい。したがって、乗算器３６ｂから出力される信号の値が最小となるように制御することが望ましい。
【００６１】
本実施例２における制御回路３５ｓは、乗算器３６ａから出力される信号の値を最大にさせるためのフィードバック制御信号を生成して偏波制御部３１に送信する。また、制御回路３５ｓは、乗算器３６ｂから出力される信号の値を最小にさせるためのフィードバック制御信号を生成して偏波制御部３１に送信する。これにより、偏波多重信号を安定して分離させることができる。
【００６２】
上述してきたように、本実施例２の偏波多重光送信機２ｓでは、偏波多重光送信機２ｓと偏波多重光受信機３ｓとの間で認識可能な固定波形信号Ｆ３を用いて、搬送波となる光の波長、伝送タイミングおよび強度のうちの少なくともいずれか一つを変調させることができ、偏波多重光受信機３ｓでは、分離された偏波成分から固定波形信号Ｆ３の成分を抽出させ、この成分の強度が最大または最小になるように偏波状態を制御させながら偏波多重信号を分離させることが可能となる。したがって、簡易な構成で偏波成分を安定して分離させることができる。
【実施例３】
【００６３】
本発明の実施例３について説明する。図１１は、実施例３における偏波多重光送受信システムの構成図である。上述した実施例１では、偏波多重光送信機２において、低周波信号Ｆ１と低周波信号Ｆ２をそれぞれ光送信部２１ａと光送信部２１ｂに入力しているが、本実施例３では、低周波信号を入力しない点に特徴がある。なお、実施例１と同様の構成要素には同一の符合を付しその説明を省略する。
【００６４】
実施例３における偏波多重光送信機２ｔは、実施例１の偏波多重光送信機２で用いられている低周波発生器２０ａ，２０ｂを有していない点で実施例１における偏波多重光送信機２の構成と異なる。これにより、光送信部２１ａ，２１ｂは、入力データ信号ＩＤ１，ＩＤ２に応じて、搬送波である光の位相、強度、周波数のいずれかを変調して出力することになる。
【００６５】
本実施例３における偏波多重光受信機３ｔは、実施例１の偏波多重光受信機３で用いられているバンドパスフィルタ３４ａ，３４ｂの代わりに乗算器３７とローパスフィルタ３８を用いる点で実施例１における偏波多重光受信機３の構成と異なる。
【００６６】
乗算器３７およびローパスフィルタ３８は、二つの光受信部３３ｔａ，３３ｔｂからそれぞれ出力される信号を用いて、それぞれの信号間の相関値を算出する。
【００６７】
ここで、光受信部３３ｔａから出力される信号は、光送信部２１ａから送信された信号であり、光受信部３３ｔｂから出力される信号は、光送信部２１ｂから送信された信号であることが望ましい。また、光送信部２１ａから送信された信号と、光送信部２１ｂから送信された信号は、全く別個のデータを含む信号である。したがって、光受信部３３ｔａから出力される信号と、光受信部３３ｔｂから出力される信号とを乗算して平均して求められる相関値が最小になることが望ましい。なお、本実施例３では、相関期待値が大きくなるほど、二つの信号に共通の成分がより多く含まれることになるため、偏波多重信号の分離がより不安定になる。
【００６８】
本実施例３における制御回路３５ｔは、ローパスフィルタ３８から出力される信号の値を最小にさせるためのフィードバック制御信号を生成して偏波制御部３１に送信する。これにより、偏波多重信号を安定して分離させることができる。
【００６９】
図１２は、実施例３における光受信部の構成図である。同図に示すように、光受信部３３ｔは、光／電変換部３３２と、位相比較器３３５と、ローパスフィルタ３３６と、電圧制御発振器３３７と、識別回路３３８と、ローパスフィルタ３３Ｆとを有する。なお、ローパスフィルタ３３Ｆ以外の各構成要素は、実施例１におけるそれぞれの構成要素と同様であるため、その説明は省略する。
【００７０】
ローパスフィルタ３３Ｆは、光／電変換部３３２から出力された信号に含まれる成分のうち、低周波の成分だけを抽出して出力する。ローパスフィルタ３３Ｆを通してから出力することによって、光／電変換部３３２から出力された信号に含まれる成分の一部のみを用いてこれ以降の処理を実行させることができる。これにより、回路構成を簡易にすることができ、コストを削減させることができる。一方、このローパスフィルタ３３Ｆを省略することもできる。この場合には、光／電変換部３３２から出力された信号に含まれる全ての成分を用いてこれ以降の処理を実行させることができるため、処理精度を向上させることができる。
【００７１】
上述してきたように、本実施例３の偏波多重光送信機３ｔでは、偏波多重光送信機２ｔによって送信された偏波多重信号から、直交する二つの偏波成分をそれぞれ抽出して分離し、この分離したそれぞれの偏波成分に対応する信号間の相関値が最小になるように偏波状態を制御させながら偏波多重信号を分離させることが可能となる。したがって、簡易な構成で偏波成分を安定して分離させることができる。
【００７２】
以上の各実施例を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【００７３】
（付記１）第一の入力信号に基づいて変調した光を出力する第一の光送信手段と、
前記第一の入力信号とは異なる第二の入力信号に基づいて変調した光を出力する第二の光送信手段と、
前記第一の光送信手段によって出力された光と前記第二の光送信手段によって出力された光とを互いに直交する偏波状態で合成して偏波多重信号を生成し、当該偏波多重信号を外部に送信する偏波多重手段と、
所定のパイロット信号を発生させる信号発生手段と、を備え、
前記第一の光送信手段と前記第二の光送信手段のうちの少なくとも一方は、前記信号発生手段によって発生された前記パイロット信号を用いて、搬送波となる光の波長、伝送タイミングおよび強度のうちの少なくともいずれか一つを変調する
ことを特徴とする偏波多重光送信機。
【００７４】
（付記２）前記パイロット信号の占有する周波数帯域の上限は、前記第一の入力信号および前記第二の入力信号の変調速度の１００分の１以下の値となる周波数であることを特徴とする付記１に記載の偏波多重光送信機。
【００７５】
（付記３）前記搬送波となる光を出力する光源と、
前記光源によって出力された光を分岐する光分岐手段と、をさらに備え、
前記第一の光送信手段および第二の光送信手段は、前記光分岐手段によって分岐された光を搬送波として用いることを特徴とする付記１または２に記載の偏波多重光送信機。
【００７６】
（付記４）外部から受信した偏波多重信号の偏波状態を制御する偏波制御手段と、
前記偏波制御手段によって偏波状態が制御された前記偏波多重信号から、直交する二つの偏波成分をそれぞれ抽出して分離する偏波分離手段と、
前記偏波分離手段によって分離された二つの偏波成分のうちの一方の偏波成分を受信し、当該偏波成分に基づいて第一の入力信号を再生して外部に送信する第一の光受信手段と、
前記偏波分離手段によって分離された二つの偏波成分のうちの他方の偏波成分を受信し、当該偏波成分に基づいて前記第一の入力信号とは異なる第二の入力信号を再生して外部に送信する第二の光受信手段と、
前記第一の光受信手段によって受信された偏波成分と前記第二の光受信手段によって受信された偏波成分のうちの少なくとも一方の偏波成分に対応する信号から所定のパイロット信号の成分を抽出し、当該パイロット信号の成分の強度を出力する抽出手段と、
前記抽出手段によって出力された前記強度を最大または最小にさせるための制御信号を生成する制御手段と、を備え、
前記偏波制御手段は、前記制御手段によって生成された前記制御信号に基づいて前記偏波多重信号の偏波状態を制御する
ことを特徴とする偏波多重光受信機。
【００７７】
（付記５）前記パイロット信号の占有する周波数帯域の上限は、前記第一の入力信号および前記第二の入力信号の変調速度の１００分の１以下の値となる周波数であることを特徴とする付記４に記載の偏波多重光受信機。
【００７８】
（付記６）前記抽出手段は、前記パイロット信号の占有する周波数帯域が通過するように設計された帯域通過フィルタまたは低域通過フィルタであることを特徴とする付記４または５に記載の偏波多重光受信機。
【００７９】
（付記７）外部から受信した偏波多重信号の偏波状態を制御する偏波制御手段と、
前記偏波制御手段によって偏波状態が制御された前記偏波多重信号から、直交する二つの偏波成分をそれぞれ抽出して分離する偏波分離手段と、
前記偏波分離手段によって分離された二つの偏波成分のうちの一方の偏波成分を受信し、当該偏波成分に基づいて第一の入力信号を再生して外部に送信する第一の光受信手段と、
前記偏波分離手段によって分離された二つの偏波成分のうちの他方の偏波成分を受信し、当該偏波成分に基づいて前記第一の入力信号とは異なる第二の入力信号を再生して外部に送信する第二の光受信手段と、
前記第一の光受信手段によって受信された偏波成分に対応する信号と前記第二の光受信手段によって受信された偏波成分に対応する信号との間の相関値を算出する相関算出手段と、
前記相関算出手段によって算出される前記相関値を最小にさせるための制御信号を生成する制御手段と、を備え、
前記偏波制御手段は、前記制御手段によって生成された前記制御信号に基づいて前記偏波多重信号の偏波状態を制御する
ことを特徴とする偏波多重光受信機。
【００８０】
（付記８）偏波多重光送信機と偏波多重光受信機とを有する偏波多重光送受信システムであって、
前記偏波多重光送信機は、
第一の入力信号に基づいて変調した光を出力する第一の光送信手段と、
前記第一の入力信号とは異なる第二の入力信号に基づいて変調した光を出力する第二の光送信手段と、
前記第一の光送信手段によって出力された光と前記第二の光送信手段によって出力された光とを互いに直交する偏波状態で合成して偏波多重信号を生成し、当該偏波多重信号を前記偏波多重光受信機に送信する偏波多重手段と、
所定のパイロット信号を発生させる信号発生手段と、を備え、
前記第一の光送信手段と前記第二の光送信手段のうちの少なくとも一方は、前記信号発生手段によって発生された前記パイロット信号を用いて、前記搬送波となる光の波長、伝送タイミングおよび強度のうちの少なくともいずれか一つを変調し、
前記偏波多重光受信機は、
前記偏波多重光送信機から送信された前記偏波多重信号を受信して当該偏波多重信号の偏波状態を制御する偏波制御手段と、
前記偏波制御手段によって偏波状態が制御された前記偏波多重信号から、直交する二つの偏波成分をそれぞれ抽出して分離する偏波分離手段と、
前記偏波分離手段によって分離された二つの偏波成分のうちの一方の偏波成分を受信し、当該偏波成分に基づいて第一の入力信号を再生して外部に送信する第一の光受信手段と、
前記偏波分離手段によって分離された二つの偏波成分のうちの他方の偏波成分を受信し、当該偏波成分に基づいて前記第一の入力信号とは異なる第二の入力信号を再生して外部に送信する第二の光受信手段と、
前記第一の光受信手段によって受信された偏波成分と前記第二の光受信手段によって受信された偏波成分のうちの少なくとも一方の偏波成分に対応する信号から所定のパイロット信号の成分を抽出し、当該パイロット信号の成分の強度を出力する抽出手段と、
前記抽出手段によって出力された前記強度を最大または最小にさせるための制御信号を生成する制御手段と、を備え、
前記偏波制御手段は、前記制御手段によって生成された前記制御信号に基づいて前記偏波多重信号の偏波状態を制御する
ことを特徴とする偏波多重光送受信システム。
【００８１】
（付記９）前記パイロット信号の占有する周波数帯域の上限は、前記第一の入力信号および前記第二の入力信号の変調速度の１００分の１以下の値となる周波数であることを特徴とする付記８に記載の偏波多重光送受信システム。
【００８２】
（付記１０）前記偏波多重光送信機は、
前記搬送波となる光を出力する光源と、
前記光源によって出力された光を分岐する光分岐手段と、をさらに備え、
前記第一の光送信手段および第二の光送信手段は、前記光分岐手段によって分岐された光を搬送波として用いることを特徴とする付記８または９に記載の偏波多重光送受信システム。
【００８３】
（付記１１）前記抽出手段は、前記パイロット信号の占有する周波数帯域が通過するように設計設定された帯域通過フィルタまたは低域通過フィルタであることを特徴とする付記８〜１０のいずれか１つに記載の偏波多重光送受信システム。
【００８４】
（付記１２）偏波多重光送信機と偏波多重光受信機とを有する偏波多重光送受信システムの制御方法であって、
前記偏波多重光送信機が、
第一の入力信号に基づいて変調した光を出力する第一の光送信工程と、
前記第一の入力信号とは異なる第二の入力信号に基づいて変調した光を出力する第二の光送信工程と、
前記第一の光送信工程において出力された光と前記第二の光送信工程において出力された光とを互いに直交する偏波状態で合成して偏波多重信号を生成し、当該偏波多重信号を前記偏波多重光受信機に送信する偏波多重工程と、
所定のパイロット信号を発生させる信号発生工程と、を含み、
前記第一の光送信工程と前記第二の光送信工程のうちの少なくとも一方は、前記信号発生工程において発生された前記パイロット信号を用いて、前記搬送波となる光の波長、伝送タイミングおよび強度のうちの少なくともいずれか一つを変調し、
前記偏波多重光受信機が、
前記偏波多重光送信機から送信された前記偏波多重信号を受信して当該偏波多重信号の偏波状態を制御する偏波制御工程と、
前記偏波制御工程において偏波状態が制御された前記偏波多重信号から、直交する二つの偏波成分をそれぞれ抽出して分離する偏波分離工程と、
前記偏波分離工程において分離された二つの偏波成分のうちの一方の偏波成分を受信し、当該偏波成分に基づいて第一の入力信号を再生して外部に送信する第一の光受信工程と、
前記偏波分離工程において分離された二つの偏波成分のうちの他方の偏波成分を受信し、当該偏波成分に基づいて前記第一の入力信号とは異なる第二の入力信号を再生して外部に送信する第二の光受信工程と、
前記第一の光受信工程において受信された偏波成分と前記第二の光受信工程において受信された偏波成分のうちの少なくとも一方の偏波成分に対応する信号から所定のパイロット信号の成分を抽出し、当該パイロット信号の成分の強度を出力する抽出工程と、
前記抽出工程において出力された前記強度を最大または最小にさせるための制御信号を生成する制御工程と、を含み、
前記偏波制御工程は、前記制御工程において生成された前記制御信号に基づいて前記偏波多重信号の偏波状態を制御する
ことを特徴とする偏波多重光送受信システムの制御方法。
【００８５】
（付記１３）前記パイロット信号の占有する周波数帯域の上限は、前記第一の入力信号および前記第二の入力信号の変調速度の１００分の１以下の値となる周波数であることを特徴とする付記１２に記載の偏波多重光送受信システムの制御方法。
【００８６】
（付記１４）前記偏波多重光送信機が、
前記搬送波となる光を出力する光源によって出力された光を分岐する光分岐工程をさらに含み、
前記第一の光送信工程および第二の光送信工程は、前記光分岐工程において分岐された光を搬送波として用いることを特徴とする付記１２または１３に記載の偏波多重光送受信システムの制御方法。
【００８７】
（付記１５）前記抽出工程は、前記パイロット信号の占有する周波数帯域が通過するように設計された帯域通過フィルタまたは低域通過フィルタであることを特徴とする付記１２〜１４のいずれか１つに記載の偏波多重光送受信システムの制御方法。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
以上のように、本発明にかかる偏波多重光送信機、偏波多重光受信機、偏波多重光送受信システムおよび偏波多重光送受信システムの制御方法は、偏波多重を用いた伝送に有用であり、特に、偏波成分を安定して分離させることに適している。
【符号の説明】
【００８９】
１ 偏波多重光送受信システム
２ 偏波多重光送信機
３ 偏波多重光受信機
２０ 低周波発生器
２１ 光送信部
２２ 偏波多重器
２３ 光分岐器
２４ 固定波形発生器
３１ 偏波制御部
３２ 偏波分離器
３３ 光受信部
３４ バンドパスフィルタ
３５ 制御回路
３６ 乗算器
３７ 乗算器
３８ ローパスフィルタ
２１１ 周波数調整部
２１２ 遅延調整部
２１３ 出力強度調整部
２１４ レーザ光源
２１５ 光変調器
２１６ 増幅／減衰器
２１７ 可変遅延器
２１８ 駆動増幅器
３３１ 光分岐器
３３２ 光／電変換部
３３３ バンドパスフィルタ
３３４，３３９ 低速フォトダイオード
３３５ 位相比較器
３３６ ローパスフィルタ
３３７ 電圧制御発振器
３３８ 識別回路
３３Ｆ ローパスフィルタ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、偏波多重を用いた伝送に有用な偏波多重光送信機、偏波多重光受信機、偏波多重光送受信システムおよび偏波多重光送受信システムの制御方法に関し、特に、偏波成分を安定して分離させることができる偏波多重光送信機、偏波多重光受信機、偏波多重光送受信システムおよび偏波多重光送受信システムの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
４０Ｇｂｉｔ／ｓ以上の超高速光伝送システムを実現するために、偏波多重技術の採用が注目されている。この偏波多重技術は、同一の波長に、互いに直交する二つの偏波状態があることに着目したものであり、これら二つの偏波状態を利用して二つの独立した信号情報を伝送する方式である。この技術を採用することで変調速度を半分にすることができる。このような偏波多重技術を用いた伝送システムに関する技術は、例えば、下記特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６２−０２４７３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、偏波多重信号の偏波状態は伝送路ファイバの曲げや、複屈折、振動等の影響を受けるため、信号が受信機に到達したときには不確定な要素や時間変動を伴うことになる。そのため、受信側で偏波成分を安定して分離させるためには、特別な適応制御が必要となる。上述した特許文献１に記載の伝送システムでは、偏波分離が最適な状態であることを検出するために、二つの偏波チャネルに送出されるビットシーケンスに対して入力データとは関係のない制御用のビット列を追加混入している。しかしながら、この場合には、送信側に複雑な信号処理を行う機能を追加する必要があり、送信機の構成が複雑になってしまう。また、制御用のビット列を追加することで、各偏波チャネルのマーク率が１／２から変動してしまうため、受信機のＢＥＲ特性の最適化が困難になるとともに、入力データのビットレートよりも高いビットレートで伝送を行う必要があるため、受信機の構成が複雑になってしまう。
【０００５】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、簡易な構成で偏波成分を安定して分離させることができる偏波多重光送信機、偏波多重光受信機、偏波多重光送受信システムおよび偏波多重光送受信システムの制御方法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】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係る偏波多重光送信機は、第一の入力信号に基づいて変調した光を出力する第一の光送信手段と、第一の入力信号とは異なる第二の入力信号に基づいて変調した光を出力する第二の光送信手段と、第一の光送信手段によって出力された光と第二の光送信手段によって出力された光とを互いに直交する偏波状態で合成して偏波多重信号を生成し、当該偏波多重信号を外部に送信する偏波多重手段と、所定のパイロット信号を発生させる信号発生手段と、を備え、上記第一の光送信手段と上記第二の光送信手段のうちの少なくとも一方は、信号発生手段によって発生されたパイロット信号を用いて、上記搬送波となる光の波長、伝送タイミングおよび強度のうちの少なくともいずれか一つを変調することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る偏波多重光受信機は、外部から受信した偏波多重信号の偏波状態を制御する偏波制御手段と、偏波制御手段によって偏波状態が制御された偏波多重信号から、直交する二つの偏波成分をそれぞれ抽出して分離する偏波分離手段と、偏波分離手段によって分離された二つの偏波成分のうちの一方の偏波成分を受信し、当該偏波成分に基づいて第一の入力信号を再生して外部に送信する第一の光受信手段と、偏波分離手段によって分離された二つの偏波成分のうちの他方の偏波成分を受信し、当該偏波成分に基づいて第一の入力信号とは異なる第二の入力信号を再生して外部に送信する第二の光受信手段と、第一の光受信手段によって受信された偏波成分と第二の光受信手段によって受信された偏波成分のうちの少なくとも一方の偏波成分に対応する信号から所定のパイロット信号の成分を抽出し、当該パイロット信号の成分の強度を出力する抽出手段と、抽出手段によって出力された強度を最大または最小にさせるための制御信号を生成する制御手段と、を備え、上記偏波制御手段は、制御手段によって生成された制御信号に基づいて偏波多重信号の偏波状態を制御することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る偏波多重光送受信システムは、偏波多重光送信機と偏波多重光受信機とを有する偏波多重光送受信システムであって、上記偏波多重光送信機は、第一の入力信号に基づいて変調した光を出力する第一の光送信手段と、第一の入力信号とは異なる第二の入力信号に基づいて変調した光を出力する第二の光送信手段と、第一の光送信手段によって出力された光と第二の光送信手段によって出力された光とを互いに直交する偏波状態で合成して偏波多重信号を生成し、当該偏波多重信号を偏波多重光受信機に送信する偏波多重手段と、所定のパイロット信号を発生させる信号発生手段と、を備え、上記第一の光送信手段と上記第二の光送信手段のうちの少なくとも一方は、信号発生手段によって発生されたパイロット信号を用いて、上記搬送波となる光の波長、伝送タイミングおよび強度のうちの少なくともいずれか一つを変調し、上記偏波多重光受信機は、偏波多重光送信機から送信された偏波多重信号を受信して当該偏波多重信号の偏波状態を制御する偏波制御手段と、偏波制御手段によって偏波状態が制御された偏波多重信号から、直交する二つの偏波成分をそれぞれ抽出して分離する偏波分離手段と、偏波分離手段によって分離された二つの偏波成分のうちの一方の偏波成分を受信し、当該偏波成分に基づいて第一の入力信号を再生して外部に送信する第一の光受信手段と、偏波分離手段によって分離された二つの偏波成分のうちの他方の偏波成分を受信し、当該偏波成分に基づいて第二の入力信号を再生して外部に送信する第二の光受信手段と、第一の光受信手段によって受信された偏波成分と第二の光受信手段によって受信された偏波成分のうちの少なくとも一方の偏波成分に対応する信号から所定のパイロット信号の成分を抽出し、当該パイロット信号の成分の強度を出力する抽出手段と、抽出手段によって出力された強度を最大または最小にさせるための制御信号を生成する制御手段と、を備え、上記偏波制御手段は、制御手段によって生成された制御信号に基づいて偏波多重信号の偏波状態を制御することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る偏波多重光送受信システムの制御方法は、偏波多重光送信機と偏波多重光受信機とを有する偏波多重光送受信システムの制御方法であって、上記偏波多重光送信機が、第一の入力信号に基づいて変調した光を出力する第一の光送信工程と、第一の入力信号とは異なる第二の入力信号に基づいて変調した光を出力する第二の光送信工程と、第一の光送信工程において出力された光と第二の光送信工程において出力された光とを互いに直交する偏波状態で合成して偏波多重信号を生成し、当該偏波多重信号を偏波多重光受信機に送信する偏波多重工程と、所定のパイロット信号を発生させる信号発生工程と、を含み、上記第一の光送信工程と上記第二の光送信工程のうちの少なくとも一方は、信号発生工程において発生されたパイロット信号を用いて、上記搬送波となる光の波長、伝送タイミングおよび強度のうちの少なくともいずれか一つを変調し、上記偏波多重光受信機が、偏波多重光送信機から送信された偏波多重信号を受信して当該偏波多重信号の偏波状態を制御する偏波制御工程と、偏波制御工程において偏波状態が制御された偏波多重信号から、直交する二つの偏波成分をそれぞれ抽出して分離する偏波分離工程と、偏波分離工程において分離された二つの偏波成分のうちの一方の偏波成分を受信し、当該偏波成分に基づいて第一の入力信号を再生して外部に送信する第一の光受信工程と、偏波分離工程において分離された二つの偏波成分のうちの他方の偏波成分を受信し、当該偏波成分に基づいて第二の入力信号を再生して外部に送信する第二の光受信工程と、第一の光受信工程において受信された偏波成分と第二の光受信工程において受信された偏波成分のうちの少なくとも一方の偏波成分に対応する信号から所定のパイロット信号の成分を抽出し、当該パイロット信号の成分の強度を出力する抽出工程と、抽出工程において出力された強度を最大または最小にさせるための制御信号を生成する制御工程と、を含み、上記偏波制御工程は、制御工程において生成された制御信号に基づいて偏波多重信号の偏波状態を制御することを特徴とする。
【００１０】
これらの発明によれば、偏波多重光送信機では、偏波多重光送信機と偏波多重光受信機との間で認識可能な所定のパイロット信号を用いて、搬送波となる光の波長、伝送タイミングおよび強度のうちの少なくともいずれか一つを変調させることができ、偏波多重光受信機では、分離された偏波成分から所定のパイロット信号の成分を抽出させ、この成分の強度が最大または最小になるように偏波状態を制御させながら偏波多重信号を分離させることが可能となる。
【００１１】
また、本発明は、上記発明において、上記パイロット信号の占有する周波数帯域の上限は、第一の入力信号および第二の入力信号の変調速度の１００分の１以下の値となる周波数であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、上記発明において、上記偏波多重光送信機は、搬送波となる光を出力する光源と、光源によって出力された光を分岐する光分岐手段と、をさらに備え、第一の光送信手段および第二の光送信手段は、光分岐手段によって分岐された光を搬送波として用いることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、上記発明において、上記抽出手段は、パイロット信号の占有する周波数帯域の少なくとも一部を通過させる帯域通過フィルタまたは低域通過フィルタであることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る偏波多重光受信機は、外部から受信した偏波多重信号の偏波状態を制御する偏波制御手段と、偏波制御手段によって偏波状態が制御された偏波多重信号から、直交する二つの偏波成分をそれぞれ抽出して分離する偏波分離手段と、偏波分離手段によって分離された二つの偏波成分のうちの一方の偏波成分を受信し、当該偏波成分に基づいて第一の入力信号を再生して外部に送信する第一の光受信手段と、偏波分離手段によって分離された二つの偏波成分のうちの他方の偏波成分を受信し、当該偏波成分に基づいて第一の入力信号とは異なる第二の入力信号を再生して外部に送信する第二の光受信手段と、第一の光受信手段によって受信された偏波成分に対応する信号と第二の光受信手段によって受信された偏波成分に対応する信号との間の相関値を算出する相関算出手段と、相関算出手段によって算出される相関値を最小にさせるための制御信号を生成する制御手段と、を備え、上記偏波制御手段は、制御手段によって生成された制御信号に基づいて偏波多重信号の偏波状態を制御することを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、外部にある偏波多重光送信機によって送信された偏波多重信号から、直交する二つの偏波成分をそれぞれ抽出して分離し、この分離したそれぞれの偏波成分に対応する信号間の相関値が最小になるように偏波状態を制御させながら偏波多重信号を分離させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、偏波多重光送信機では、偏波多重光送信機と偏波多重光受信機との間で認識可能な所定のパイロット信号を用いて、搬送波となる光の波長、伝送タイミングおよび強度のうちの少なくともいずれか一つを変調させることができ、偏波多重光受信機では、分離された偏波成分から所定のパイロット信号の成分を抽出させ、この成分の強度が最大または最小になるように偏波状態を制御させながら偏波多重信号を分離させることが可能となる。
【００１７】
また、本発明によれば、外部にある偏波多重光送信機によって送信された偏波多重信号から、直交する二つの偏波成分をそれぞれ抽出して分離し、この分離したそれぞれの偏波成分に対応する信号間の相関値が最小になるように偏波状態を制御させながら偏波多重信号を分離させることが可能となる。
【００１８】
すなわち、本発明によれば、簡易な構成で偏波成分を安定して分離させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施例１における偏波多重光送受信システムの構成図である。
【図２】実施例１における光送信部の構成図である。
【図３】実施例１における光受信部の構成図である。
【図４】ＮＲＺやＲＺ等の強度変調方式を採用したときの光／電変換部の構成図である。
【図５】ＤＰＳＫを採用したときの光／電変換部の構成図である。
【図６】ＤＱＰＳＫを採用したときの光／電変換部の構成図である。
【図７】コヒーレント受信機を採用したときの光／電変換部の構成図である。
【図８】変形例における光送信部の構成図である。
【図９】実施例２における偏波多重光送受信システムの構成図である。
【図１０】固定波形信号のパターンを示す図である。
【図１１】実施例３における偏波多重光送受信システムの構成図である。
【図１２】実施例３における光受信部の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に添付図面を参照して、この発明に係る偏波多重光送信機、偏波多重光受信機、偏波多重光送受信システムおよび偏波多重光送受信システムの制御方法の好適な実施形態を詳細に説明する。
【実施例１】
【００２１】
まず、本実施例における偏波多重光送受信システムの構成について説明する。図１は、実施例１における偏波多重光送受信システムの構成図である。同図に示すように、偏波多重光送受信システム１は、偏波多重光送信機２と偏波多重光受信機３とを有する。偏波多重光送信機２と偏波多重光受信機３は、波長分割多重方式（ＷＤＭ）の伝送路で接続されている。
【００２２】
偏波多重光送信機２は、低周波発生器２０ａ，２０ｂと、光送信部２１ａ，２１ｂと、偏波多重器（ＰＢＣ）２２とを有する。光送信部２１ａ，２１ｂと偏波多重器２２は、それぞれ偏波維持ファイバ（ＰＭＦ）で接続されている。
【００２３】
低周波発生器２０ａ，２０ｂは、偏波多重光送信機２と偏波多重光受信機３との間で認識可能な所定のパターンを含む低周波信号Ｆ１，Ｆ２を生成して光送信部２１ａ，２１ｂに送信する。低周波信号Ｆ１，Ｆ２は、周期的なパイロット信号であり、入力データ信号ＩＤ１，ＩＤ２の周波数よりも小さな周波数であることが望ましい。より望ましくは、例えば、入力データ信号ＩＤ１，ＩＤ２の変調速度の１／１００以下の値となる周波数がよい。また、低周波発生器２０ａから出力される低周波信号Ｆ１の周波数と低周波発生器２０ｂから出力される低周波信号Ｆ２の周波数はそれぞれ異なる周波数に設定される。さらに、低周波信号Ｆ１，Ｆ２は、必ずしも継続的に出力される必要はなく、低周波信号Ｆ１，Ｆ２の出力が認識可能な程度の継続性があれば間欠的に出力されることとしてもよい。
【００２４】
光送信部２１ａ，２１ｂは、入力データ信号ＩＤ１，ＩＤ２に応じて、搬送波である光の位相、強度（振幅）、周波数のいずれかを変調して出力する。変調する際の変調方式としては、光の位相を変化させる位相変調、光の強度を変化させる強度変調、光の周波数を変化させる周波数変調のいずれの変調方式を採用してもよい。具体的な変調方式としては、例えば、ＤＰＳＫやＤＱＰＳＫ等の差動位相変調方式、ＮＲＺやＲＺ等の強度変調方式が挙げられる。また、受信方式としては、直接検波方式やコヒーレント受信方式による変調方式等が該当する。また、入力データ信号ＩＤ１，ＩＤ２は、一のデータ信号を二つに分離した信号であってもよいし、全く関連のない別個のデータ信号であってもよい。さらに、入力データ信号ＩＤ１，ＩＤ２のビットレートは同一であってもよいし、相違していてもよい。光送信部２１ａ，２１ｂから出力されるそれぞれの光の波長はほぼ同一の波長であることを想定しているが、光変調スペクトラムの帯域が互いに重なり合う範囲で相違していてもよい。
【００２５】
偏波多重器２２は、光送信部２１ａによって変調された出力光と光送信部２１ｂによって変調された出力光とを互いに直交する偏波状態で合成し、偏波多重信号を生成する。偏波多重器２２は、生成した偏波多重信号を偏波多重光受信機３に送信する。
【００２６】
図２を参照して、光送信部２１の詳細構成について説明する。図２は、実施例１における光送信部の構成図である。同図に示すように、光送信部２１は、周波数調整部２１１と、遅延調整部２１２と、出力強度調整部２１３と、レーザ光源２１４と、光変調器２１５と、増幅／減衰器２１６と、可変遅延器２１７と、駆動増幅器２１８とを有する。
【００２７】
低周波発生器２０から出力される低周波信号Ｆは、光送信部２１の周波数調整部２１１、遅延調整部２１２および出力強度調整部２１３のうちの少なくともいずれか一つに入力される。低周波信号Ｆの入力先は、諸条件を考慮して設計時に適宜決めることができる。以下において、低周波信号Ｆが、周波数調整部２１１に入力される場合と、遅延調整部２１２に入力される場合と、出力強度調整部２１３に入力される場合とについて順に説明することにする。
【００２８】
最初に、低周波信号Ｆが、周波数調整部２１１に入力される場合について説明する。周波数調整部２１１は、搬送波となる波長λ１のレーザ光を出射しているレーザ光源２１４を制御する。具体的に、周波数調整部２１１は、レーザ光源２１４から出射されているレーザ光の波長λ１を低周波信号Ｆで微小に揺らして変動させるようにレーザ光源２１４を制御する。例えば、低周波信号Ｆの周波数が１ｋＨｚである場合には、レーザ光の波長を、１ｍｓの周期で長い波長と短い波長に微小に揺らして変動させる。また、波長の振れ幅は、多重送信する隣のチャネルまでの距離に応じて決定する必要がある。例えば、隣のチャネルまでの距離が０．４〜０．８ｎｍ程度である場合には、波長の振れ幅を０．０１ｎｍ程度に収まる範囲内で変動させることが望ましい。
【００２９】
続いて、低周波信号Ｆが、遅延調整部２１２に入力される場合について説明する。遅延調整部２１２は、入力データ信号ＩＤが光変調器２１５に入力されるまでの経路上に設けられている可変遅延器２１７を制御する。具体的に、遅延調整部２１２は、光変調器２１５で変調されるデータの伝送タイミングを低周波信号Ｆで微小に揺らして変動させるように可変遅延器２１７を制御する。ここで、変調をかけるデータの伝送タイミングが揺れることをジッタという。可変遅延器２１７でジッタを発生させる場合に、このジッタの量は、変調しているデータの１符号時間の１／５以下に抑えることが望ましい。ジッタの量が大きすぎると、受信側でエラーレートが増えてしまい、受信信号の品質劣化を招来するおそれがあるためである。
【００３０】
続いて、低周波信号Ｆが、出力強度調整部２１３に入力される場合について説明する。出力強度調整部２１３は、光変調器２１５から出力された信号を増幅／減衰させる増幅／減衰器２１６を制御する。具体的に、出力強度調整部２１３は、増幅／減衰器２１６で増幅／減衰される信号の強度（振幅）を低周波信号で微小に揺らして変動させるように増幅／減衰器２１６を制御する。ここで、強度を変動させる範囲としては、例えば、低周波信号Ｆが入力されないときの強度を１００％とした場合に、振れ幅が±数％程度に収まる範囲内で強度を変動させることが望ましい。振れ幅が大きすぎると、特に負側に大きく振れたときには雑音が増大してしまい伝送信号の品質劣化を招来するおそれがあるためである。なお、レーザ光源２１４が光出力強度の調整機能を備えている場合には、出力強度調整部２１３を別途設けることなく、その機能をレーザ光源２１４で実現することも可能である。さらに、光変調器２１５が光出力強度の調整機能を備えている場合には、出力強度調整部２１３を別途設けることなく、その機能を光変調器２１５で代用することも可能である。
【００３１】
図１に示す偏波多重光受信機３は、偏波制御部３１と、偏波分離器（ＰＢＳ）３２と、光受信部３３ａ，３３ｂと、バンドパスフィルタ３４ａ，３４ｂと、制御回路３５とを有する。
【００３２】
偏波制御部３１は、偏波多重光送信機２から伝送路を介して送信されてきた偏波多重信号の偏波状態が、偏波分離器３２の偏波軸に合うように制御する。偏波制御部３１は、後述する制御回路３５から送信されたフィードバック制御信号を用いて偏波多重信号の偏波状態を制御する。偏波分離器３２は、偏波制御部３１によって偏波状態が制御された偏波多重信号から、直交する二つの偏波成分をそれぞれ抽出して分離する。
【００３３】
光受信部３３ａは、光送信部２１ａから送信された信号を受信してバンドパスフィルタ３４ａに出力するとともに、出力データ信号ＯＤ１を外部に出力する。光受信部３３ｂは、光送信部２１ｂから送信された信号を受信してバンドパスフィルタ３４ｂに出力するとともに、出力データ信号ＯＤ２を外部に出力する。
【００３４】
バンドパスフィルタ３４ａは、光受信部３３ａの出力信号から通過帯域を透過する成分を抽出し、この成分の強度を出力信号として制御回路３５に出力する。このバンドパスフィルタ３４ａでは、通過帯域が、低周波信号Ｆ１の周波数を含むように設定されている。バンドパスフィルタ３４ｂは、光受信部３３ｂの出力信号から通過帯域を透過する成分を抽出し、この成分の強度を出力信号として制御回路３５に出力する。このバンドパスフィルタ３４ｂでは、通過帯域が、低周波信号Ｆ２の周波数を含むように設定されている。
【００３５】
制御回路３５は、バンドパスフィルタ３４ａからの出力信号を受信した場合には、出力信号が変化する周期と、低周波信号Ｆ１の周期と、低周波信号Ｆ２の周期とに基づいて、バンドパスフィルタ３４ａからの出力信号全体の成分に含まれる低周波信号Ｆ１の成分と低周波信号Ｆ２の成分との比率を算出する。そして、制御回路３５は、低周波信号Ｆ１の成分の比率を最大にさせるためのフィードバック制御信号を生成して偏波制御部３１に送信する。一方、制御回路３５は、バンドパスフィルタ３４ｂからの出力信号を受信した場合には、出力信号が変化する周期と、低周波信号Ｆ１の周期と、低周波信号Ｆ２の周期とに基づいて、バンドパスフィルタ３４ｂからの出力信号全体の成分に含まれる低周波信号Ｆ１の成分と低周波信号Ｆ２の成分との比率を算出する。そして、制御回路３５は、低周波信号Ｆ２の成分の比率を最大にさせるためのフィードバック制御信号を生成して偏波制御部３１に送信する。
【００３６】
なお、制御回路３５は、偏波制御部３１にフィードバック制御信号を送信する際に、二つあるバンドパスフィルタ３４ａ，３４ｂのうち、いずれか一方のバンドパスフィルタから出力される信号に基づいてフィードバック制御信号を生成して送信することとしてもよい。この場合には、いずれか一方のバンドパスフィルタのみを備えることとしてもよい。いずれか一方のバンドパスフィルタのみを備える場合には、バンドパスフィルタとしてローパスフィルタを用いることができる。また、二つのバンドパスフィルタ３４ａ，３４ｂを備える場合であっても、低周波信号Ｆ１，Ｆ２のうち、周波数が低い方の低周波信号に対応するバンドパスフィルタについてはローパスフィルタを用いることができる。
【００３７】
図３を参照して、光受信部３３の詳細構成について説明する。図３は、実施例１における光受信部の構成図である。同図に示すように、光受信部３３は、光分岐器３３１と、光／電変換部３３２と、バンドパスフィルタ３３３と、低速フォトダイオード３３４，３３９と、位相比較器３３５と、ローパスフィルタ３３６と、電圧制御発振器（ＶＣＯ）３３７と、識別回路３３８とを有する。
【００３８】
光分岐器３３１は、偏波分離器３２によって分離された二つの成分のうちのいずれか一方の成分を光／電変換部３３２と、バンドパスフィルタ３３３と、低速フォトダイオード３３４とに分岐させる。
【００３９】
光／電変換部３３２は、入力された光信号を電気信号に変換し、この電気信号を増幅して出力する。光／電変換部３３２の構成は、採用される変調方式によって異なる。図４〜図７を参照して、各変調方式における光／電変換部３３２の構成について説明する。
【００４０】
図４は、ＮＲＺやＲＺ等の強度変調方式を採用したときの光／電変換部の構成図である。同図に示すように、光／電変換部３３２は、フォトダイオードＤと、トランスインピーダンスアンプＴとを有する。トランスインピーダンスアンプＴは、電流を電圧に変換する回路である。図５は、ＤＰＳＫを採用したときの光／電変換部の構成図である。同図に示すように、光／電変換部３３２は、遅延干渉計Ｉと、フォトダイオードＤａ，Ｄｂと、トランスインピーダンスアンプＴとを有する。遅延干渉計Ｉは、光の位相の情報を光の強度の情報に変換する回路である。図６は、ＤＱＰＳＫを採用したときの光／電変換部の構成図である。同図に示すように、光／電変換部３３２は、光分岐器Ｂと、遅延干渉計Ｉａ，Ｉｂと、フォトダイオードＤａ，Ｄｂ，Ｄｃ，Ｄｄと、トランスインピーダンスアンプＴａ，Ｔｂとを有する。図７は、コヒーレント受信機を採用したときの光／電変換部の構成図である。同図に示すように、光／電変換部３３２は、局発光源Ｓと、位相ハイブリッドＨと、フォトダイオードＤａ，Ｄｂ，Ｄｃ，Ｄｄと、トランスインピーダンスアンプＴａ，Ｔｂとを有する。位相ハイブリッドＨは、二つの入力光を合成する回路である。
【００４１】
図３に示す位相比較器３３５と、ローパスフィルタ３３６と、電圧制御発振器３３７とで、クロック再生回路を構成する。クロック再生回路は、受信した信号に同期するクロックを再生する回路である。
【００４２】
識別回路３３８は、受信した信号の内容を識別する。具体的には、例えば、受信信号の各ビットが１なのか０なのかを識別する。
【００４３】
バンドパスフィルタ３３３は、通過帯域の狭いバンドパスフィルタである。このようなバンドパスフィルタ３３３としては、例えば、ファブリーペロー共振器を用いることができる。ここで、ファブリーペロー共振器の特性は、周波数を横軸にとり透過率を縦軸にとった場合に、透過する周波数と透過しない周波数が所定の周期で繰り返し現れる。つまり、所定の周期ごとに透過率のピークが現れる。そして、この周期は調整することができる。したがって、この周期を、波長多重のシステムのチャネル間隔またはこのチャネル間隔の整数分の１に調整することで、波長多重のシステムがどのような波長で送受信する場合であっても容易に対応させることができる。
【００４４】
低速フォトダイオード３３４，３３９は、例えば、１ｋＨｚ位の遅いフォトダイオードであり、入力された光信号を電気信号に変換して出力する。
【００４５】
このように構成される光受信部３３の特徴は、偏波多重光送信機２の光送信部２１ａ，２１ｂから出力された低周波信号Ｆ１，Ｆ２の成分を含んだ信号を、偏波多重光受信機３のバンドパスフィルタ３４に対して出力し、このバンドパスフィルタ３４で低周波信号Ｆ１，Ｆ２の成分を抽出させることにある。そして、バンドパスフィルタ３４に対して出力する信号は、上述した偏波多重光送信機２の光送信部２１において設定された低周波信号Ｆの入力先ごとに異なる。以下において、低周波信号Ｆが、光送信部２１の周波数調整部２１１に入力された場合と、光送信部２１の遅延調整部２１２に入力された場合と、光送信部２１の出力強度調整部２１３に入力された場合とについて順に説明することにする。
【００４６】
最初に、低周波信号Ｆが、光送信部２１の周波数調整部２１１に入力された場合について説明する。この場合には、光受信部３３のバンドパスフィルタ３３３を通過して低速フォトダイオード３３９から出力される信号を、バンドパスフィルタ３４に対して出力する。これは以下の特性を利用したものである。偏波多重光送信機２から送信された信号は、搬送波である光の波長が低周波信号Ｆで微小に揺らされているため、あるときは長い波長で、またあるときは短い波長で揺れるという特性がある。これに対して、通過帯域の狭いバンドパスフィルタ３３３は、入力信号の波長が少しでも変わると透過率が大きく変わるという特性がある。したがってこれらの特性を利用して、偏波多重光送信機２から送信された信号をバンドパスフィルタ３３３に入力すると、この入力信号の揺れに応じてバンドパスフィルタ３３３から出力される光りの強度を変化させることができる。つまり、低周波信号Ｆの周期を強度の変わる周期として出力させることができる。したがって、このバンドパスフィルタ３３３から出力された光信号を低速フォトダイオード３３９で電流信号に変換してからバンドパスフィルタ３４に入力することで、バンドパスフィルタ３４で低周波信号Ｆの成分を抽出させることが可能となる。
【００４７】
続いて、低周波信号Ｆが、光送信部２１の遅延調整部２１２に入力された場合について説明する。この場合には、光受信部３３の位相比較器３３５から出力される信号を、バンドパスフィルタ３４に対して出力する。これは以下の特性を利用したものである。偏波多重光送信機２から送信された信号は、光の伝送タイミングが低周波信号Ｆで微小に揺らされているという特性がある。これに対して、クロック再生回路は、クロックの周波数を受信信号の周波数と同期させようとする特性がある。したがってこれらの特性を利用して、偏波多重光送信機２から送信された信号を光／電変換してクロック再生回路に入力すると、この入力信号の伝送タイミングのずれに応じて位相比較器３３５から出力される電圧信号を変動させることができる。つまり、低周波信号Ｆの成分をこの電圧信号の変動として出力させることができる。したがって、この位相比較器３３５から出力された電圧信号をバンドパスフィルタ３４に入力することで、バンドパスフィルタ３４で低周波信号Ｆの成分を抽出させることが可能となる。
【００４８】
続いて、低周波信号Ｆが、光送信部２１の出力強度調整部２１３に入力された場合について説明する。この場合には、光受信部３３の低速フォトダイオード３３４から出力される信号を、バンドパスフィルタ３４に対して出力する。これは以下の特性を利用したものである。偏波多重光送信機２から送信された信号には、搬送波である光の強度が低周波信号Ｆで微小に揺らされているという特性がある。これに対して、低速フォトダイオード３３４には、低周波成分のみを透過させるというローパスフィルタの特性がある。したがってこれらの特性を利用して、偏波多重光送信機２から送信された信号を低速フォトダイオード３３４に入力すると、この入力信号の低周波成分である低周波信号Ｆの成分を出力させることができる。したがって、この低速フォトダイオード３３４から出力された低周波成分の信号をバンドパスフィルタ３４に入力することで、バンドパスフィルタ３４で低周波信号Ｆの成分を抽出させることが可能となる。
【００４９】
上述してきたように、本実施例１の偏波多重光送信機２では、偏波多重光送信機２と偏波多重光受信機３との間で認識可能な低周波信号Ｆ１，Ｆ２を用いて、搬送波となる光の波長、伝送タイミングおよび強度のうちの少なくともいずれか一つを変調させることができ、偏波多重光受信機３では、分離された偏波成分から低周波信号Ｆ１，Ｆ２の成分を抽出させ、この成分の強度が最大になるように偏波状態を制御させながら偏波多重信号を分離させることが可能となる。したがって、簡易な構成で偏波成分を安定して分離させることができる。
【００５０】
なお、上述した実施例１では、偏波多重光送信機２の各光送信部２１ａ，２１ｂにレーザ光源２１４を設けているが、レーザ光源２１４を、各光送信部２１ａ，２１ｂで共用することとしてもよい。図８を参照して本変形例について説明する。図８は、変形例における光送信部の構成図である。実施例１と同様の構成要素には同一の符合を付しその説明を省略する。同図に示すように、レーザ光源２１４および光分岐器２３は、光送信部２１ｓの外部に設けられている。光分岐器２３は、レーザ光源２１４から出射されたレーザ光を、二つの光送信部２１ｓに分岐する。ここで、レーザ光源２１４を共用する場合には、上述した実施例１で述べた低周波信号Ｆを周波数調整部２１１に入力する態様が除外される。したがって、光送信部２１ｓは周波数調整部２１１を不要とする。
【実施例２】
【００５１】
本発明の実施例２について説明する。図９は、実施例２における偏波多重光送受信システムの構成図である。上述した実施例１では、偏波多重光送信機２において、低周波信号Ｆ１と低周波信号Ｆ２をそれぞれ光送信部２１ａと光送信部２１ｂに入力しているが、本実施例２では、一方の光送信部２１ａにのみ低周波信号である固定波形信号Ｆ３を入力する点に特徴がある。なお、実施例１と同様の構成要素には同一の符合を付しその説明を省略する。
【００５２】
実施例２における偏波多重光送信機２ｓは、実施例１の偏波多重光送信機２で用いられている低周波発生器２０ａ，２０ｂの代わりに、固定波形発生器２４を用いる点で実施例１における偏波多重光送信機２の構成と異なる。
【００５３】
固定波形発生器２４は、固定波形信号Ｆ３を光送信部２１ａに送信する。図１０は、固定波形信号のパターンを示す図である。同図に示すように、固定波形発生器２４から出力される固定波形信号Ｆ３は、所定の周期Ｘを有するパイロット信号が連続して出力されている。
【００５４】
このような固定波形信号Ｆ３を受信した光送信部２１ａは、上述した実施例１における光送信部２１と同様に、光送信部２１の周波数調整部２１１、遅延調整部２１２および出力強度調整部２１３のうちの少なくともいずれか一つに入力される。これにより、搬送波である光の波長、伝送タイミング、強度のうちのいずれかが固定波形信号Ｆ３で微小に揺らされて変動することになる。
【００５５】
一方、光送信部２１ｂには、固定波形信号Ｆ３が入力されない。したがって、光送信部２１ｂは、入力データ信号ＩＤ２に応じて、搬送波である光の位相、強度、周波数のいずれかを変調して出力することになる。
【００５６】
図９に示すように、本実施例２における偏波多重光受信機３ｓは、実施例１の偏波多重光受信機３で用いられているバンドパスフィルタ３４ａ，３４ｂの代わりに、乗算器３６ａ，３６ｂと固定波形発生器２４とを用いる点で実施例１における偏波多重光受信機３の構成と異なる。
【００５７】
乗算器３６ａは、光受信部３３ａから出力される信号と、固定波形発生器２４から出力される固定波形信号Ｆ３とを乗算する。乗算器３６ｂは、光受信部３３ｂから出力される信号と、固定波形発生器２４から出力される固定波形信号Ｆ３を乗算する。
【００５８】
ここで、二つの信号を乗算することで、二つの信号の相関関係を判定することができる。つまり、二つの信号に含まれる成分が同一であれば、乗算値が最大となり相関関係が最も高いと判定できる。一方、二つの信号に同じ成分が全く含まれていなければ、乗算値が最小となり相関関係が最も低いと判定できる。
【００５９】
本実施例２では、二つの信号に含まれる固定波形信号Ｆ３の成分を用いて相関関係を判定する。つまり、光受信部３３ａ，３３ｂから出力される信号に固定波形信号Ｆ３の成分が多く含まれているほど、乗算器３６ａ，３６ｂから出力される信号の値が大きくなり、相関関係が高いと判定する。一方、光受信部３３ａ，３３ｂから出力される信号に固定波形信号Ｆ３の成分が含まれていないほど、乗算器３６ａ，３６ｂから出力される信号の値が小さくなり、相関関係が低いと判定する。
【００６０】
本実施例２における光受信部３３ａには、固定波形信号Ｆ３が入力されている光送信部２１ａから送信された全ての信号が入力されることが望ましい。したがって、乗算器３６ａから出力される信号の値が最大となるように制御することが望ましい。一方、本実施例２における光受信部３３ｂには、固定波形信号Ｆ３が入力されていない光送信部２１ｂから送信された全ての信号が入力されることが望ましい。したがって、乗算器３６ｂから出力される信号の値が最小となるように制御することが望ましい。
【００６１】
本実施例２における制御回路３５ｓは、乗算器３６ａから出力される信号の値を最大にさせるためのフィードバック制御信号を生成して偏波制御部３１に送信する。また、制御回路３５ｓは、乗算器３６ｂから出力される信号の値を最小にさせるためのフィードバック制御信号を生成して偏波制御部３１に送信する。これにより、偏波多重信号を安定して分離させることができる。
【００６２】
上述してきたように、本実施例２の偏波多重光送信機２ｓでは、偏波多重光送信機２ｓと偏波多重光受信機３ｓとの間で認識可能な固定波形信号Ｆ３を用いて、搬送波となる光の波長、伝送タイミングおよび強度のうちの少なくともいずれか一つを変調させることができ、偏波多重光受信機３ｓでは、分離された偏波成分から固定波形信号Ｆ３の成分を抽出させ、この成分の強度が最大または最小になるように偏波状態を制御させながら偏波多重信号を分離させることが可能となる。したがって、簡易な構成で偏波成分を安定して分離させることができる。
【実施例３】
【００６３】
本発明の実施例３について説明する。図１１は、実施例３における偏波多重光送受信システムの構成図である。上述した実施例１では、偏波多重光送信機２において、低周波信号Ｆ１と低周波信号Ｆ２をそれぞれ光送信部２１ａと光送信部２１ｂに入力しているが、本実施例３では、低周波信号を入力しない点に特徴がある。なお、実施例１と同様の構成要素には同一の符合を付しその説明を省略する。
【００６４】
実施例３における偏波多重光送信機２ｔは、実施例１の偏波多重光送信機２で用いられている低周波発生器２０ａ，２０ｂを有していない点で実施例１における偏波多重光送信機２の構成と異なる。これにより、光送信部２１ａ，２１ｂは、入力データ信号ＩＤ１，ＩＤ２に応じて、搬送波である光の位相、強度、周波数のいずれかを変調して出力することになる。
【００６５】
本実施例３における偏波多重光受信機３ｔは、実施例１の偏波多重光受信機３で用いられているバンドパスフィルタ３４ａ，３４ｂの代わりに乗算器３７とローパスフィルタ３８を用いる点で実施例１における偏波多重光受信機３の構成と異なる。
【００６６】
乗算器３７およびローパスフィルタ３８は、二つの光受信部３３ｔａ，３３ｔｂからそれぞれ出力される信号を用いて、それぞれの信号間の相関値を算出する。
【００６７】
ここで、光受信部３３ｔａから出力される信号は、光送信部２１ａから送信された信号であり、光受信部３３ｔｂから出力される信号は、光送信部２１ｂから送信された信号であることが望ましい。また、光送信部２１ａから送信された信号と、光送信部２１ｂから送信された信号は、全く別個のデータを含む信号である。したがって、光受信部３３ｔａから出力される信号と、光受信部３３ｔｂから出力される信号とを乗算して平均して求められる相関値が最小になることが望ましい。なお、本実施例３では、相関期待値が大きくなるほど、二つの信号に共通の成分がより多く含まれることになるため、偏波多重信号の分離がより不安定になる。
【００６８】
本実施例３における制御回路３５ｔは、ローパスフィルタ３８から出力される信号の値を最小にさせるためのフィードバック制御信号を生成して偏波制御部３１に送信する。これにより、偏波多重信号を安定して分離させることができる。
【００６９】
図１２は、実施例３における光受信部の構成図である。同図に示すように、光受信部３３ｔは、光／電変換部３３２と、位相比較器３３５と、ローパスフィルタ３３６と、電圧制御発振器３３７と、識別回路３３８と、ローパスフィルタ３３Ｆとを有する。なお、ローパスフィルタ３３Ｆ以外の各構成要素は、実施例１におけるそれぞれの構成要素と同様であるため、その説明は省略する。
【００７０】
ローパスフィルタ３３Ｆは、光／電変換部３３２から出力された信号に含まれる成分のうち、低周波の成分だけを抽出して出力する。ローパスフィルタ３３Ｆを通してから出力することによって、光／電変換部３３２から出力された信号に含まれる成分の一部のみを用いてこれ以降の処理を実行させることができる。これにより、回路構成を簡易にすることができ、コストを削減させることができる。一方、このローパスフィルタ３３Ｆを省略することもできる。この場合には、光／電変換部３３２から出力された信号に含まれる全ての成分を用いてこれ以降の処理を実行させることができるため、処理精度を向上させることができる。
【００７１】
上述してきたように、本実施例３の偏波多重光送信機３ｔでは、偏波多重光送信機２ｔによって送信された偏波多重信号から、直交する二つの偏波成分をそれぞれ抽出して分離し、この分離したそれぞれの偏波成分に対応する信号間の相関値が最小になるように偏波状態を制御させながら偏波多重信号を分離させることが可能となる。したがって、簡易な構成で偏波成分を安定して分離させることができる。
【００７２】
以上の各実施例を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【００７３】
（付記１）第一の入力信号に基づいて変調した光を出力する第一の光送信手段と、
前記第一の入力信号とは異なる第二の入力信号に基づいて変調した光を出力する第二の光送信手段と、
前記第一の光送信手段によって出力された光と前記第二の光送信手段によって出力された光とを互いに直交する偏波状態で合成して偏波多重信号を生成し、当該偏波多重信号を外部に送信する偏波多重手段と、
所定のパイロット信号を発生させる信号発生手段と、を備え、
前記第一の光送信手段と前記第二の光送信手段のうちの少なくとも一方は、前記信号発生手段によって発生された前記パイロット信号を用いて、搬送波となる光の波長、伝送タイミングおよび強度のうちの少なくともいずれか一つを変調する
ことを特徴とする偏波多重光送信機。
【００７４】
（付記２）前記パイロット信号の占有する周波数帯域の上限は、前記第一の入力信号および前記第二の入力信号の変調速度の１００分の１以下の値となる周波数であることを特徴とする付記１に記載の偏波多重光送信機。
【００７５】
（付記３）前記搬送波となる光を出力する光源と、
前記光源によって出力された光を分岐する光分岐手段と、をさらに備え、
前記第一の光送信手段および第二の光送信手段は、前記光分岐手段によって分岐された光を搬送波として用いることを特徴とする付記１または２に記載の偏波多重光送信機。
【００７６】
（付記４）外部から受信した偏波多重信号の偏波状態を制御する偏波制御手段と、
前記偏波制御手段によって偏波状態が制御された前記偏波多重信号から、直交する二つの偏波成分をそれぞれ抽出して分離する偏波分離手段と、
前記偏波分離手段によって分離された二つの偏波成分のうちの一方の偏波成分を受信し、当該偏波成分に基づいて第一の入力信号を再生して外部に送信する第一の光受信手段と、
前記偏波分離手段によって分離された二つの偏波成分のうちの他方の偏波成分を受信し、当該偏波成分に基づいて前記第一の入力信号とは異なる第二の入力信号を再生して外部に送信する第二の光受信手段と、
前記第一の光受信手段によって受信された偏波成分と前記第二の光受信手段によって受信された偏波成分のうちの少なくとも一方の偏波成分に対応する信号から所定のパイロット信号の成分を抽出し、当該パイロット信号の成分の強度を出力する抽出手段と、
前記抽出手段によって出力された前記強度を最大または最小にさせるための制御信号を生成する制御手段と、を備え、
前記偏波制御手段は、前記制御手段によって生成された前記制御信号に基づいて前記偏波多重信号の偏波状態を制御する
ことを特徴とする偏波多重光受信機。
【００７７】
（付記５）前記パイロット信号の占有する周波数帯域の上限は、前記第一の入力信号および前記第二の入力信号の変調速度の１００分の１以下の値となる周波数であることを特徴とする付記４に記載の偏波多重光受信機。
【００７８】
（付記６）前記抽出手段は、前記パイロット信号の占有する周波数帯域が通過するように設計された帯域通過フィルタまたは低域通過フィルタであることを特徴とする付記４または５に記載の偏波多重光受信機。
【００７９】
（付記７）外部から受信した偏波多重信号の偏波状態を制御する偏波制御手段と、
前記偏波制御手段によって偏波状態が制御された前記偏波多重信号から、直交する二つの偏波成分をそれぞれ抽出して分離する偏波分離手段と、
前記偏波分離手段によって分離された二つの偏波成分のうちの一方の偏波成分を受信し、当該偏波成分に基づいて第一の入力信号を再生して外部に送信する第一の光受信手段と、
前記偏波分離手段によって分離された二つの偏波成分のうちの他方の偏波成分を受信し、当該偏波成分に基づいて前記第一の入力信号とは異なる第二の入力信号を再生して外部に送信する第二の光受信手段と、
前記第一の光受信手段によって受信された偏波成分に対応する信号と前記第二の光受信手段によって受信された偏波成分に対応する信号との間の相関値を算出する相関算出手段と、
前記相関算出手段によって算出される前記相関値を最小にさせるための制御信号を生成する制御手段と、を備え、
前記偏波制御手段は、前記制御手段によって生成された前記制御信号に基づいて前記偏波多重信号の偏波状態を制御する
ことを特徴とする偏波多重光受信機。
【００８０】
（付記８）偏波多重光送信機と偏波多重光受信機とを有する偏波多重光送受信システムであって、
前記偏波多重光送信機は、
第一の入力信号に基づいて変調した光を出力する第一の光送信手段と、
前記第一の入力信号とは異なる第二の入力信号に基づいて変調した光を出力する第二の光送信手段と、
前記第一の光送信手段によって出力された光と前記第二の光送信手段によって出力された光とを互いに直交する偏波状態で合成して偏波多重信号を生成し、当該偏波多重信号を前記偏波多重光受信機に送信する偏波多重手段と、
所定のパイロット信号を発生させる信号発生手段と、を備え、
前記第一の光送信手段と前記第二の光送信手段のうちの少なくとも一方は、前記信号発生手段によって発生された前記パイロット信号を用いて、前記搬送波となる光の波長、伝送タイミングおよび強度のうちの少なくともいずれか一つを変調し、
前記偏波多重光受信機は、
前記偏波多重光送信機から送信された前記偏波多重信号を受信して当該偏波多重信号の偏波状態を制御する偏波制御手段と、
前記偏波制御手段によって偏波状態が制御された前記偏波多重信号から、直交する二つの偏波成分をそれぞれ抽出して分離する偏波分離手段と、
前記偏波分離手段によって分離された二つの偏波成分のうちの一方の偏波成分を受信し、当該偏波成分に基づいて第一の入力信号を再生して外部に送信する第一の光受信手段と、
前記偏波分離手段によって分離された二つの偏波成分のうちの他方の偏波成分を受信し、当該偏波成分に基づいて前記第一の入力信号とは異なる第二の入力信号を再生して外部に送信する第二の光受信手段と、
前記第一の光受信手段によって受信された偏波成分と前記第二の光受信手段によって受信された偏波成分のうちの少なくとも一方の偏波成分に対応する信号から所定のパイロット信号の成分を抽出し、当該パイロット信号の成分の強度を出力する抽出手段と、
前記抽出手段によって出力された前記強度を最大または最小にさせるための制御信号を生成する制御手段と、を備え、
前記偏波制御手段は、前記制御手段によって生成された前記制御信号に基づいて前記偏波多重信号の偏波状態を制御する
ことを特徴とする偏波多重光送受信システム。
【００８１】
（付記９）前記パイロット信号の占有する周波数帯域の上限は、前記第一の入力信号および前記第二の入力信号の変調速度の１００分の１以下の値となる周波数であることを特徴とする付記８に記載の偏波多重光送受信システム。
【００８２】
（付記１０）前記偏波多重光送信機は、
前記搬送波となる光を出力する光源と、
前記光源によって出力された光を分岐する光分岐手段と、をさらに備え、
前記第一の光送信手段および第二の光送信手段は、前記光分岐手段によって分岐された光を搬送波として用いることを特徴とする付記８または９に記載の偏波多重光送受信システム。
【００８３】
（付記１１）前記抽出手段は、前記パイロット信号の占有する周波数帯域が通過するように設計設定された帯域通過フィルタまたは低域通過フィルタであることを特徴とする付記８〜１０のいずれか１つに記載の偏波多重光送受信システム。
【００８４】
（付記１２）偏波多重光送信機と偏波多重光受信機とを有する偏波多重光送受信システムの制御方法であって、
前記偏波多重光送信機が、
第一の入力信号に基づいて変調した光を出力する第一の光送信工程と、
前記第一の入力信号とは異なる第二の入力信号に基づいて変調した光を出力する第二の光送信工程と、
前記第一の光送信工程において出力された光と前記第二の光送信工程において出力された光とを互いに直交する偏波状態で合成して偏波多重信号を生成し、当該偏波多重信号を前記偏波多重光受信機に送信する偏波多重工程と、
所定のパイロット信号を発生させる信号発生工程と、を含み、
前記第一の光送信工程と前記第二の光送信工程のうちの少なくとも一方は、前記信号発生工程において発生された前記パイロット信号を用いて、前記搬送波となる光の波長、伝送タイミングおよび強度のうちの少なくともいずれか一つを変調し、
前記偏波多重光受信機が、
前記偏波多重光送信機から送信された前記偏波多重信号を受信して当該偏波多重信号の偏波状態を制御する偏波制御工程と、
前記偏波制御工程において偏波状態が制御された前記偏波多重信号から、直交する二つの偏波成分をそれぞれ抽出して分離する偏波分離工程と、
前記偏波分離工程において分離された二つの偏波成分のうちの一方の偏波成分を受信し、当該偏波成分に基づいて第一の入力信号を再生して外部に送信する第一の光受信工程と、
前記偏波分離工程において分離された二つの偏波成分のうちの他方の偏波成分を受信し、当該偏波成分に基づいて前記第一の入力信号とは異なる第二の入力信号を再生して外部に送信する第二の光受信工程と、
前記第一の光受信工程において受信された偏波成分と前記第二の光受信工程において受信された偏波成分のうちの少なくとも一方の偏波成分に対応する信号から所定のパイロット信号の成分を抽出し、当該パイロット信号の成分の強度を出力する抽出工程と、
前記抽出工程において出力された前記強度を最大または最小にさせるための制御信号を生成する制御工程と、を含み、
前記偏波制御工程は、前記制御工程において生成された前記制御信号に基づいて前記偏波多重信号の偏波状態を制御する
ことを特徴とする偏波多重光送受信システムの制御方法。
【００８５】
（付記１３）前記パイロット信号の占有する周波数帯域の上限は、前記第一の入力信号および前記第二の入力信号の変調速度の１００分の１以下の値となる周波数であることを特徴とする付記１２に記載の偏波多重光送受信システムの制御方法。
【００８６】
（付記１４）前記偏波多重光送信機が、
前記搬送波となる光を出力する光源によって出力された光を分岐する光分岐工程をさらに含み、
前記第一の光送信工程および第二の光送信工程は、前記光分岐工程において分岐された光を搬送波として用いることを特徴とする付記１２または１３に記載の偏波多重光送受信システムの制御方法。
【００８７】
（付記１５）前記抽出工程は、前記パイロット信号の占有する周波数帯域が通過するように設計された帯域通過フィルタまたは低域通過フィルタであることを特徴とする付記１２〜１４のいずれか１つに記載の偏波多重光送受信システムの制御方法。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
以上のように、本発明にかかる偏波多重光送信機、偏波多重光受信機、偏波多重光送受信システムおよび偏波多重光送受信システムの制御方法は、偏波多重を用いた伝送に有用であり、特に、偏波成分を安定して分離させることに適している。
【符号の説明】
【００８９】
１ 偏波多重光送受信システム
２ 偏波多重光送信機
３ 偏波多重光受信機
２０ 低周波発生器
２１ 光送信部
２２ 偏波多重器
２３ 光分岐器
２４ 固定波形発生器
３１ 偏波制御部
３２ 偏波分離器
３３ 光受信部
３４ バンドパスフィルタ
３５ 制御回路
３６ 乗算器
３７ 乗算器
３８ ローパスフィルタ
２１１ 周波数調整部
２１２ 遅延調整部
２１３ 出力強度調整部
２１４ レーザ光源
２１５ 光変調器
２１６ 増幅／減衰器
２１７ 可変遅延器
２１８ 駆動増幅器
３３１ 光分岐器
３３２ 光／電変換部
３３３ バンドパスフィルタ
３３４，３３９ 低速フォトダイオード
３３５ 位相比較器
３３６ ローパスフィルタ
３３７ 電圧制御発振器
３３８ 識別回路
３３Ｆ ローパスフィルタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から受信した偏波多重信号の偏波状態を制御する偏波制御手段と、
前記偏波制御手段によって偏波状態が制御された前記偏波多重信号から、直交する二つの偏波成分をそれぞれ抽出して分離する偏波分離手段と、
前記偏波分離手段によって分離された二つの偏波成分のうちの一方の偏波成分を受信し、当該偏波成分に基づいて第一の入力信号を再生して外部に送信する第一の光受信手段と、
前記偏波分離手段によって分離された二つの偏波成分のうちの他方の偏波成分を受信し、当該偏波成分に基づいて前記第一の入力信号とは異なる第二の入力信号を再生して外部に送信する第二の光受信手段と、
前記第一の光受信手段によって受信された偏波成分に対応する信号と前記第二の光受信手段によって受信された偏波成分に対応する信号との間の相関値を算出する相関算出手段と、
前記相関算出手段によって算出される前記相関値を最小にさせるための制御信号を生成する制御手段と、を備え、
前記偏波制御手段は、前記制御手段によって生成された前記制御信号に基づいて前記偏波多重信号の偏波状態を制御する
ことを特徴とする偏波多重光受信機。
【請求項１】
外部から受信した偏波多重信号の偏波状態を制御する偏波制御手段と、
前記偏波制御手段によって偏波状態が制御された前記偏波多重信号から、直交する二つの偏波成分をそれぞれ抽出して分離する偏波分離手段と、
前記偏波分離手段によって分離された二つの偏波成分のうちの一方の偏波成分を受信し、当該偏波成分に基づいて第一の入力信号を再生して外部に送信する第一の光受信手段と、
前記偏波分離手段によって分離された二つの偏波成分のうちの他方の偏波成分を受信し、当該偏波成分に基づいて前記第一の入力信号とは異なる第二の入力信号を再生して外部に送信する第二の光受信手段と、
前記第一の光受信手段によって受信された偏波成分に対応する信号と前記第二の光受信手段によって受信された偏波成分に対応する信号との間の相関値を算出する相関算出手段と、
前記相関算出手段によって算出される前記相関値を最小にさせるための制御信号を生成する制御手段と、を備え、
前記偏波制御手段は、前記制御手段によって生成された前記制御信号に基づいて前記偏波多重信号の偏波状態を制御する
ことを特徴とする偏波多重光受信機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１１００２４（Ｐ２０１２−１１００２４Ａ）
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−９１７２（Ｐ２０１２−９１７２）
【出願日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【分割の表示】特願２００８−４５２００（Ｐ２００８−４５２００）の分割
【原出願日】平成２０年２月２６日（２００８．２．２６）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１８年度、独立行政法人情報通信研究機構、「λユーティリティ技術の研究開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【分割の表示】特願２００８−４５２００（Ｐ２００８−４５２００）の分割
【原出願日】平成２０年２月２６日（２００８．２．２６）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１８年度、独立行政法人情報通信研究機構、「λユーティリティ技術の研究開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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