光信号送信装置および偏波多重光信号の制御方法
【課題】伝送特性の良好な偏波多重光信号を送信する光信号送信装置を提供する。
【解決手段】第１、第２の変調部は、それぞれ、１組の光パスに位相差を与える第１、第２の位相シフト部を備え、第１、第２の光変調信号を生成する。結合部は、第１、第２の光変調信号を結合して偏波多重光信号を生成する。第１、第２の変調部がそれぞれ第１、第２の制御データ信号により駆動されるとき、位相制御部は、第１、第２の位相シフト部による位相差をそれぞれＡ−Δφ、Ａ＋Δφに制御し、パワー制御部は、偏波多重光信号のＡＣ成分に基づいて第１、第２の変調部の少なくとも一方を制御する。第１の制御データ信号のデータパターンは第２の制御データ信号と同じであるか、或いは、第２の制御データ信号の逆相と同じである。
【解決手段】第１、第２の変調部は、それぞれ、１組の光パスに位相差を与える第１、第２の位相シフト部を備え、第１、第２の光変調信号を生成する。結合部は、第１、第２の光変調信号を結合して偏波多重光信号を生成する。第１、第２の変調部がそれぞれ第１、第２の制御データ信号により駆動されるとき、位相制御部は、第１、第２の位相シフト部による位相差をそれぞれＡ−Δφ、Ａ＋Δφに制御し、パワー制御部は、偏波多重光信号のＡＣ成分に基づいて第１、第２の変調部の少なくとも一方を制御する。第１の制御データ信号のデータパターンは第２の制御データ信号と同じであるか、或いは、第２の制御データ信号の逆相と同じである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号送信装置および偏波多重光信号の制御方法に係わり、例えば、偏波多重伝送システムにおいて使用される光信号送信装置に適用可能である。
【背景技術】
【０００２】
40Gbit/sを超える超高速光伝送システム（例えば、100Gbit/s）の実現の要求は急速に高まってきている。このため、無線システムに適用されている多値変調方式（例えば、４値の位相変調を用いるＱＰＳＫ変調方式）を適用した光伝送システムの実用化に向けた開発が進められている。しかし、伝送信号速度の高速化に伴い、電気信号回路の実現性に係わる課題、光伝送信号の劣化に係わる課題（光フィルタによる伝送信号スペクトル劣化、波長分散や光雑音の累積による信号劣化など）の解決は、ますます困難になる。
【０００３】
これらの課題を解決する技術の１つとして、光偏波多重が注目されている。偏波多重光信号は、例えば、図１（ａ）に示す光信号送信装置により生成される。この光信号送信装置は、光源（ＬＤ）、１組の変調器、偏波ビーム結合器（ＰＢＣ）を備える。光源から出力される連続光は、分岐されて１組の変調器に導かれる。１組の変調器は、それぞれデータ信号で連続光を変調し、１組の光変調信号を生成する。そして、偏波ビーム結合器は、１組の光変調信号を結合して図１（ｂ）に示す偏波多重光信号を生成する。すなわち、偏波多重では、同一波長の互いに直交する２つの偏波（Ｘ偏波、Ｙ偏波）を利用して、２つのデータストリームが伝送される。
【０００４】
このため、偏波多重技術では、変調速度が２分の１になり、電気信号生成回路の特性向上、低コスト化、小型化、低消費電力化が実現される。また、光伝送路上での分散等の品質劣化要因による影響が低減され、光伝送システム全体として特性が向上する。なお、特許文献１〜３には、偏波多重技術を用いた伝送システムが開示されている。また、関連する技術として特許文献４、５に記載の構成が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−２４７３１号公報
【特許文献２】特開２００２−３４４４２６号公報
【特許文献３】特開２００８−１７２７９９号公報
【特許文献４】特開２００９−６３８３５号公報
【特許文献５】特開２００８−１７２７１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
偏波多重光信号を生成する光信号送信装置においては、図１（ａ）に示すように、各偏波信号に対して変調器が設けられる。このため、変調器間での特性（例えば、ＬＮ変調器の損失）のばらつき、光分岐部および／または光結合部の特性のばらつき等により、出力信号中の偏波間で光パワーに差が発生することがある。そして、偏波間で光パワーが異なると、伝送信号の特性が劣化してしまう。
【０００７】
本発明の課題は、伝送特性の良好な偏波多重光信号を送信する光信号送信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の１つの態様の光信号送信装置は、１組の光パスおよび前記１組の光パスに位相差を与える第１の位相シフト部を備え、第１の光変調信号を生成する第１の変調部と、１組の光パスおよび前記１組の光パスに位相差を与える第２の位相シフト部を備え、第２の光変調信号を生成する第２の変調部と、前記第１および第２の光変調信号を結合して偏波多重光信号を生成する結合部と、前記第１および第２の変調部がそれぞれ第１および第２の制御データ信号により駆動されるときに、前記第１の位相シフト部による位相差をＡ−Δφに制御すると共に、前記第２の位相シフト部による位相差をＡ＋Δφに制御する位相制御部と、前記第１および第２の変調部がそれぞれ前記第１および第２の制御データ信号により駆動されるときに、前記偏波多重光信号のＡＣ成分に基づいて、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御するパワー制御部、を有する。前記第１の制御データ信号のデータパターンは、前記第２の制御データ信号と同じであるか、或いは、前記第２の制御データ信号の逆相と同じである。
【０００９】
本発明の１つの態様の偏波多重光信号の制御方法は、１組の光パスおよび前記１組の光パスに位相差を与える第１の位相シフト部を備え、第１の光変調信号を生成する第１の変調部と、１組の光パスおよび前記１組の光パスに位相差を与える第２の位相シフト部を備え、第２の光変調信号を生成する第２の変調部と、前記第１および第２の光変調信号を結合して偏波多重光信号を生成する結合部、を有する光信号送信装置において使用される。第１の期間に、前記第１の位相シフト部による位相差をＡ−Δφに制御すると共に、前記第２の位相シフト部による位相差をＡ＋Δφに制御し、前記第１および第２の変調部の駆動信号としてそれぞれ第１および第２の制御データ信号を生成し、前記偏波多重光信号のＡＣ成分が最小化されるように前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御するための第１の制御パラメータを生成し、前記第１および第２の光変調信号の光パワーが互いにほぼ同じになるように前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御するための第２の制御パラメータを生成する。ここで、前記第１の制御データ信号のデータパターンは、前記第２の制御データ信号と同じであるか、或いは、前記第２の制御データ信号の逆相と同じである。第２の期間に、前記第１および第２の位相シフト部による位相差をそれぞれ前記Ａに制御し、前記第１および第２の変調部の駆動信号としてそれぞれ第１および第２の送信データ信号を生成し、前記第１の制御パラメータと前記第２の制御パラメータとの誤差に基づいて前記第２の制御パラメータを補正し、その補正された第２の制御パラメータで前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御する。
【００１０】
本発明の他の態様の偏波多重光信号の制御方法は、第１の光変調信号を生成する第１の変調部と、第２の光変調信号を生成する第２の変調部と、前記第１および第２の光変調信号を結合して偏波多重光信号を生成する結合部、を有する光信号送信装置において使用される。第１の期間に、前記第１の変調部を消光したときに得られる前記偏波多重光信号の光パワーと前記第２の変調部を消光したときに得られる前記偏波多重光信号の光パワーとの差分をほぼゼロにするように、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御するための第１の制御パラメータを生成し、前記第１の光変調信号の光パワーおよび前記第２の光変調信号の光パワーが互いにほぼ同じになるように、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御するための第２の制御パラメータを生成する。第２の期間に、前記第１の制御パラメータと前記第２の制御パラメータとの誤差に基づいて前記第２の制御パラメータを補正し、その補正された第２の制御パラメータで前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御する。
【発明の効果】
【００１１】
本出願において開示される構成または方法によれば、伝送特性の良好な偏波多重光信号を送信することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】偏波多重について説明する図である。
【図２】実施形態の光信号送信装置の構成を示す図である。
【図３】光信号送信装置の第１の実施例を示す図である。
【図４】ＬＮ変調器の動作を説明する図である。
【図５】第１の実施例におけるパワー差とモニタ信号の関係を示すシミュレーション結果（Δφ＝９０度）である。
【図６】第１の実施例におけるパワー差とモニタ信号の関係を示すシミュレーション結果（Δφ＝４５度）である。
【図７】第１の実施例におけるパワー差とモニタ信号の関係を示すシミュレーション結果（ランダムデータ入力）である。
【図８】光信号送信装置の第２の実施例を示す図である。
【図９】第２の実施例におけるパワー差とモニタ信号の関係を示すシミュレーション結果（Δφ＝９０度）である。
【図１０】第２の実施例におけるパワー差とモニタ信号の関係を示すシミュレーション結果（Δφ＝４５度）である。
【図１１】光信号送信装置の第３の実施例を示す図である。
【図１２】光信号送信装置の第４の実施例を示す図である。
【図１３】駆動データが互いに逆相である場合のＬＮ変調器の入出力を説明する図である。
【図１４】位相シフト部を制御する方法を説明する図（その１）である。
【図１５】位相シフト部を制御する方法を説明する図（その２）である。
【図１６】位相シフト部を制御する方法を説明する図（その３）である。
【図１７】オンライン制御を行う光信号送信装置の構成を示す図である。
【図１８】図１７に示す制御部の動作を示すフローチャートである。
【図１９】他の実施形態の光信号送信装置の構成を示す図である。
【図２０】図１９に示す制御部の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図２は、実施形態の光信号送信装置の構成を示す図である。実施形態の光信号送信装置は、第１および第２の光変調信号を結合することにより得られる偏波多重光信号を送信する。偏波多重光信号は、互いに直交するＸ偏波およびＹ偏波を利用して受信局へデータを伝送する。ここで、Ｘ偏波およびＹ偏波のパワーが互いに異なっていると、偏波多重光信号の特性が劣化する。したがって、実施形態の光信号送信装置においては、Ｘ偏波およびＹ偏波のパワー差を小さく（望ましくは、最小化）するための制御が行われる。
【００１４】
光源（ＬＤ）１は、例えばレーザーダイオードであり、所定の周波数の光信号を生成する。この光信号は、例えば連続光（ＣＷ：Continuous Wave）であり、例えば光スプリッタにより分岐されて変調器１０、２０に導かれる。
【００１５】
変調器１０、２０は、この実施例では、それぞれ、駆動電圧に応じて出力光のパワーが周期的に変化する変調器（例えば、マッハツェンダ型のＬＮ変調器）である。ここで、変調器１０は、１組の光パスおよびその１組の光パスに位相差を与える位相シフト部１１を備える。そして、変調器１０は、データＸに従って入力光信号を変調して光変調信号Ｘを生成する。同様に、変調器２０は、１組の光パスおよびその１組の光パスに位相差を与える位相シフト部２１を備える。そして、変調器２０は、データＹに従って入力光信号を変調して光変調信号Ｙを生成する。
【００１６】
駆動部１２は、データＸを表す駆動電圧信号を生成して変調器１０に与え、駆動部２２は、データＹを表す駆動電圧信号を生成して変調器２０に与える。また、変調器１０、２０は、それぞれ、ＬＮ変調器の動作点（すなわち、バイアス）を制御するために、不図示のバイアス回路を備える。バイアス回路は、例えば、ＡＢＣ（Auto Bias Control）回路である。ＡＢＣ回路は、例えば、対応するＬＮ変調器に対して低周波電圧信号を印加し、変調器１０、２０の出力光に含まれる低周波成分に基づいて、対応するＬＮ変調器の動作点の位置（すなわち、ＤＣバイアス電圧）を調整する。
【００１７】
なお、この明細書においては、光変調器の一例としてＬＮ変調器を記載しているが、これに限定されるものではない。すなわち、光変調器は、ＬＮ変調器に限定されるものではなく、電気光学材料を用いた変調器、例えば、ＩｎＰ等の半導体材料で構成される変調器であってもよい。
【００１８】
光アッテネータ１３、２３は、それぞれ光変調信号Ｘ、Ｙのパワーを調整する。なお、光アッテネータ１３、２３は、必須の構成要素ではない。また、光アッテネータ１３、２３は、変調器１０、２０の入力側に設けられてもよいし、変調器１０、２０の内部に設けられてもよいし、変調器１０、２０の出力側に設けられてもよい。
【００１９】
上記構成において、光変調信号Ｘを生成する変調部は、変調器１０、駆動部１２、不図示のバイアス回路、光アッテネータ１３を含むようにしてもよい。同様に、光変調信号Ｙを生成する変調部は、変調器２０、駆動部２２、不図示のバイアス回路、光アッテネータ２３を含むようにしてもよい。
【００２０】
偏波ビーム結合器（ＰＢＣ：Polarization Beam Combiner）３１は、光変調信号Ｘおよび光変調信号Ｙを偏波多重して偏波多重光信号を生成する。ここで、偏波多重においては、図１（ｂ）に示すように、互いに直交するＸ偏波およびＹ偏波が使用される。すなわち、Ｘ偏波を利用して光変調信号Ｘが伝搬され、Ｙ偏波を利用して光変調信号Ｙが伝搬される。
【００２１】
上記構成において、光信号送信装置がデータを送信するときは、位相シフト部１１、２１は、変調方式に応じて決まる位相を生成するように制御される。例えば、ＱＰＳＫ（ＤＱＰＳＫを含む）では、位相シフト部１１、２１の位相φは、いずれもπ／２に制御される。また、データ生成部４０は、送信データＸ、Ｙを生成する。そして、送信データＸ、ＹがそれぞれデータＸ、Ｙとして変調器１０、２０に与えられると、光変調信号Ｘ、Ｙが生成され、それらの光変調信号Ｘ、Ｙを伝送する偏波多重光信号が出力される。
【００２２】
実施形態の光信号送信装置は、Ｘ偏波およびＹ偏波のパワー差をゼロまたはほぼゼロに制御するために、以下の制御系を備える。すなわち、受光器（ＰＤ）５１は、光スプリッタにより分岐された偏波多重光信号を電気信号に変換する。ＡＣ成分抽出器５２は、受光器５１により得られる電気信号からＡＣ成分を抽出する（或いは、ＤＣ成分を除去する）。ローパスフィルタ５３は、上記電気信号からデータＸ、Ｙのシンボル周波数成分を除去する。ＡＣ成分パワー検出部５４は、ローパスフィルタ５３によりフィルタリングされた電気信号のＡＣ成分パワーを検出し、その検出結果をモニタ信号として出力する。制御部５５は、偏波多重光信号のＡＣ成分パワーを表すモニタ信号に基づいて、少なくとも一方の変調部（変調器、駆動部、バイアス回路、光アッテネータ）を制御する。なお、図２に示す例では、受光器５１とＡＣ成分パワー検出部５４との間にローパスフィルタ５３が設けられているが、このローパスフィルタ５３の代わりに変調速度に対して十分に低い帯域を有する電気回路が設けられるようにしてもよい。
【００２３】
Ｘ偏波およびＹ偏波のパワーバランスを調整する際には、制御データ生成部４１は、制御データＸ、Ｙを生成する。ここで、制御データＸのデータパターンは、制御データＹのデータパターンと同じである。生成された制御データＸ、Ｙは、それぞれデータＸ、Ｙとして駆動部１２、２２を介して変調器１０、２０に与えられる。すなわち、変調器１０、２０は、互いに同じ制御データで駆動される。
【００２４】
また、Ｘ偏波およびＹ偏波のパワーバランスを調整する際には、位相制御部５６は、位相シフト部１１、２１の位相を、それぞれ「Ａ−Δφ」「Ａ＋Δφ」に制御する。すなわち、変調器１０の１組の光パスに対して位相差Ａ−Δφが与えられ、変調器２０の１組の光パスに対して位相差Ａ＋Δφが与えられる。ここで、「Ａ」は、データ送信時の最適位相であり、例えば、ＱＰＳＫまたはＤＱＰＳＫではπ／２である。また、「Δφ」は、ゼロでない任意の位相である。位相シフト部１２、２２の位相は、最適位相に対して互いに逆方向に同じ量だけずらして設定される。なお、位相制御部５６は、制御部５５の中に設けられてもよいし、制御部５５の外部にもうけられてもよい。
【００２５】
このような設定において、制御部５５は、偏波多重光信号のＡＣ成分パワーを小さく（好ましくは、最小化）するように、制御信号Ｃ１〜Ｃ３のうちの１つ以上を生成する。なお、「ＡＣ成分パワーを小さく」とは、ＡＣ成分パワーを予め決められた閾値よりも小さくするように制御する動作を含む。制御信号Ｃ１は、駆動部１２、２２が生成する駆動電圧の振幅を制御する。なお、変調器１０、２０の出力パワーは、駆動電圧に依存する。すなわち、駆動振幅が大きければ出力パワーが大きく、駆動振幅が小さければ出力パワーは小さい。制御信号Ｃ２は、変調器１０、２０のバイアスを制御する。なお、変調器１０、２０の出力パワーは、バイアス点を制御するＤＣバイアス電圧に依存する。一般に、バイアスが最適点に制御されていれば、出力パワーは最大になる。制御信号Ｃ３は、光アッテネータ１３、２３の減衰量を制御する。
【００２６】
上記設定において、偏波多重光信号のＡＣ成分パワーが最小化されると、後で詳しく説明するが、偏波多重光信号に含まれるＸ偏波およびＹ偏波のパワー差が最小化される。したがって、偏波多重光信号のＡＣ成分パワーを最小化するように制御信号Ｃ１〜Ｃ３の中の１つ以上を生成すれば、Ｘ偏波およびＹ偏波のパワー差が最小化され、偏波多重光信号の特性が改善される。
【００２７】
このように、実施形態の光信号送信装置は、偏波多重光信号のＡＣ成分パワーを利用して変調部を制御するフィードバック系を備え、このフィードバック系がＸ偏波およびＹ偏波のパワーバランスを調整する。すなわち、光変調信号Ｘ、Ｙのパワーを個々にモニタするのではなく、光送信装置から出力される偏波多重光信号をモニタして偏波間のパワー差が調整される。このため、光変調信号Ｘ、Ｙのパワーを個々にモニタする受光器の特性、あるいは偏波ビーム結合器の特性のばらつきに依存することなく、実際に出力される偏波多重光信号に基づいて、Ｘ、Ｙ偏波間のパワーバランスを最適化することができる。
【００２８】
ただし、実施形態の制御方法は、データＸ、Ｙとして制御データが与えられ、また、位相シフト部１１、２１の位相はそれぞれ最適位相から外れている。したがって、この制御方法は、光信号送信装置のオフライン時（システム導入時、波長切替え時など）に実行される。そして、データ送信時には、光信号送信装置は、上述のフィードバック制御により得られた状態（駆動電圧、バイアス、または減衰量）で動作する。このとき、位相シフト部１１、２１の位相は、それぞれ最適位相に制御される。
【００２９】
図３は、光信号送信装置の第１の実施例を示す図である。この実施例では、ＮＲＺ−ＤＱＰＳＫ変調方式でデータが送信される。なお、変調方式は、ＱＰＳＫ／ＤＱＰＳＫに限定されるものではなく、他のＤＰＳＫ変調、あるいは他の多値変調方式であってもよい。例えば、米国特許出願公開２００６／０１２７１０２の明細書に開示されているように、データ信号をフィルタ処理することにより光位相をベクトルとして変化させる光変調器を備える光送信装置であってもよい。
【００３０】
図３において、変調器１０は、マッハツェンダ型ＤＱＰＳＫ光変調器であり、この実施例では、ＬＮ変調器１０ａ、１０ｂ、位相シフト部１１を備える。ＬＮ変調器１０ａ、１０ｂは、この実施例では、マッハツェンダ干渉計である。ＬＮ変調器１０ａは、１組の光パス（Ｉアーム、Ｑアーム）の一方に設けられ、ＬＮ変調器１０ｂは、１組の光パスの他方に設けられる。位相シフト部１１は、ＩアームとＱアームとの間に位相差π／２を与える。位相シフト部１１は、例えば、電圧または温度に応じて光パス長が変化する材料により実現されるようにしてもよい。ただし、位相シフト部１１の位相は、偏波間のパワーバランスの調整時には、π／２−Δφに調整される。
【００３１】
駆動部１２は、駆動信号DataＩ、DataＱを用いてＬＮ変調器１０ａ、１０ｂを駆動する。ここで、駆動信号DataＩ、DataＱは、例えば、ＤＱＰＳＫエンコーダでデータＸを符号化することにより生成される。また、駆動部１２は、増幅器を備え、駆動信号DataＩ、DataＱの振幅を制御することができる。なお、図３に示す駆動部１２は、差動信号を出力するようになっているが、シングル出力でも構わない。
【００３２】
図４は、ＬＮ変調器の動作を説明する図である。ＬＮ変調器の出力光のパワーは、駆動電圧に対して周期的に変化する。ここで、駆動振幅は「２Ｖπ」である。なお、「Ｖπ」は、半波長電圧であり、ＬＮ変調器の出力光のパワーが極小値から極大値まで変化するための電圧である。したがって、図３において、駆動信号DataＩの振幅を小さくすれば、ＬＮ変調器１０ａの出力光信号の振幅は小さくなり、ＬＮ変調器１０ａの出力光の平均パワーは低下する。同様に、駆動信号DataＱの振幅を小さくすれば、ＬＮ変調器１０ｂの出力光の平均パワーは低下する。駆動信号DataＩ、DataＱの振幅は、駆動部１２が備える増幅器の利得を調整することにより制御される。また、利得一定の増幅器が使用される場合は、増幅器入力信号振幅を調整することでも同様の効果を得ることができる。なお、ＬＮ変調器１０ａ、１０ｂの出力光のパワーは、互いに同じになるように制御される。
【００３３】
また、ＬＮ変調器１０ａ、１０ｂに印加するＤＣバイアス電圧を調整することにより、変調器の動作点をシフトさせると、ＬＮ変調器１０ａ、１０ｂの出力光の平均パワーが変化する。すなわち、例えば、図４において、駆動信号のＤＣ電圧を調整すると、対応する出力光信号が変化し、出力光の平均パワーが変化する。したがって、ＬＮ変調器１０ａ、１０ｂに印加するＤＣバイアス電圧を調整することにより、出力光のパワーを制御することができる。
【００３４】
変調器２０の構成および動作は、基本的には、変調器１０と同じである。すなわち、変調器２０は、ＬＮ変調器２０ａ、２０ｂ、および位相シフト部２１を備える。位相シフト部２１は、位相シフト部１１と同様に、ＩアームとＱアームとの間に位相差π／２を与える。ただし、位相シフト部２１の位相は、偏波間のパワーバランスの調整時には、π／２＋Δφに調整される。
【００３５】
上記構成の光信号送信装置は、偏波多重光信号を利用して、１組のデータＸ、Ｙを送信する。すなわち、データＸに従って変調器１０が駆動され、光変調信号Ｘが生成される。同様に、データＹに従って変調器２０が駆動され、光変調信号Ｙが生成される。光変調信号Ｘ、Ｙは、偏波ビーム結合器３１に導かれる。そして、偏波ビーム結合器３１は、光変調信号Ｘ、Ｙを偏波多重して偏波多重光信号を生成する。偏波多重光信号は、光ファイバ伝送路を介して伝送される。
【００３６】
図３に示す光信号送信装置は、図２を参照しながら説明した制御系（受光器５１、ＡＣ成分抽出部５２、ローパスフィルタ５３、ＡＣ成分パワー検出部５４、制御部５５）を備える。受光器５１は、例えばフォトダイオードであり、光スプリッタにより分岐された偏波多重光信号を電気信号に変換する。
【００３７】
ローパスフィルタ５３は、上記電気信号からデータＸ、Ｙのシンボル周波数成分を除去する。すなわち、例えば、データＸ、Ｙのシンボル周波数が20Gsymbol/sである場合、ローパスフィルタ５３は、少なくとも20GHz成分を除去する。ＡＣ成分抽出器５２は、上記電気信号からＤＣ成分を除去し、ＡＣ成分を抽出する。ＡＣ成分抽出器は、例えば、ＤＣ成分を除去するコンデンサにより実現される。なお、ローパスフィルタ５３、ＡＣ成分抽出部５２を設ける順番は、特に限定されるものではない。ローパスフィルタ５３の入力側にＡＣ成分抽出部５２が設けられてもよいし、ローパスフィルタ５３の出力側にＡＣ成分抽出部５２が設けられてもよい。
【００３８】
ＡＣ成分パワー検出部５４は、上述のようにして得られる電気信号のパワーを検出し、その検出結果をモニタ信号として出力する。したがって、モニタ信号は、偏波多重光信号に対応する電気信号のＡＣ成分パワーを表す。ＡＣ成分パワー検出部５４は、アナログ回路で実現されてもよいし、デジタル演算を行うプロセッサで実現されてもよい。ＡＣ成分パワー検出部５４がプロセッサで実現される場合は、上記電気信号は、不図示のＡ／Ｄ変換器によりデジタルデータに変換されてＡＣ成分パワー検出部５４に入力されるようにしてもよい。
【００３９】
制御部５５は、モニタ信号を最小化するための制御信号Ｃ１〜Ｃ３の１つ以上を生成する。制御信号Ｃ１は、駆動部１２、２２に与えられる。すなわち、変調器１０を駆動する駆動信号の振幅、および／または、変調器２０を駆動する駆動信号の振幅は、制御信号Ｃ１によって制御される。また、制御信号Ｃ２は、変調器１０、２０のバイアスを制御するバイアス回路に与えられる。すなわち、変調器１０のバイアス点の位置、および／または、変調器２０のバイアス点の位置は、制御信号Ｃ２によって制御される。さらに、制御信号Ｃ３は、光アッテネータ１３、２３に与えられる。すなわち、光アッテネータ１３の減衰量、および／または、光アッテネータ２３の減衰量は、制御信号Ｃ３によって制御される。
【００４０】
第１の実施例の光信号送信装置においては、上記制御信号Ｃ１〜Ｃ３の１つ以上を利用してフィードバック制御が行われる。すなわち、第１の実施例においては、駆動電圧の振幅、変調器のバイアス、光アッテネータの減衰量の１つ以上を制御することにより、Ｘ偏波とＹ偏波とのパワー差が制御される。
【００４１】
上記構成の光信号送信装置において、Ｘ偏波およびＹ偏波のパワーバランスを調整する際には、図２を参照しながら説明したように、以下の状態が設定される。
（１）データＸ、Ｙとして、互いに同じデータパターンを有する制御データＸ、Ｙが与えられる。データＸ、Ｙは、互いに同期して同じタイミングで変調器１０、２０に入力されることが好ましい。ただし、データＸ、Ｙの入力タイミングは、１シンボル時間よりも短い誤差を含んでいてもよい。
（２）位相シフト部１１、２１の位相は、それぞれ「Ａ−Δφ」「Ａ＋Δφ」に設定される。なお、この実施例では、変調方式はＤＱＰＳＫなので、Ａ＝π／２である。
【００４２】
図５は、偏波間のパワー差とモニタ信号との関係を示すシミュレーション結果である。このシミュレーションでは、Ｘ偏波とＹ偏波とのパワー差がゼロ、３dB、６dBである場合が比較されている。また、Δφ＝９０度である。すなわち、変調器１０においてＬＮ変調器１０ａ、１０ｂ間の位相差φはゼロであり、変調器２０においてＬＮ変調器２０ａ、２０ｂ間の位相差φは１８０度である。なお、図５に示す「Ｘ偏波」「Ｙ偏波」「偏波多重光信号」は、光パワーを表している。また、図５に示す「モニタ信号」は、ＡＣ成分パワー検出部５４の入力信号を表している。
【００４３】
変調器１０、２０に与えられる制御データＸ、Ｙは、上述したように、互いに同じデータパターンを有する。このため、変調器１０の位相差φがゼロであり、変調器２０の位相差φが１８０度であるときは、変調器１０から出力される光変調信号Ｘ（以下、Ｘ偏波データ）のデータパターンと、変調器２０から出力される光変調信号Ｙ（以下、Ｙ偏波データ）のデータパターンとは、互いに逆位相である。すなわち、Ｘ偏波データが「１（発光状態）」であるときはＹ偏波データは「０（消光状態）」であり、Ｘ偏波データが「０」であるときはＹ偏波データは「１」である。
【００４４】
このため、Ｘ偏波およびＹ偏波のパワー差が小さければ、偏波ビーム結合器３１から出力される偏波多重光信号の各シンボルの光レベルがほぼ同じになる。すなわち、偏波多重光信号のパワー変動（すなわち、ＡＣ成分パワー）は小さくなる。反対に、Ｘ偏波およびＹ偏波のパワー差が大きくなると、偏波多重光信号においてシンボル間で光パワー差が生じている。すなわち、偏波多重光信号のパワー変動も大きくなる。このように、Ｘ偏波およびＹ偏波のパワー差が小さければ、偏波多重光信号のＡＣ成分パワーを表すモニタ信号も小さくなり、そのパワー差が大きくなると、モニタ信号も大きくなる。なお、ＡＣ成分パワー検出部５４から出力されるモニタ信号は、図５に示す「モニタ信号」の平均値または積分値である。
【００４５】
このように、実施形態の光信号送信装置においては、Ｘ偏波およびＹ偏波のパワー差が小さければ、モニタ信号も小さくなる。したがって、制御部５５がフィードバック制御でモニタ信号を最小化すれば、Ｘ偏波およびＹ偏波のパワー差も最小化される。モニタ信号を最小化するためには、上述したように、駆動部１２、２１の駆動電圧、変調器１０、２０のバイアス、または光アッテネータ１３、２３の減衰量が制御される。
【００４６】
図６は、Δφ＝４５度の場合のシミュレーション結果である。すなわち、変調器１０の位相差φは４５度であり、変調器２０の位相差φは１３５度である。変調器１０、２０の位相差がこのように設定されても、Ｘ偏波およびＹ偏波のパワー差が小さいときに、モニタ信号が小さくなる。したがって、Δφは、ゼロ以外の値であれば、特に限定されるものではない。ただし、モニタ信号の感度は、ＱＰＳＫ／ＤＱＰＳＫにおいては、Δφ＝９０度のときに最も良好である。
【００４７】
図７は、データＸ、Ｙが互いに同じでない（すなわち、ランダムパターン）ときのシミュレーション結果である。なお、Δφ＝９０である。この場合、Ｘ偏波とＹ偏波のパワー差がゼロであっても、偏波多重光信号のパワー変動は大きい。すなわち、モニタ信号のＡＣ成分パワーは、Ｘ偏波とＹ偏波のパワー差にはほとんど依存することはない。したがって、データＸ、Ｙが互いに異なると、偏波多重光信号のＡＣ成分パワーを利用してＸ偏波とＹ偏波のパワー差を制御することは困難である。
【００４８】
ここで、位相シフト部１１、２１の位相をそれぞれＡ−Δφ、Ａ＋Δφに制御し、変調器１０、２０に同じ制御データを与えることについて説明する。なお、以下の説明では、変調方式がＤＱＰＳＫであり、Ａ＝π／２であるものとする。また、パワーバランスの調整時には、Δφ＝９０度であるものとする。すなわち、パワーバランスの調整時には、変調器１０の位相シフト部１１の位相φはゼロであり、変調器２０の位相シフト部２１の位相φは１８０度である。さらに、光信号送信装置を構成する光デバイスは理想的な特性を有しているものとする。
【００４９】
ＤＱＰＳＫでは、１シンボル毎に２ビットのデータが伝送される。そして、データ送信時（すなわち、φ＝π／２）に、各シンボルは以下の状態で送信されるものとする。
シンボル（１，１）：キャリアの位相＝π／４、光パワー＝√２
シンボル（０，１）：キャリアの位相＝３π／４、光パワー＝√２
シンボル（０，０）：キャリアの位相＝５π／４、光パワー＝√２
シンボル（１，０）：キャリアの位相＝７π／４、光パワー＝√２
【００５０】
この場合、パワーバランスの調整時には、変調器１０（φ＝０）により得られる光変調信号Ｘの状態は下記のようになる。
シンボル（１，１）：キャリアの位相＝０、光パワー＝２
シンボル（０，１）：光パワー＝０
シンボル（０，０）：キャリアの位相＝π、光パワー＝２
シンボル（１，０）：光パワー＝０
【００５１】
このとき、変調器２０（φ＝１８０）により得られる光変調信号Ｙの状態は下記のようになる。
シンボル（１，１）：光パワー＝０
シンボル（０，１）：キャリアの位相＝０、光パワー＝２
シンボル（０，０）：光パワー＝０
シンボル（１，０）：キャリアの位相＝π、光パワー＝２
【００５２】
ここで、説明を簡単にするために、偏波多重光信号のパワーは、光変調信号Ｘ、Ｙの光パワーの和であるものとする。また、パワーバランス調整時には、変調器１０、２０に同じ制御データが与えられる。そうすると、偏波多重光信号のパワーは下記のようになる。
シンボル（１，１）：光パワー＝２
シンボル（０，１）：光パワー＝２
シンボル（０，０）：光パワー＝２
シンボル（１，０）：光パワー＝２
【００５３】
このように、実施形態の光信号送信装置において、位相シフト部１１、２１の位相をそれぞれＡ−Δφ、Ａ＋Δφに制御し、変調器１０、２０に同じ制御データを与えると、偏波多重光信号のパワーの変動は小さい（理想的には、ゼロ）。すなわち、偏波多重光信号のＡＣ成分パワーが小さくなる。
【００５４】
このとき、例えば、変調器２０（φ＝１８０）により得られる光変調信号Ｙのパワーが３dBだけ低下したものとする。この場合、光変調信号Ｙの状態は下記のようになる。
シンボル（１，１）：光パワー＝０
シンボル（０，１）：キャリアの位相＝０、光パワー＝１
シンボル（０，０）：光パワー＝０
シンボル（１，０）：キャリアの位相＝π、光パワー＝１
【００５５】
そうすると、そうすると、偏波多重光信号のパワーは下記のようになる。
シンボル（１，１）：光パワー＝２
シンボル（０，１）：光パワー＝１
シンボル（０，０）：光パワー＝２
シンボル（１，０）：光パワー＝１
【００５６】
このように、光変調信号Ｘ、Ｙのパワー差（すなわち、Ｘ偏波、Ｙ偏波のパワー差）が発生すると、偏波多重光信号のパワーの変動が大きくなる。したがって、実施形態の光信号送信装置は、偏波多重光信号のＡＣ成分パワーを表すモニタ信号を最小化するように、変調器１０、２０の少なくとも一方を制御する。これにより、偏波間のパワー差が最小化される。
【００５７】
また、実施形態の光信号送信装置では、偏波多重後の光信号を利用してフィードバック制御が行われるので、光源１から偏波ビーム結合器３１までに生じる偏波間光パワー差を制御することが可能である。したがって、各変調器１０、２０が備える受光器の特性、或いは偏波ビーム結合器３１の特性に起因した発生し得る数dBの偏波間パワー差（制御誤差）が補償される。また、受光器５１からＡＣ成分パワー検出部５４までの回路要素は、変調器１０、２０のバイアスを制御する回路、および／または、位相シフト部１１、２１を制御する回路の一部と共用可能である。これにより、光信号送信装置の小型化または簡素化が実現される。
【００５８】
図８は、光信号送信装置の第２の実施例を示す図である。第２の実施例の光信号送信装置は、ＤＱＰＳＫ光変調器の前段または後段にＲＺ光変調器を備える。図８に示す例においては、変調器（ＤＱＰＳＫ光変調器）１０、２０の後段に、それぞれ、ＲＺ光変調器６１、７１が設けられている。したがって、第２の実施例では、ＲＺ−ＤＱＰＳＫ変調方式でデータが送信される。なお、変調器１０、２０は位相変調器として動作し、ＲＺ光変調器６１、７１は強度変調器として動作する。
【００５９】
ＲＺ光変調器６１、７１は、例えば、マッハツェンダ型のＬＮ変調器であり、ドライバ回路６２、７２により生成される駆動信号に従ってＲＺ変調を行う。ここで、ドライバ回路６２、７２は、シンボルクロックに同期した駆動信号を生成する。駆動信号は、特に限定されるものではないが、例えば、シンボルクロックと同じ周波数のサイン波である。また、駆動信号の振幅は、例えば、Ｖπである。
【００６０】
ＲＺ光変調器６１、７１は、変調器１０、２０と同様に、それぞれ、ＬＮ変調器の動作点を制御するために、不図示のバイアス回路（ＡＢＣ回路）を備える。そして、ＲＺ光変調器６１、７１に印加するＤＣバイアス電圧を調整することにより、出力光のパワーを制御することができる。
【００６１】
なお、光アッテネータ１３、２３は、必須の構成要素ではない。また、光アッテネータ１３、２３は、変調器１０、２０の入力側に設けられてもよいし、変調器１０、２０とＲＺ光変調器６１、７１との間に設けられてもよい。
【００６２】
上記構成の光送信装置において、偏波間のパワー差を制御する制御系の構成および動作は、基本的に、第１の実施例と同じである。すなわち、制御部５５は、偏波多重光信号に対応するモニタ信号を最小化するための制御信号を生成する。ただし、第２の実施例の制御部５５は、上述した制御信号Ｃ１〜Ｃ３だけでなく、制御信号Ｃ４も生成することができる。制御信号Ｃ４は、ＲＺ光変調器６１、７１のバイアスを制御する。すなわち、制御信号Ｃ４は、ＲＺ光変調器６１の出力光パワー、および／または、ＲＺ光変調器７１の出力光パワーを調整することができる。したがって、制御信号Ｃ４を利用したフィードバック制御により、Ｘ偏波およびＹ偏波のパワー差が最適化される。なお、第２の実施例の構成においても、制御信号Ｃ１〜Ｃ３を利用してパワー差を制御することも可能である。
【００６３】
図９および図１０は、第２の実施例におけるパワー差とモニタ信号の関係を示すシミュレーション結果である。図９および図１０は、それぞれ、Δφ＝９０度およびΔφ＝４５度である場合のシミュレーション結果を示している。
【００６４】
第２の実施例（ＲＺ−ＤＱＰＳＫ）においても、第１の実施例（ＮＲＺ−ＤＱＰＳＫ）と同様に、Ｘ偏波とＹ偏波とのパワー差が小さくなると、モニタ信号も小さくなる。したがって、モニタ信号を最小化するようにフィードバック制御を行えば、Ｘ偏波とＹ偏波とのパワー差を小さくすることができる。なお、第２の実施例においても、Δφ（≠０）の値は、特に限定されるものではない。また、ＲＺ−ＤＱＰＳＫにおいては、Ｘ偏波とＹ偏波とのパワー差がゼロになると、モニタ信号もゼロに近い値になる。したがって、ＲＺ−ＤＱＰＳＫにおいては、モニタ信号に対する調整の感度が高くなる。
【００６５】
図１１は、光信号送信装置の第３の実施例を示す図である。第３の実施例の光信号送信装置は、同期検波を利用してＡＣ成分パワーの最小点を検出する構成を採用する。なお、図１１では、制御信号Ｃ３を利用して光アッテネータ１３、２３の減衰量を制御する構成を示す。
【００６６】
低周波信号発生部８１は、低周波信号を生成する。この低周波信号の周波数は、シンボル周波数に対して十分に低速であり、例えば、数１００Hz〜数MHzである。重畳部８２は、制御部５５により生成される制御信号Ｃ３に低周波信号を重畳する。そして、この低周波信号が重畳された制御信号Ｃ３が、光アッテネータ１３、２３に与えられる。そうすると、光変調信号Ｘ、Ｙのパワーは低周波信号の周波数で振動し、偏波多重光信号のパワーも低周波信号の周波数で振動する。したがって、ＡＣ成分パワー検出部５４から出力されるモニタ信号も、低周波信号の周波数で振動することになる。
【００６７】
制御部５５には、低周波信号発生部８１から低周波信号が与えられる。そして、制御部５５は、この低周波信号を利用して、モニタ信号を同期検波する。すなわち、制御部５５は、同期検波によりモニタ信号を検出する。なお、検出したモニタ信号を最小化するための制御部５５のフィードバック制御は、第１の実施例と同じである。また、同期検波方式は、制御信号Ｃ１、Ｃ２を利用する構成にも適用することができ、また、図８に示すＲＺ−ＤＱＰＳＫにも適用することができる。
【００６８】
図１２は、光信号送信装置の第４の実施例を示す図である。第４の実施例の光信号送信装置においては、変調器１０、２０に対してそれぞれ光源２、３が設けられている。そして、変調器１０は、光源２の出力光を利用して光変調信号Ｘを生成し、変調器２０は、光源３の出力光を利用して光変調信号Ｙを生成する。
【００６９】
上記構成の光信号送信装置において、制御部５５は、上述した制御信号Ｃ１〜Ｃ３だけでなく、制御信号Ｃ５を生成することができる。制御信号Ｃ５は、光源２、３に与えられる。そして、光源２、３は、制御信号Ｃ５に応じて、発光パワーを制御する。このとき、制御部５５は、モニタ信号が最小化されるようにフィードバック制御を行いながら制御信号Ｃ５を生成する。これにより、偏波多重光信号のＸ偏波およびＹ偏波の光パワーを互いにほぼ同じにすることができる。このように、第４の実施例においては、駆動電圧の振幅、変調器のバイアス、光アッテネータの減衰量、光源の発光パワーの１つ以上を制御することにより、偏波間のパワー差が制御される。
【００７０】
なお、第１〜第４の実施例では、Ｘ偏波およびＹ偏波のパワーバランスを調整する際には、互いに同じデータパターンを有する制御データＸ、Ｙがそれぞれ変調器１０、２０に入力される。しかし、制御データＸ、Ｙは、互いに同じでなくてもよい。すなわち、制御データＸのデータパターンは、制御データＹの逆相のデータパターンと同じであってもよい。この場合、制御データＹは、例えば、制御データＸの各シンボルを反転させることにより生成されるようにしてもよい。
【００７１】
図１３は、駆動データが互いに逆相である場合のＬＮ変調器の入出力を説明する図である。ここでは、ＬＮ変調器の駆動電圧の振幅が２×Ｖπであるものとする。すなわち、ＤＱＰＳＫ変調器として動作する変調器１０、２０の駆動電圧の振幅が２×Ｖπである。また、図１３は、ＤＱＰＳＫ変調器の一方のアーム（ＩアームまたはＱアーム）の入出力を示している。
【００７２】
２×Ｖπで駆動されるＬＮ変調器においては、図１３に示すように、駆動信号が互いに逆相である場合、変調器から出力される光変調信号のパターンは、互いに同じになる。すなわち、変調器１０、２０においては、制御データＸ、Ｙが互いに同じパターンである場合、および制御データＸ、Ｙが互いに逆相である場合に、同じ光変調信号が得られることになる。
【００７３】
また、第１〜第４の実施例の光信号送信装置では、Ｘ偏波およびＹ偏波のパワーバランスを調整する際に、位相シフト部１１、２１の位相がそれぞれ「Ａ−Δφ」「Ａ＋Δφ」に設定される。以下、図１４〜図１６を参照しながら、位相シフト部１１、２１の制御方法について説明する。なお、図１４〜図１６では、図面を見やすくするために、パワーバランスを制御するための制御系は省略されている。
【００７４】
位相シフト部１１、２１は、特に限定されるものではないが、例えば、各変調器が備える１組の光パスの一方または双方に電圧を印加し、その光パスの光パス長を制御することで、１組の光パス間の位相差を調整する。図１４〜図１６に示す例では、制御部から与えられる位相シフト制御信号の電圧に応じて、位相差が調整される。
【００７５】
また、ＤＱＰＳＫ光変調器である変調器１０、２０においては、１組の光パス間の位相差がゼロ、π／２、π、または３π／２であるときに、出力光パワーのＡＣ成分が極小になる。すなわち、変調器１０、２０においては、出力光パワーのＡＣ成分が極小になるように位相シフト部１１、２１に印加する電圧を制御すれば、１組の光パス間の位相差は、ゼロ、π／２、π、または３π／２のいずれかに収束する。ここで、変調器１０、２０の光パスを提供する光導波路の設計などに基づいて、１組の光パス間の位相差を約π／２に設定する位相シフト制御電圧（Ｖs）が予め得られているものとする。
【００７６】
この場合、位相シフト制御電圧がＶsであれば、出力光パワーのＡＣ成分は極小である。そして、位相シフト制御電圧をＶsから徐々に大きくしたときに、出力光パワーのＡＣ成分の極小点が検出されると、１組の光パス間の位相差は、ゼロまたはπの一方である。また、位相シフト制御電圧をＶsから徐々に小さくしたときに、出力光パワーのＡＣ成分の極小点が検出されると、１組の光パス間の位相差は、ゼロまたはπの他方である。
【００７７】
実施形態の光信号送信装置では、例えば、dithering法で上述の極小点が検出される。すなわち、図１４に示す構成では、制御部９１は、位相シフト制御信号を生成する。この位相シフト部制御信号は、例えば、ＤＣ電圧である。低周波信号発生部９２は、低周波信号を生成する。低周波電圧信号の周波数（ｆ0）は、データＸ、Ｙのシンボルレートに対して十分に低い。重畳部９３は、位相シフト制御信号に低周波信号を重畳する。したがって、位相シフト部１１、２１には、低周波信号が重畳された位相シフト制御信号が与えられる。そうすると、位相シフト部１１、２１により提供される位相は、低周波信号の周波数で変動する。この結果、変調器１０、２０の出力光パワーのＡＣ成分も、低周波信号の周波数で変動する。
【００７８】
受光器（ＰＤ）９４Ｘ、９４Ｙは、それぞれ、変調器１０、２０の出力光を電気信号に変換する。ここで、受光器９４Ｘ、９４Ｙは、変調器１０、２０に内蔵されていてもよいし、変調器１０、２０の外に設けられてもよい。切替部９５は、制御部９１からの指示に応じて、受光器９４Ｘ、９４Ｙにより得られる電気信号を選択する。ローパスフィルタ９６は、切替部９５により選択された電気信号の高周波成分（例えば、シンボル周波数）を除去する。ＡＣ成分抽出部９７は、上記電気信号のＤＣ成分を除去する。ＡＣ成分パワー検出部９８は、上記フィルタリングされた電気信号のＡＣ成分パワーを検出する。このとき、ＡＣ成分パワー検出部９８は、ｆ0成分を含んでいる。
【００７９】
制御部９１は、ＡＣ成分パワー検出部９８の出力信号に含まれるｆ0成分を利用して、ＡＣ成分パワーが極小になるように、位相シフト制御信号を生成する。このとき、変調器１０の位相シフト部１１を制御するときは、切替部９５は、受光器９４Ｘの電気信号を選択する。そして、制御部９１は、生成した位相シフト制御信号を位相シフト部１１に与える。また、変調器２０の位相シフト部２１を制御するときは、切替部９５は、受光器９４Ｙの電気信号を選択する。そして、制御部９１は、生成した位相シフト制御信号を位相シフト部２１に与える。
【００８０】
図１４に示す構成では、位相シフト部１１、２１を制御するために、ローパスフィルタ９６、ＡＣ成分抽出部９７、ＡＣ成分パワー検出部９８が共用されている。これに対して図１５に示す構成では、位相シフト部１１を制御するために、ローパスフィルタ９６Ｘ、ＡＣ成分抽出部９７Ｘ、ＡＣ成分パワー検出部９８Ｘが設けられ、位相シフト部２１を制御するために、ローパスフィルタ９６Ｙ、ＡＣ成分抽出部９７Ｙ、ＡＣ成分パワー検出部９８Ｙが設けられている。なお、図１４および図１５に示す構成において、制御手順は基本的に互いに同じである。
【００８１】
なお、図１４および図１５に示す制御部９１は、第１〜第４の実施例の制御部５５の機能の一部として実現されてもよい。また、図１４および図１５に示す受光器９４Ｘ、９４Ｙは、他の目的（例えば、変調器１０、２０のバイアス制御）のために設けられている受光器を利用するようにしてもよい。
【００８２】
図１６に示す構成では、偏波多重光信号を利用して位相シフト部１１、２１がフィードバック制御される。この構成では、制御部５５が位相シフト制御信号を生成することができる。すなわち、制御部５５は、位相シフト部１１、２１を制御する機能、および偏波間のパワーバランスを制御する機能の双方を備えるようにしてもよい。
【００８３】
次に、光信号送信装置がデータを送信している期間に、Ｘ偏波およびＹ偏波のパワーバランスを定期的または継続的に制御する方法について説明する。
上述の実施例では、光信号送信装置がデータを送信していない期間に、Ｘ偏波およびＹ偏波のパワーバランスが調整される。そして、光信号送信装置は、パワーバランスが調整された後に、データの送信を開始する。しかし、Ｘ偏波およびＹ偏波のパワーバランスは、温度や経年劣化などに起因して変化する。そこで、以下に示す構成では、上述の実施例の方法で得られる制御結果を利用しながら、データの送信中にＸ偏波およびＹ偏波のパワーバランスが定期的または継続的に制御される。なお、以下の説明では、光信号送信装置が受信局へデータを送信していない期間に行われる制御を「オフライン制御」と呼び、光信号送信装置が受信局へデータを送信している期間に行われる制御を「オンライン制御」と呼ぶことがある。
【００８４】
図１７は、オンライン制御を行う光信号送信装置の構成を示す図である。図１７に示す光信号送信装置の構成は、この実施例では、基本的に、図３に示す第１の実施例と同じである。すなわち、光信号送信装置は、受光器５１、ＡＣ成分抽出部５２、ローパスフィルタ５３、ＡＣ成分パワー検出部５４、制御部１０１を備えている。制御部１０１は、第１の実施例の制御部５５により提供される制御機能を備える。なお、オンライン制御を行う光信号送信装置は、第２〜第４の実施例の構成にも適用することができる。
【００８５】
この光信号送信装置は、変調器１０、２０から出力される光変調信号Ｘ、Ｙの光パワーに基づいて、Ｘ偏波およびＹ偏波のパワーバランスを制御することもできる。すなわち、受光素子１１１は、例えばフォトダイオードであり、変調器１０により生成される光変調信号Ｘを電気信号に変換する。ここで、変調器１０は、１組の互いに相補的な光信号を出力するものとする。この場合、１組の光信号の一方が偏波ビーム結合器３１に導かれ、他方の光信号が受光器１１１に導かれるようにしてもよい。なお、受光器１１１は、変調器１０に内蔵されてもよい。また、変調器１０の出力合波部の漏れ光が受光器１１１に導かれるようにしてもよい。そして、受光器１１１の出力信号のＤＣ成分が制御部１０１に与えられる。なお、受光器１１１の出力信号のＡＣ成分は、変調器制御部１１２に与えられる。変調器制御部１１２は、例えば、変調器１０のバイアスを制御する。この場合、変調器制御部１１２は、ＡＢＣ（Auto Bias Control）回路として動作する。
【００８６】
受光器１２１は、変調器２０により生成される光変調信号Ｙを電気信号に変換する。そして、受光器１２１の出力信号のＤＣ成分が制御部１０１に与えられる。また、受光器１２１の出力信号のＡＣ成分は、変調器制御部１２２に与えられる。
【００８７】
制御部１０１には、上述のように、受光器１１１、１２１の出力信号が与えられる。ここで、受光器１１１、１２１の出力信号は、変調器１０、２０の平均出力光パワーに相当する。したがって、受光器１１１、１２１の出力信号の差分は、Ｘ偏波およびＹ偏波のパワー差を表すパラメータとなり得る。すなわち、受光器１１１、１２１の出力信号の差分をゼロにする制御を行えば、Ｘ偏波およびＹ偏波のパワー差は小さくなる。
【００８８】
しかし、この方法では、光パワーの調整点（例えば、変調器１０、２０、光アッテネータ１３、２３）の出力側で発生する要因を補償することはできない。例えば、受光器１１１、１２１の特性が互いに異なっている場合は、受光器１１１、１２１の出力信号の差分がゼロに制御されても、偏波多重光信号に含まれるＸ偏波およびＹ偏波のパワー差はゼロにならない。また、偏波ビーム結合器３１が結合特性のばらつきによっても同様も問題が生じ得る。
【００８９】
この問題を解決するために、図１７に示す光信号送信装置は、第１制御系（偏波多重光信号を利用する制御系）および第２制御系（光変調信号Ｘ、Ｙを利用する制御系）を備える。そして、制御部１０１は、図１８に示すフローチャートの処理を実行する。
【００９０】
ステップＳ１〜Ｓ５は、光信号送信装置がデータを送信していない期間に実行されるオフライン制御である。ステップＳ１では、第１制御系を利用してＸ偏波およびＹ偏波のパワーバランスが制御される。なお、ステップＳ１では、図２および図３を参照しながら説明したように、以下の手順でパワーバランスが制御される。
（１）位相シフト部１１、２１の位相は、それぞれ「Ａ−Δφ」「Ａ＋Δφ」に設定される。ＤＱＰＳＫにおいては、Ａ＝π／２である。また、Δφは、例えば９０度である。
（２）互いに同じデータパターンを有する制御データＸ、Ｙが変調器１０、２０に与えられる。
（３）ＡＣ成分パワー検出部５４により得られるモニタ信号が最小になるように、制御信号Ｃ１〜Ｃ３の中の１つ以上を生成する。
【００９１】
ステップＳ２では、ステップＳ１の制御結果（init_adj_1）が所定のメモリ領域に記憶される。記憶される制御結果は、パワー調整要素の設定値である。パワー調整要素は、この実施例では、変調器１０、２０のバイアス、駆動部１２、２２の出力振幅、光アッテネータ１３、２３の減衰量である。また、変調器１０、２０に対してそれぞれ光源２、３が設けられる場合には、光源２、３の発光パワーもパワー調整要素の１つである。そして、例えば、光アッテネータの減衰量を制御することでＸ偏波および／またはＹ偏波のパワーを調整する場合には、光アッテネータの減衰量を制御するための制御電圧を表す情報が記憶される。
【００９２】
ステップＳ３では、第２制御系を利用してＸ偏波およびＹ偏波のパワーバランスが制御される。なお、ステップＳ３では、上述したように、受光器１１１、１２１から得られる電気信号（すなわち、光変調信号Ｘ、Ｙのパワー）の差分がゼロになるように、制御信号Ｃ１〜Ｃ３の中の１つ以上を生成する。このとき、位相シフト部１１、２１の位相は、それぞれ「Ａ−Δφ」「Ａ＋Δφ」であってもよいし、それぞれ最適位相（すなわち、Ａ）であってもよい。また、データＸ、Ｙは、互いに同じであってもよいし、互いにことなっていてもよい。ただし、第１制御系と第２制御系との誤差を測定するためには、ステップＳ１およびＳ３において同じ条件でパワーバランスの調整が行われることが好ましい。また、ステップＳ３では、ステップＳ１と同じパワー調整要素が制御されるものとする。すなわち、ステップＳ１において光アッテネータが制御された場合には、ステップＳ３においても光アッテネータが制御される。
【００９３】
ステップＳ４では、ステップＳ３の制御結果（init_adj_2）が所定のメモリ領域に記憶される。記憶される制御結果は、ステップＳ２と同じパワー調整要素の設定値である。そして、ステップＳ５において、ステップＳ２で記憶したinit_adj_1とステップＳ４で記憶したinit_adj_2との誤差を表す補正値offsetが所定のメモリ領域に記憶される。このように、ステップＳ１〜Ｓ５においては、第１制御系と第２制御系との間の誤差が測定される。
【００９４】
ステップＳ６〜Ｓ７は、光信号送信装置がデータを送信している期間に実行されるオンライン制御である。ステップＳ６では、まず、ステップＳ５で記憶した補正値offsetが第２制御系に設定される。１つの実施例においては、制御部５５が制御信号Ｃ１〜Ｃ３を算出する際に参照するメモリ領域に、上記補正値offsetが書き込まれる。
【００９５】
ステップＳ７では、第２制御系が、補正値offsetを利用してパワーバランスを調整する。このとき、位相シフト部１１、２１は、それぞれ最適位相に制御される。また、データＸ、Ｙは、受信局へ送信されるデータストリームである。
【００９６】
例えば、オフライン制御において、init_adj_1として「10」が得られ、init_adj_2として「9.3」が得られたものとする。この場合、補正値offsetとして「0.7」が得られる。そうすると、光信号送信装置は、受信局へデータを送信する際に、補正値offsetを利用して第１制御系と第２制御系との間の誤差を補償する。すなわち、例えば、受信局へデータが送信されているときに第２制御系で得られたinit_adj_2が「9.4」であれば、制御部５５は、光パワー調整要素を調整するために「10.1（＝9.4＋0.7）」を出力する。
【００９７】
上記手順において、第１制御系は、偏波ビーム結合器３１の特性、あるいは受光器１１１、１２１の特性の影響を受けることがないので、第１制御系で得られる制御信号の精度は高い。そこで、実施形態の制御方法においては、データ送信時においても得られる第２制御系の測定値を、第１制御系と第２制御系との誤差で補償する。したがって、実施形態の制御方法によれば、常に、Ｘ偏波とＹ偏波とのパワー差を小さく制御でき、良好な伝送品質が得られる。
【００９８】
＜他の実施形態＞
図１９は、他の実施形態の光信号送信装置の構成を示す図である。図１９に示す光信号送信装置は、この実施例では、偏波多重光信号を生成する構成および第２制御系は、図１７に示す構成と同じである。ただし、図１９に示す第１制御系は、図１７に示す第１制御系とは異なっている。
【００９９】
図１９に示す光信号送信装置は、受光器１３１、ＤＣ成分検出器１３２、制御部１３３を備える。受光器１３１は、受光器５１と同様に、光スプリッタにより分岐された偏波多重光信号を電気信号に変換する。ＤＣ成分検出器１３２は、受光器１３１により得られる電気信号のＤＣ成分を抽出する。ＤＣ成分は、例えば、受光器１３１からの入力信号を積分または平均化することにより検出される。そして、ＤＣ成分検出器１３２は、検出結果を、偏波多重光信号の平均パワーを表すモニタ信号として出力する。
【０１００】
制御部１３３は、モニタ信号を利用して、Ｘ偏波とＹ偏波とのパワー差を最小化するようにパワー調整要素（変調器１０、２０のバイアス、駆動部１２、２２の出力振幅、光アッテネータ１３、２３の減衰量（光源２、３の発光パワー））を制御する。なお、制御部１３３は、第２制御系の動作も提供する。
【０１０１】
図２０は、図１９に示す制御部１３３の動作を示すフローチャートである。ステップＳ１１〜Ｓ２０は、オフライン制御である。なお、この実施形態では、位相シフト部１１、２１の位相は、オフライン制御においても、最適位相に保持される。すなわち、例えば、ＤＱＰＳＫにおいては、位相シフト部１１、２１共にπ／２に保持される。また、データＸ、Ｙも、互いに同じである必要はなく、送信データはたは任意のデータパターンが入力される。
【０１０２】
ステップＳ１１では、パワー調整要素を制御することにより、光変調信号Ｘ（Ｘ偏波）を発光状態に制御すると共に、光変調信号Ｙ（Ｙ偏波）を消光状態にする。パワー調整要素が光アッテネータ１３、２３である場合は、例えば、光アッテネータ１３の減衰量が最小に制御され、光アッテネータ２３の減衰量が最大に制御される。このとき、偏波ビーム結合器３１から出力される偏波多重光信号は、実質的に、Ｘ偏波のみを伝搬する。ステップＳ１２では、ＤＣ成分検出器１３２により検出されるＤＣ成分DC_Xが所定のメモリ領域に記憶される。ここで、偏波多重光信号は実質的にＸ偏波のみを伝搬するので、ＤＣ成分検出器１３２による検出値（すなわち、DC_X）は、Ｘ偏波のパワーを表す。
【０１０３】
ステップＳ１３では、パワー調整要素を制御することにより、光変調信号Ｘ（Ｘ偏波）を消光状態に制御すると共に、光変調信号Ｙ（Ｙ偏波）を発光状態にする。上記実施例においては、光アッテネータ１３の減衰量が最大に制御され、光アッテネータ２３の減衰量が最小に制御される。ステップＳ１４では、ＤＣ成分検出器１３２により検出されるＤＣ成分DC_Yが記憶される。なお、ステップＳ１３〜Ｓ１４において、偏波ビーム結合器３１から出力される偏波多重光信号は、実質的に、Ｙ偏波のみを伝搬する。よって、検出値DC_Yは、Ｙ偏波のパワーを表す。
【０１０４】
ステップＳ１５では、ＤＣ成分DC_XとＤＣ成分DC_Yとの差分を小さくするようにパワー調整要素が制御される。例えば、「DC_X− DC_Y ＞０」であれば、光アッテネータ１３の減衰量を大きくする制御、および／または、光アッテネータ２３の減衰量を小さくする制御が実行される。なお、制御部１３３は、最新のパワー調整要素の設定値を保持しており、ステップＳ１５では、その保持している設定値が更新される。
【０１０５】
ステップＳ１６では、上記差分と予め決められた閾値とが比較される。この閾値は、十分に小さい値である。すなわち、ステップＳ１６では、ＤＣ成分DC_XとＤＣ成分DC_Yとの差分がほぼゼロに収束したか否かが判定される。上記差分が閾値よりも大きければ、ステップＳ１１に戻る。すなわち、上記差分が閾値よりも小さくなるまで、ステップＳ１１〜Ｓ１５が繰り返し実行される。そして、上記差分が閾値よりも小さくなると、ステップＳ１７において、更新されたパワー調整部の設定値init_adj_1が所定のメモリ領域に記憶される。
【０１０６】
続いて、ステップＳ１８〜Ｓ１９において、第２制御系を利用してＸ偏波およびＹ偏波のパワーバランスが制御される。この処理は、図１８に示すステップＳ３〜Ｓ４と同じである。すなわち、第２制御系において得られる設定値init_adj_2が記憶される。
【０１０７】
ステップＳ２０では、ステップＳ１７で記憶したinit_adj_1とステップＳ１９で記憶したinit_adj_2との誤差を表す補正値offsetが所定のメモリ領域に記憶される。このように、ステップＳ１１〜Ｓ２０において、第１制御系と第２制御系との間の誤差が測定される。
【０１０８】
ステップＳ２１〜Ｓ２２は、オンライン制御であり、基本的に、図１８に示すステップＳ６〜Ｓ７と同じである。すなわち、ステップＳ２０で記憶した補正値offsetが第２制御系に設定される。そして、第２制御系が、上記補正値offsetを利用してパワーバランスを調整する。このように、図１９〜図２０に示す構成および方法では、Ｘ偏波およびＹ偏波のパワーバランスを調整するために、位相シフト部の位相を変える必要はなく、また、データＸ、Ｙとして特定のデータパターンを使用する必要もない。
【０１０９】
なお、上記オフライン制御は、例えば、通信システムの初期設定時、あるいはＷＤＭシステムにおいて波長が切り替えられる際に実行される。また、上記オンライン制御は、例えば、定期的に繰り返し実行される。或いは、所定の条件下（例えば、光信号送信装置の温度が変化したとき）で上述のオンライン制御を実行するようにしてもよい。
【０１１０】
また、上記説明では、主にＱＰＳＫ（ＤＱＰＳＫを含む）信号を送信する構成を示したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。すなわち、実施形態の光信号送信装置は、他の方式の光変調信号を送信するようにしてもよい。
【０１１１】
さらに、実施形態の光信号送信装置により生成される偏波多重光信号を受信する受信器の構成または方式は、特に限定されるものではなく、例えば、デジタルコヒーレント受信であってもよいし、干渉計を用いる直接受信であってもよい。
【０１１２】
以上の実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
１組の光パスおよび前記１組の光パスに位相差を与える第１の位相シフト部を備え、第１の光変調信号を生成する第１の変調部と、
１組の光パスおよび前記１組の光パスに位相差を与える第２の位相シフト部を備え、第２の光変調信号を生成する第２の変調部と、
前記第１および第２の光変調信号を結合して偏波多重光信号を生成する結合部と、
前記第１および第２の変調部がそれぞれ第１および第２の制御データ信号により駆動されるときに、前記第１の位相シフト部による位相差をＡ−Δφに制御すると共に、前記第２の位相シフト部による位相差をＡ＋Δφに制御する位相制御部と、
前記第１および第２の変調部がそれぞれ前記第１および第２の制御データ信号により駆動されるときに、前記偏波多重光信号のＡＣ成分に基づいて、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御するパワー制御部、を有し、
前記第１の制御データ信号のデータパターンは、前記第２の制御データ信号と同じであるか、或いは、前記第２の制御データ信号の逆相と同じである
ことを特徴とする光信号送信装置。
（付記２）
付記１に記載の光信号送信装置であって、
前記パワー制御部は、前記偏波多重光信号のＡＣ成分の平均を小さくするように、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御する
ことを特徴とする光信号送信装置。
（付記３）
付記１または２に記載の光信号送信装置であって、
前記第１および第２の変調部は、それぞれ、光信号を変調するための駆動信号を生成するドライバ回路を備え、
前記第１および第２の制御データ信号がそれぞれ前記第１および第２の変調部に与えられるときは、前記ドライバ回路は、それぞれ、前記第１および第２の制御データ信号から対応する駆動信号を生成し、
前記パワー制御部は、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方の駆動信号の振幅を制御する
ことを特徴とする光信号送信装置。
（付記４）
付記１または２に記載の光信号送信装置であって、
前記第１および第２の変調部は、それぞれ、電気光学効果を利用して光信号を変調する変調器を備え、
前記パワー制御部は、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方の変調器のバイアスを制御する
ことを特徴とする光信号送信装置。
（付記５）
付記１または２に記載の光信号送信装置であって、
前記第１および第２の変調部は、それぞれ、光アッテネータを備え、
前記パワー制御部は、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方の光アッテネータを制御する
ことを特徴とする光信号送信装置。
（付記６）
付記１または２に記載の光信号送信装置であって、
前記第１および第２の変調部は、それぞれ、位相変調器および前記位相変調器に直列的に接続される強度変調器を備え、
各強度変調器は、電気光学効果を利用して光信号を変調する変調器であり、
前記パワー制御部は、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方の強度変調器のバイアスを制御する
ことを特徴とする光信号送信装置。
（付記７）
付記１または２に記載の光信号送信装置であって、
前記パワー制御部は、前記第１および第２の変調部に低周波信号を与え、前記偏波多重光信号に含まれている前記低周波信号成分を利用して同期検波を行うことにより、前記偏波多重光信号のＡＣ成分に基づいて、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御する
ことを特徴とする光信号送信装置。
（付記８）
第１の光源と、
１組の光パスおよび前記１組の光パスに位相差を与える第１の位相シフト部を備え、前記第１の光源により生成される光信号を変調して第１の光変調信号を生成する第１の変調部と、
第２の光源と、
１組の光パスおよび前記１組の光パスに位相差を与える第２の位相シフト部を備え、前記第２の光源により生成される光信号を変調して第２の光変調信号を生成する第２の変調部と、
前記第１および第２の光変調信号を結合して偏波多重光信号を生成する結合部と、
前記第１および第２の変調部がそれぞれ第１および第２の制御データ信号により駆動されるときに、前記第１の位相シフト部による位相差をＡ−Δφに制御すると共に、前記第２の位相シフト部による位相差をＡ＋Δφに制御する位相制御部と、
前記第１および第２の変調部がそれぞれ前記第１および第２の制御データ信号により駆動されるときに、前記偏波多重光信号のＡＣ成分に基づいて、前記第１および第２の光源の少なくとも一方を制御するパワー制御部、を有し、
前記第１の制御データ信号のデータパターンは、前記第２の制御データ信号と同じであるか、或いは、前記第２の制御データ信号の逆相と同じである
ことを特徴とする光信号送信装置。
（付記９）
付記１に記載の光信号送信装置であって、
前記第１の変調部から出力される前記第１の光変調信号の光パワーを表す第１のモニタ値を得る第１のモニタ部と、
前記第２の変調部から出力される前記第２の光変調信号の光パワーを表す第２のモニタ値を得る第２のモニタ部、をさらに備え、
前記位相制御部は、前記第１および第２の変調部がそれぞれ第１および第２の送信データ信号により駆動されるときに、前記第１および第２の位相シフト部による位相差を前記Ａに制御し、
前記パワー制御部は、前記第１および第２の変調部がそれぞれ第１および第２の送信データ信号により駆動されるときに、前記第１および第２のモニタ値が互いにほぼ同じになるように前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御する制御信号を、前記第１および第２の制御データ信号の使用時に前記偏波多重光信号のＡＣ成分に基づいて得られる制御結果に応じて補正する
ことを特徴とする光信号送信装置。
（付記１０）
付記１〜９のいずれか１つに記載の光信号送信装置であって、
前記Ａは、前記第１および第２の変調部の変調方式に応じて決まる最適位相である
ことを特徴とする光信号送信装置。
（付記１１）
１組の光パスおよび前記１組の光パスに位相差を与える第１の位相シフト部を備え、第１の光変調信号を生成する第１の変調部と、１組の光パスおよび前記１組の光パスに位相差を与える第２の位相シフト部を備え、第２の光変調信号を生成する第２の変調部と、前記第１および第２の光変調信号を結合して偏波多重光信号を生成する結合部、を有する光信号送信装置において、前記偏波多重光信号を制御する方法であって、
前記第１の位相シフト部による位相差をＡ−Δφに制御すると共に、前記第２の位相シフト部による位相差をＡ＋Δφに制御し、
前記第１および第２の変調部の駆動信号としてそれぞれ第１および第２の制御データ信号を生成し、
前記第１および第２の変調部がそれぞれ前記第１および第２の制御データ信号により駆動されるときに生成される前記偏波多重光信号のＡＣ成分に基づいて、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御し、
前記第１の制御データ信号のデータパターンは、前記第２の制御データ信号と同じであるか、或いは、前記第２の制御データ信号の逆相と同じである
ことを特徴とする偏波多重光信号の制御方法。
（付記１２）
１組の光パスおよび前記１組の光パスに位相差を与える第１の位相シフト部を備え、第１の光変調信号を生成する第１の変調部と、１組の光パスおよび前記１組の光パスに位相差を与える第２の位相シフト部を備え、第２の光変調信号を生成する第２の変調部と、前記第１および第２の光変調信号を結合して偏波多重光信号を生成する結合部、を有する光信号送信装置において、前記偏波多重光信号を制御する方法であって、
第１の期間に、
前記第１の位相シフト部による位相差をＡ−Δφに制御すると共に、前記第２の位相シフト部による位相差をＡ＋Δφに制御し、
前記第１および第２の変調部の駆動信号としてそれぞれ第１および第２の制御データ信号を生成し、
前記偏波多重光信号のＡＣ成分が最小化されるように前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御するための第１の制御パラメータを生成し、
前記第１および第２の光変調信号の光パワーが互いにほぼ同じになるように前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御するための第２の制御パラメータを生成し、
前記第１の制御データ信号のデータパターンは、前記第２の制御データ信号と同じであるか、或いは、前記第２の制御データ信号の逆相と同じであり、
第２の期間に、
前記第１および第２の位相シフト部による位相差をそれぞれ前記Ａに制御し、
前記第１および第２の変調部の駆動信号としてそれぞれ第１および第２の送信データ信号を生成し、
前記第１の制御パラメータと前記第２の制御パラメータとの誤差に基づいて前記第２の制御パラメータを補正し、その補正された第２の制御パラメータで前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御する
ことを特徴とする偏波多重光信号の制御方法。
（付記１３）
第１の光変調信号を生成する第１の変調部と、第２の光変調信号を生成する第２の変調部と、前記第１および第２の光変調信号を結合して偏波多重光信号を生成する結合部、を有する光信号送信装置において、前記偏波多重光信号を制御する方法であって、
第１の期間に、
前記第１の変調部を消光したときに得られる前記偏波多重光信号の光パワーと前記第２の変調部を消光したときに得られる前記偏波多重光信号の光パワーとの差分をほぼゼロにするように、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御するための第１の制御パラメータを生成し、
前記第１の光変調信号の光パワーおよび前記第２の光変調信号の光パワーが互いにほぼ同じになるように、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御するための第２の制御パラメータを生成し、
第２の期間に、前記第１の制御パラメータと前記第２の制御パラメータとの誤差に基づいて前記第２の制御パラメータを補正し、その補正された第２の制御パラメータで前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御する
ことを特徴とする偏波多重光信号の制御方法。
【符号の説明】
【０１１３】
１、２、３ 光源（ＬＤ）
１０、２０ 変調器
１１、２１ 位相シフト部
１２、２２ 駆動部
１３、２３ 光アッテネータ
３１ 偏波ビーム結合器
４１ 制御データ生成部
５１ 受光器
５２ ＡＣ成分抽出部
５３ ローパスフィルタ
５４ ＡＣ成分パワー検出部
５５ 制御部
６１、７１ ＲＺ光変調器
１０１ 制御部
１１１、１２１、１３１ 受光器
１３２ ＤＣ成分検出器
１３３ 制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号送信装置および偏波多重光信号の制御方法に係わり、例えば、偏波多重伝送システムにおいて使用される光信号送信装置に適用可能である。
【背景技術】
【０００２】
40Gbit/sを超える超高速光伝送システム（例えば、100Gbit/s）の実現の要求は急速に高まってきている。このため、無線システムに適用されている多値変調方式（例えば、４値の位相変調を用いるＱＰＳＫ変調方式）を適用した光伝送システムの実用化に向けた開発が進められている。しかし、伝送信号速度の高速化に伴い、電気信号回路の実現性に係わる課題、光伝送信号の劣化に係わる課題（光フィルタによる伝送信号スペクトル劣化、波長分散や光雑音の累積による信号劣化など）の解決は、ますます困難になる。
【０００３】
これらの課題を解決する技術の１つとして、光偏波多重が注目されている。偏波多重光信号は、例えば、図１（ａ）に示す光信号送信装置により生成される。この光信号送信装置は、光源（ＬＤ）、１組の変調器、偏波ビーム結合器（ＰＢＣ）を備える。光源から出力される連続光は、分岐されて１組の変調器に導かれる。１組の変調器は、それぞれデータ信号で連続光を変調し、１組の光変調信号を生成する。そして、偏波ビーム結合器は、１組の光変調信号を結合して図１（ｂ）に示す偏波多重光信号を生成する。すなわち、偏波多重では、同一波長の互いに直交する２つの偏波（Ｘ偏波、Ｙ偏波）を利用して、２つのデータストリームが伝送される。
【０００４】
このため、偏波多重技術では、変調速度が２分の１になり、電気信号生成回路の特性向上、低コスト化、小型化、低消費電力化が実現される。また、光伝送路上での分散等の品質劣化要因による影響が低減され、光伝送システム全体として特性が向上する。なお、特許文献１〜３には、偏波多重技術を用いた伝送システムが開示されている。また、関連する技術として特許文献４、５に記載の構成が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−２４７３１号公報
【特許文献２】特開２００２−３４４４２６号公報
【特許文献３】特開２００８−１７２７９９号公報
【特許文献４】特開２００９−６３８３５号公報
【特許文献５】特開２００８−１７２７１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
偏波多重光信号を生成する光信号送信装置においては、図１（ａ）に示すように、各偏波信号に対して変調器が設けられる。このため、変調器間での特性（例えば、ＬＮ変調器の損失）のばらつき、光分岐部および／または光結合部の特性のばらつき等により、出力信号中の偏波間で光パワーに差が発生することがある。そして、偏波間で光パワーが異なると、伝送信号の特性が劣化してしまう。
【０００７】
本発明の課題は、伝送特性の良好な偏波多重光信号を送信する光信号送信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の１つの態様の光信号送信装置は、１組の光パスおよび前記１組の光パスに位相差を与える第１の位相シフト部を備え、第１の光変調信号を生成する第１の変調部と、１組の光パスおよび前記１組の光パスに位相差を与える第２の位相シフト部を備え、第２の光変調信号を生成する第２の変調部と、前記第１および第２の光変調信号を結合して偏波多重光信号を生成する結合部と、前記第１および第２の変調部がそれぞれ第１および第２の制御データ信号により駆動されるときに、前記第１の位相シフト部による位相差をＡ−Δφに制御すると共に、前記第２の位相シフト部による位相差をＡ＋Δφに制御する位相制御部と、前記第１および第２の変調部がそれぞれ前記第１および第２の制御データ信号により駆動されるときに、前記偏波多重光信号のＡＣ成分に基づいて、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御するパワー制御部、を有する。前記第１の制御データ信号のデータパターンは、前記第２の制御データ信号と同じであるか、或いは、前記第２の制御データ信号の逆相と同じである。
【０００９】
本発明の１つの態様の偏波多重光信号の制御方法は、１組の光パスおよび前記１組の光パスに位相差を与える第１の位相シフト部を備え、第１の光変調信号を生成する第１の変調部と、１組の光パスおよび前記１組の光パスに位相差を与える第２の位相シフト部を備え、第２の光変調信号を生成する第２の変調部と、前記第１および第２の光変調信号を結合して偏波多重光信号を生成する結合部、を有する光信号送信装置において使用される。第１の期間に、前記第１の位相シフト部による位相差をＡ−Δφに制御すると共に、前記第２の位相シフト部による位相差をＡ＋Δφに制御し、前記第１および第２の変調部の駆動信号としてそれぞれ第１および第２の制御データ信号を生成し、前記偏波多重光信号のＡＣ成分が最小化されるように前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御するための第１の制御パラメータを生成し、前記第１および第２の光変調信号の光パワーが互いにほぼ同じになるように前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御するための第２の制御パラメータを生成する。ここで、前記第１の制御データ信号のデータパターンは、前記第２の制御データ信号と同じであるか、或いは、前記第２の制御データ信号の逆相と同じである。第２の期間に、前記第１および第２の位相シフト部による位相差をそれぞれ前記Ａに制御し、前記第１および第２の変調部の駆動信号としてそれぞれ第１および第２の送信データ信号を生成し、前記第１の制御パラメータと前記第２の制御パラメータとの誤差に基づいて前記第２の制御パラメータを補正し、その補正された第２の制御パラメータで前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御する。
【００１０】
本発明の他の態様の偏波多重光信号の制御方法は、第１の光変調信号を生成する第１の変調部と、第２の光変調信号を生成する第２の変調部と、前記第１および第２の光変調信号を結合して偏波多重光信号を生成する結合部、を有する光信号送信装置において使用される。第１の期間に、前記第１の変調部を消光したときに得られる前記偏波多重光信号の光パワーと前記第２の変調部を消光したときに得られる前記偏波多重光信号の光パワーとの差分をほぼゼロにするように、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御するための第１の制御パラメータを生成し、前記第１の光変調信号の光パワーおよび前記第２の光変調信号の光パワーが互いにほぼ同じになるように、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御するための第２の制御パラメータを生成する。第２の期間に、前記第１の制御パラメータと前記第２の制御パラメータとの誤差に基づいて前記第２の制御パラメータを補正し、その補正された第２の制御パラメータで前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御する。
【発明の効果】
【００１１】
本出願において開示される構成または方法によれば、伝送特性の良好な偏波多重光信号を送信することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】偏波多重について説明する図である。
【図２】実施形態の光信号送信装置の構成を示す図である。
【図３】光信号送信装置の第１の実施例を示す図である。
【図４】ＬＮ変調器の動作を説明する図である。
【図５】第１の実施例におけるパワー差とモニタ信号の関係を示すシミュレーション結果（Δφ＝９０度）である。
【図６】第１の実施例におけるパワー差とモニタ信号の関係を示すシミュレーション結果（Δφ＝４５度）である。
【図７】第１の実施例におけるパワー差とモニタ信号の関係を示すシミュレーション結果（ランダムデータ入力）である。
【図８】光信号送信装置の第２の実施例を示す図である。
【図９】第２の実施例におけるパワー差とモニタ信号の関係を示すシミュレーション結果（Δφ＝９０度）である。
【図１０】第２の実施例におけるパワー差とモニタ信号の関係を示すシミュレーション結果（Δφ＝４５度）である。
【図１１】光信号送信装置の第３の実施例を示す図である。
【図１２】光信号送信装置の第４の実施例を示す図である。
【図１３】駆動データが互いに逆相である場合のＬＮ変調器の入出力を説明する図である。
【図１４】位相シフト部を制御する方法を説明する図（その１）である。
【図１５】位相シフト部を制御する方法を説明する図（その２）である。
【図１６】位相シフト部を制御する方法を説明する図（その３）である。
【図１７】オンライン制御を行う光信号送信装置の構成を示す図である。
【図１８】図１７に示す制御部の動作を示すフローチャートである。
【図１９】他の実施形態の光信号送信装置の構成を示す図である。
【図２０】図１９に示す制御部の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図２は、実施形態の光信号送信装置の構成を示す図である。実施形態の光信号送信装置は、第１および第２の光変調信号を結合することにより得られる偏波多重光信号を送信する。偏波多重光信号は、互いに直交するＸ偏波およびＹ偏波を利用して受信局へデータを伝送する。ここで、Ｘ偏波およびＹ偏波のパワーが互いに異なっていると、偏波多重光信号の特性が劣化する。したがって、実施形態の光信号送信装置においては、Ｘ偏波およびＹ偏波のパワー差を小さく（望ましくは、最小化）するための制御が行われる。
【００１４】
光源（ＬＤ）１は、例えばレーザーダイオードであり、所定の周波数の光信号を生成する。この光信号は、例えば連続光（ＣＷ：Continuous Wave）であり、例えば光スプリッタにより分岐されて変調器１０、２０に導かれる。
【００１５】
変調器１０、２０は、この実施例では、それぞれ、駆動電圧に応じて出力光のパワーが周期的に変化する変調器（例えば、マッハツェンダ型のＬＮ変調器）である。ここで、変調器１０は、１組の光パスおよびその１組の光パスに位相差を与える位相シフト部１１を備える。そして、変調器１０は、データＸに従って入力光信号を変調して光変調信号Ｘを生成する。同様に、変調器２０は、１組の光パスおよびその１組の光パスに位相差を与える位相シフト部２１を備える。そして、変調器２０は、データＹに従って入力光信号を変調して光変調信号Ｙを生成する。
【００１６】
駆動部１２は、データＸを表す駆動電圧信号を生成して変調器１０に与え、駆動部２２は、データＹを表す駆動電圧信号を生成して変調器２０に与える。また、変調器１０、２０は、それぞれ、ＬＮ変調器の動作点（すなわち、バイアス）を制御するために、不図示のバイアス回路を備える。バイアス回路は、例えば、ＡＢＣ（Auto Bias Control）回路である。ＡＢＣ回路は、例えば、対応するＬＮ変調器に対して低周波電圧信号を印加し、変調器１０、２０の出力光に含まれる低周波成分に基づいて、対応するＬＮ変調器の動作点の位置（すなわち、ＤＣバイアス電圧）を調整する。
【００１７】
なお、この明細書においては、光変調器の一例としてＬＮ変調器を記載しているが、これに限定されるものではない。すなわち、光変調器は、ＬＮ変調器に限定されるものではなく、電気光学材料を用いた変調器、例えば、ＩｎＰ等の半導体材料で構成される変調器であってもよい。
【００１８】
光アッテネータ１３、２３は、それぞれ光変調信号Ｘ、Ｙのパワーを調整する。なお、光アッテネータ１３、２３は、必須の構成要素ではない。また、光アッテネータ１３、２３は、変調器１０、２０の入力側に設けられてもよいし、変調器１０、２０の内部に設けられてもよいし、変調器１０、２０の出力側に設けられてもよい。
【００１９】
上記構成において、光変調信号Ｘを生成する変調部は、変調器１０、駆動部１２、不図示のバイアス回路、光アッテネータ１３を含むようにしてもよい。同様に、光変調信号Ｙを生成する変調部は、変調器２０、駆動部２２、不図示のバイアス回路、光アッテネータ２３を含むようにしてもよい。
【００２０】
偏波ビーム結合器（ＰＢＣ：Polarization Beam Combiner）３１は、光変調信号Ｘおよび光変調信号Ｙを偏波多重して偏波多重光信号を生成する。ここで、偏波多重においては、図１（ｂ）に示すように、互いに直交するＸ偏波およびＹ偏波が使用される。すなわち、Ｘ偏波を利用して光変調信号Ｘが伝搬され、Ｙ偏波を利用して光変調信号Ｙが伝搬される。
【００２１】
上記構成において、光信号送信装置がデータを送信するときは、位相シフト部１１、２１は、変調方式に応じて決まる位相を生成するように制御される。例えば、ＱＰＳＫ（ＤＱＰＳＫを含む）では、位相シフト部１１、２１の位相φは、いずれもπ／２に制御される。また、データ生成部４０は、送信データＸ、Ｙを生成する。そして、送信データＸ、ＹがそれぞれデータＸ、Ｙとして変調器１０、２０に与えられると、光変調信号Ｘ、Ｙが生成され、それらの光変調信号Ｘ、Ｙを伝送する偏波多重光信号が出力される。
【００２２】
実施形態の光信号送信装置は、Ｘ偏波およびＹ偏波のパワー差をゼロまたはほぼゼロに制御するために、以下の制御系を備える。すなわち、受光器（ＰＤ）５１は、光スプリッタにより分岐された偏波多重光信号を電気信号に変換する。ＡＣ成分抽出器５２は、受光器５１により得られる電気信号からＡＣ成分を抽出する（或いは、ＤＣ成分を除去する）。ローパスフィルタ５３は、上記電気信号からデータＸ、Ｙのシンボル周波数成分を除去する。ＡＣ成分パワー検出部５４は、ローパスフィルタ５３によりフィルタリングされた電気信号のＡＣ成分パワーを検出し、その検出結果をモニタ信号として出力する。制御部５５は、偏波多重光信号のＡＣ成分パワーを表すモニタ信号に基づいて、少なくとも一方の変調部（変調器、駆動部、バイアス回路、光アッテネータ）を制御する。なお、図２に示す例では、受光器５１とＡＣ成分パワー検出部５４との間にローパスフィルタ５３が設けられているが、このローパスフィルタ５３の代わりに変調速度に対して十分に低い帯域を有する電気回路が設けられるようにしてもよい。
【００２３】
Ｘ偏波およびＹ偏波のパワーバランスを調整する際には、制御データ生成部４１は、制御データＸ、Ｙを生成する。ここで、制御データＸのデータパターンは、制御データＹのデータパターンと同じである。生成された制御データＸ、Ｙは、それぞれデータＸ、Ｙとして駆動部１２、２２を介して変調器１０、２０に与えられる。すなわち、変調器１０、２０は、互いに同じ制御データで駆動される。
【００２４】
また、Ｘ偏波およびＹ偏波のパワーバランスを調整する際には、位相制御部５６は、位相シフト部１１、２１の位相を、それぞれ「Ａ−Δφ」「Ａ＋Δφ」に制御する。すなわち、変調器１０の１組の光パスに対して位相差Ａ−Δφが与えられ、変調器２０の１組の光パスに対して位相差Ａ＋Δφが与えられる。ここで、「Ａ」は、データ送信時の最適位相であり、例えば、ＱＰＳＫまたはＤＱＰＳＫではπ／２である。また、「Δφ」は、ゼロでない任意の位相である。位相シフト部１２、２２の位相は、最適位相に対して互いに逆方向に同じ量だけずらして設定される。なお、位相制御部５６は、制御部５５の中に設けられてもよいし、制御部５５の外部にもうけられてもよい。
【００２５】
このような設定において、制御部５５は、偏波多重光信号のＡＣ成分パワーを小さく（好ましくは、最小化）するように、制御信号Ｃ１〜Ｃ３のうちの１つ以上を生成する。なお、「ＡＣ成分パワーを小さく」とは、ＡＣ成分パワーを予め決められた閾値よりも小さくするように制御する動作を含む。制御信号Ｃ１は、駆動部１２、２２が生成する駆動電圧の振幅を制御する。なお、変調器１０、２０の出力パワーは、駆動電圧に依存する。すなわち、駆動振幅が大きければ出力パワーが大きく、駆動振幅が小さければ出力パワーは小さい。制御信号Ｃ２は、変調器１０、２０のバイアスを制御する。なお、変調器１０、２０の出力パワーは、バイアス点を制御するＤＣバイアス電圧に依存する。一般に、バイアスが最適点に制御されていれば、出力パワーは最大になる。制御信号Ｃ３は、光アッテネータ１３、２３の減衰量を制御する。
【００２６】
上記設定において、偏波多重光信号のＡＣ成分パワーが最小化されると、後で詳しく説明するが、偏波多重光信号に含まれるＸ偏波およびＹ偏波のパワー差が最小化される。したがって、偏波多重光信号のＡＣ成分パワーを最小化するように制御信号Ｃ１〜Ｃ３の中の１つ以上を生成すれば、Ｘ偏波およびＹ偏波のパワー差が最小化され、偏波多重光信号の特性が改善される。
【００２７】
このように、実施形態の光信号送信装置は、偏波多重光信号のＡＣ成分パワーを利用して変調部を制御するフィードバック系を備え、このフィードバック系がＸ偏波およびＹ偏波のパワーバランスを調整する。すなわち、光変調信号Ｘ、Ｙのパワーを個々にモニタするのではなく、光送信装置から出力される偏波多重光信号をモニタして偏波間のパワー差が調整される。このため、光変調信号Ｘ、Ｙのパワーを個々にモニタする受光器の特性、あるいは偏波ビーム結合器の特性のばらつきに依存することなく、実際に出力される偏波多重光信号に基づいて、Ｘ、Ｙ偏波間のパワーバランスを最適化することができる。
【００２８】
ただし、実施形態の制御方法は、データＸ、Ｙとして制御データが与えられ、また、位相シフト部１１、２１の位相はそれぞれ最適位相から外れている。したがって、この制御方法は、光信号送信装置のオフライン時（システム導入時、波長切替え時など）に実行される。そして、データ送信時には、光信号送信装置は、上述のフィードバック制御により得られた状態（駆動電圧、バイアス、または減衰量）で動作する。このとき、位相シフト部１１、２１の位相は、それぞれ最適位相に制御される。
【００２９】
図３は、光信号送信装置の第１の実施例を示す図である。この実施例では、ＮＲＺ−ＤＱＰＳＫ変調方式でデータが送信される。なお、変調方式は、ＱＰＳＫ／ＤＱＰＳＫに限定されるものではなく、他のＤＰＳＫ変調、あるいは他の多値変調方式であってもよい。例えば、米国特許出願公開２００６／０１２７１０２の明細書に開示されているように、データ信号をフィルタ処理することにより光位相をベクトルとして変化させる光変調器を備える光送信装置であってもよい。
【００３０】
図３において、変調器１０は、マッハツェンダ型ＤＱＰＳＫ光変調器であり、この実施例では、ＬＮ変調器１０ａ、１０ｂ、位相シフト部１１を備える。ＬＮ変調器１０ａ、１０ｂは、この実施例では、マッハツェンダ干渉計である。ＬＮ変調器１０ａは、１組の光パス（Ｉアーム、Ｑアーム）の一方に設けられ、ＬＮ変調器１０ｂは、１組の光パスの他方に設けられる。位相シフト部１１は、ＩアームとＱアームとの間に位相差π／２を与える。位相シフト部１１は、例えば、電圧または温度に応じて光パス長が変化する材料により実現されるようにしてもよい。ただし、位相シフト部１１の位相は、偏波間のパワーバランスの調整時には、π／２−Δφに調整される。
【００３１】
駆動部１２は、駆動信号DataＩ、DataＱを用いてＬＮ変調器１０ａ、１０ｂを駆動する。ここで、駆動信号DataＩ、DataＱは、例えば、ＤＱＰＳＫエンコーダでデータＸを符号化することにより生成される。また、駆動部１２は、増幅器を備え、駆動信号DataＩ、DataＱの振幅を制御することができる。なお、図３に示す駆動部１２は、差動信号を出力するようになっているが、シングル出力でも構わない。
【００３２】
図４は、ＬＮ変調器の動作を説明する図である。ＬＮ変調器の出力光のパワーは、駆動電圧に対して周期的に変化する。ここで、駆動振幅は「２Ｖπ」である。なお、「Ｖπ」は、半波長電圧であり、ＬＮ変調器の出力光のパワーが極小値から極大値まで変化するための電圧である。したがって、図３において、駆動信号DataＩの振幅を小さくすれば、ＬＮ変調器１０ａの出力光信号の振幅は小さくなり、ＬＮ変調器１０ａの出力光の平均パワーは低下する。同様に、駆動信号DataＱの振幅を小さくすれば、ＬＮ変調器１０ｂの出力光の平均パワーは低下する。駆動信号DataＩ、DataＱの振幅は、駆動部１２が備える増幅器の利得を調整することにより制御される。また、利得一定の増幅器が使用される場合は、増幅器入力信号振幅を調整することでも同様の効果を得ることができる。なお、ＬＮ変調器１０ａ、１０ｂの出力光のパワーは、互いに同じになるように制御される。
【００３３】
また、ＬＮ変調器１０ａ、１０ｂに印加するＤＣバイアス電圧を調整することにより、変調器の動作点をシフトさせると、ＬＮ変調器１０ａ、１０ｂの出力光の平均パワーが変化する。すなわち、例えば、図４において、駆動信号のＤＣ電圧を調整すると、対応する出力光信号が変化し、出力光の平均パワーが変化する。したがって、ＬＮ変調器１０ａ、１０ｂに印加するＤＣバイアス電圧を調整することにより、出力光のパワーを制御することができる。
【００３４】
変調器２０の構成および動作は、基本的には、変調器１０と同じである。すなわち、変調器２０は、ＬＮ変調器２０ａ、２０ｂ、および位相シフト部２１を備える。位相シフト部２１は、位相シフト部１１と同様に、ＩアームとＱアームとの間に位相差π／２を与える。ただし、位相シフト部２１の位相は、偏波間のパワーバランスの調整時には、π／２＋Δφに調整される。
【００３５】
上記構成の光信号送信装置は、偏波多重光信号を利用して、１組のデータＸ、Ｙを送信する。すなわち、データＸに従って変調器１０が駆動され、光変調信号Ｘが生成される。同様に、データＹに従って変調器２０が駆動され、光変調信号Ｙが生成される。光変調信号Ｘ、Ｙは、偏波ビーム結合器３１に導かれる。そして、偏波ビーム結合器３１は、光変調信号Ｘ、Ｙを偏波多重して偏波多重光信号を生成する。偏波多重光信号は、光ファイバ伝送路を介して伝送される。
【００３６】
図３に示す光信号送信装置は、図２を参照しながら説明した制御系（受光器５１、ＡＣ成分抽出部５２、ローパスフィルタ５３、ＡＣ成分パワー検出部５４、制御部５５）を備える。受光器５１は、例えばフォトダイオードであり、光スプリッタにより分岐された偏波多重光信号を電気信号に変換する。
【００３７】
ローパスフィルタ５３は、上記電気信号からデータＸ、Ｙのシンボル周波数成分を除去する。すなわち、例えば、データＸ、Ｙのシンボル周波数が20Gsymbol/sである場合、ローパスフィルタ５３は、少なくとも20GHz成分を除去する。ＡＣ成分抽出器５２は、上記電気信号からＤＣ成分を除去し、ＡＣ成分を抽出する。ＡＣ成分抽出器は、例えば、ＤＣ成分を除去するコンデンサにより実現される。なお、ローパスフィルタ５３、ＡＣ成分抽出部５２を設ける順番は、特に限定されるものではない。ローパスフィルタ５３の入力側にＡＣ成分抽出部５２が設けられてもよいし、ローパスフィルタ５３の出力側にＡＣ成分抽出部５２が設けられてもよい。
【００３８】
ＡＣ成分パワー検出部５４は、上述のようにして得られる電気信号のパワーを検出し、その検出結果をモニタ信号として出力する。したがって、モニタ信号は、偏波多重光信号に対応する電気信号のＡＣ成分パワーを表す。ＡＣ成分パワー検出部５４は、アナログ回路で実現されてもよいし、デジタル演算を行うプロセッサで実現されてもよい。ＡＣ成分パワー検出部５４がプロセッサで実現される場合は、上記電気信号は、不図示のＡ／Ｄ変換器によりデジタルデータに変換されてＡＣ成分パワー検出部５４に入力されるようにしてもよい。
【００３９】
制御部５５は、モニタ信号を最小化するための制御信号Ｃ１〜Ｃ３の１つ以上を生成する。制御信号Ｃ１は、駆動部１２、２２に与えられる。すなわち、変調器１０を駆動する駆動信号の振幅、および／または、変調器２０を駆動する駆動信号の振幅は、制御信号Ｃ１によって制御される。また、制御信号Ｃ２は、変調器１０、２０のバイアスを制御するバイアス回路に与えられる。すなわち、変調器１０のバイアス点の位置、および／または、変調器２０のバイアス点の位置は、制御信号Ｃ２によって制御される。さらに、制御信号Ｃ３は、光アッテネータ１３、２３に与えられる。すなわち、光アッテネータ１３の減衰量、および／または、光アッテネータ２３の減衰量は、制御信号Ｃ３によって制御される。
【００４０】
第１の実施例の光信号送信装置においては、上記制御信号Ｃ１〜Ｃ３の１つ以上を利用してフィードバック制御が行われる。すなわち、第１の実施例においては、駆動電圧の振幅、変調器のバイアス、光アッテネータの減衰量の１つ以上を制御することにより、Ｘ偏波とＹ偏波とのパワー差が制御される。
【００４１】
上記構成の光信号送信装置において、Ｘ偏波およびＹ偏波のパワーバランスを調整する際には、図２を参照しながら説明したように、以下の状態が設定される。
（１）データＸ、Ｙとして、互いに同じデータパターンを有する制御データＸ、Ｙが与えられる。データＸ、Ｙは、互いに同期して同じタイミングで変調器１０、２０に入力されることが好ましい。ただし、データＸ、Ｙの入力タイミングは、１シンボル時間よりも短い誤差を含んでいてもよい。
（２）位相シフト部１１、２１の位相は、それぞれ「Ａ−Δφ」「Ａ＋Δφ」に設定される。なお、この実施例では、変調方式はＤＱＰＳＫなので、Ａ＝π／２である。
【００４２】
図５は、偏波間のパワー差とモニタ信号との関係を示すシミュレーション結果である。このシミュレーションでは、Ｘ偏波とＹ偏波とのパワー差がゼロ、３dB、６dBである場合が比較されている。また、Δφ＝９０度である。すなわち、変調器１０においてＬＮ変調器１０ａ、１０ｂ間の位相差φはゼロであり、変調器２０においてＬＮ変調器２０ａ、２０ｂ間の位相差φは１８０度である。なお、図５に示す「Ｘ偏波」「Ｙ偏波」「偏波多重光信号」は、光パワーを表している。また、図５に示す「モニタ信号」は、ＡＣ成分パワー検出部５４の入力信号を表している。
【００４３】
変調器１０、２０に与えられる制御データＸ、Ｙは、上述したように、互いに同じデータパターンを有する。このため、変調器１０の位相差φがゼロであり、変調器２０の位相差φが１８０度であるときは、変調器１０から出力される光変調信号Ｘ（以下、Ｘ偏波データ）のデータパターンと、変調器２０から出力される光変調信号Ｙ（以下、Ｙ偏波データ）のデータパターンとは、互いに逆位相である。すなわち、Ｘ偏波データが「１（発光状態）」であるときはＹ偏波データは「０（消光状態）」であり、Ｘ偏波データが「０」であるときはＹ偏波データは「１」である。
【００４４】
このため、Ｘ偏波およびＹ偏波のパワー差が小さければ、偏波ビーム結合器３１から出力される偏波多重光信号の各シンボルの光レベルがほぼ同じになる。すなわち、偏波多重光信号のパワー変動（すなわち、ＡＣ成分パワー）は小さくなる。反対に、Ｘ偏波およびＹ偏波のパワー差が大きくなると、偏波多重光信号においてシンボル間で光パワー差が生じている。すなわち、偏波多重光信号のパワー変動も大きくなる。このように、Ｘ偏波およびＹ偏波のパワー差が小さければ、偏波多重光信号のＡＣ成分パワーを表すモニタ信号も小さくなり、そのパワー差が大きくなると、モニタ信号も大きくなる。なお、ＡＣ成分パワー検出部５４から出力されるモニタ信号は、図５に示す「モニタ信号」の平均値または積分値である。
【００４５】
このように、実施形態の光信号送信装置においては、Ｘ偏波およびＹ偏波のパワー差が小さければ、モニタ信号も小さくなる。したがって、制御部５５がフィードバック制御でモニタ信号を最小化すれば、Ｘ偏波およびＹ偏波のパワー差も最小化される。モニタ信号を最小化するためには、上述したように、駆動部１２、２１の駆動電圧、変調器１０、２０のバイアス、または光アッテネータ１３、２３の減衰量が制御される。
【００４６】
図６は、Δφ＝４５度の場合のシミュレーション結果である。すなわち、変調器１０の位相差φは４５度であり、変調器２０の位相差φは１３５度である。変調器１０、２０の位相差がこのように設定されても、Ｘ偏波およびＹ偏波のパワー差が小さいときに、モニタ信号が小さくなる。したがって、Δφは、ゼロ以外の値であれば、特に限定されるものではない。ただし、モニタ信号の感度は、ＱＰＳＫ／ＤＱＰＳＫにおいては、Δφ＝９０度のときに最も良好である。
【００４７】
図７は、データＸ、Ｙが互いに同じでない（すなわち、ランダムパターン）ときのシミュレーション結果である。なお、Δφ＝９０である。この場合、Ｘ偏波とＹ偏波のパワー差がゼロであっても、偏波多重光信号のパワー変動は大きい。すなわち、モニタ信号のＡＣ成分パワーは、Ｘ偏波とＹ偏波のパワー差にはほとんど依存することはない。したがって、データＸ、Ｙが互いに異なると、偏波多重光信号のＡＣ成分パワーを利用してＸ偏波とＹ偏波のパワー差を制御することは困難である。
【００４８】
ここで、位相シフト部１１、２１の位相をそれぞれＡ−Δφ、Ａ＋Δφに制御し、変調器１０、２０に同じ制御データを与えることについて説明する。なお、以下の説明では、変調方式がＤＱＰＳＫであり、Ａ＝π／２であるものとする。また、パワーバランスの調整時には、Δφ＝９０度であるものとする。すなわち、パワーバランスの調整時には、変調器１０の位相シフト部１１の位相φはゼロであり、変調器２０の位相シフト部２１の位相φは１８０度である。さらに、光信号送信装置を構成する光デバイスは理想的な特性を有しているものとする。
【００４９】
ＤＱＰＳＫでは、１シンボル毎に２ビットのデータが伝送される。そして、データ送信時（すなわち、φ＝π／２）に、各シンボルは以下の状態で送信されるものとする。
シンボル（１，１）：キャリアの位相＝π／４、光パワー＝√２
シンボル（０，１）：キャリアの位相＝３π／４、光パワー＝√２
シンボル（０，０）：キャリアの位相＝５π／４、光パワー＝√２
シンボル（１，０）：キャリアの位相＝７π／４、光パワー＝√２
【００５０】
この場合、パワーバランスの調整時には、変調器１０（φ＝０）により得られる光変調信号Ｘの状態は下記のようになる。
シンボル（１，１）：キャリアの位相＝０、光パワー＝２
シンボル（０，１）：光パワー＝０
シンボル（０，０）：キャリアの位相＝π、光パワー＝２
シンボル（１，０）：光パワー＝０
【００５１】
このとき、変調器２０（φ＝１８０）により得られる光変調信号Ｙの状態は下記のようになる。
シンボル（１，１）：光パワー＝０
シンボル（０，１）：キャリアの位相＝０、光パワー＝２
シンボル（０，０）：光パワー＝０
シンボル（１，０）：キャリアの位相＝π、光パワー＝２
【００５２】
ここで、説明を簡単にするために、偏波多重光信号のパワーは、光変調信号Ｘ、Ｙの光パワーの和であるものとする。また、パワーバランス調整時には、変調器１０、２０に同じ制御データが与えられる。そうすると、偏波多重光信号のパワーは下記のようになる。
シンボル（１，１）：光パワー＝２
シンボル（０，１）：光パワー＝２
シンボル（０，０）：光パワー＝２
シンボル（１，０）：光パワー＝２
【００５３】
このように、実施形態の光信号送信装置において、位相シフト部１１、２１の位相をそれぞれＡ−Δφ、Ａ＋Δφに制御し、変調器１０、２０に同じ制御データを与えると、偏波多重光信号のパワーの変動は小さい（理想的には、ゼロ）。すなわち、偏波多重光信号のＡＣ成分パワーが小さくなる。
【００５４】
このとき、例えば、変調器２０（φ＝１８０）により得られる光変調信号Ｙのパワーが３dBだけ低下したものとする。この場合、光変調信号Ｙの状態は下記のようになる。
シンボル（１，１）：光パワー＝０
シンボル（０，１）：キャリアの位相＝０、光パワー＝１
シンボル（０，０）：光パワー＝０
シンボル（１，０）：キャリアの位相＝π、光パワー＝１
【００５５】
そうすると、そうすると、偏波多重光信号のパワーは下記のようになる。
シンボル（１，１）：光パワー＝２
シンボル（０，１）：光パワー＝１
シンボル（０，０）：光パワー＝２
シンボル（１，０）：光パワー＝１
【００５６】
このように、光変調信号Ｘ、Ｙのパワー差（すなわち、Ｘ偏波、Ｙ偏波のパワー差）が発生すると、偏波多重光信号のパワーの変動が大きくなる。したがって、実施形態の光信号送信装置は、偏波多重光信号のＡＣ成分パワーを表すモニタ信号を最小化するように、変調器１０、２０の少なくとも一方を制御する。これにより、偏波間のパワー差が最小化される。
【００５７】
また、実施形態の光信号送信装置では、偏波多重後の光信号を利用してフィードバック制御が行われるので、光源１から偏波ビーム結合器３１までに生じる偏波間光パワー差を制御することが可能である。したがって、各変調器１０、２０が備える受光器の特性、或いは偏波ビーム結合器３１の特性に起因した発生し得る数dBの偏波間パワー差（制御誤差）が補償される。また、受光器５１からＡＣ成分パワー検出部５４までの回路要素は、変調器１０、２０のバイアスを制御する回路、および／または、位相シフト部１１、２１を制御する回路の一部と共用可能である。これにより、光信号送信装置の小型化または簡素化が実現される。
【００５８】
図８は、光信号送信装置の第２の実施例を示す図である。第２の実施例の光信号送信装置は、ＤＱＰＳＫ光変調器の前段または後段にＲＺ光変調器を備える。図８に示す例においては、変調器（ＤＱＰＳＫ光変調器）１０、２０の後段に、それぞれ、ＲＺ光変調器６１、７１が設けられている。したがって、第２の実施例では、ＲＺ−ＤＱＰＳＫ変調方式でデータが送信される。なお、変調器１０、２０は位相変調器として動作し、ＲＺ光変調器６１、７１は強度変調器として動作する。
【００５９】
ＲＺ光変調器６１、７１は、例えば、マッハツェンダ型のＬＮ変調器であり、ドライバ回路６２、７２により生成される駆動信号に従ってＲＺ変調を行う。ここで、ドライバ回路６２、７２は、シンボルクロックに同期した駆動信号を生成する。駆動信号は、特に限定されるものではないが、例えば、シンボルクロックと同じ周波数のサイン波である。また、駆動信号の振幅は、例えば、Ｖπである。
【００６０】
ＲＺ光変調器６１、７１は、変調器１０、２０と同様に、それぞれ、ＬＮ変調器の動作点を制御するために、不図示のバイアス回路（ＡＢＣ回路）を備える。そして、ＲＺ光変調器６１、７１に印加するＤＣバイアス電圧を調整することにより、出力光のパワーを制御することができる。
【００６１】
なお、光アッテネータ１３、２３は、必須の構成要素ではない。また、光アッテネータ１３、２３は、変調器１０、２０の入力側に設けられてもよいし、変調器１０、２０とＲＺ光変調器６１、７１との間に設けられてもよい。
【００６２】
上記構成の光送信装置において、偏波間のパワー差を制御する制御系の構成および動作は、基本的に、第１の実施例と同じである。すなわち、制御部５５は、偏波多重光信号に対応するモニタ信号を最小化するための制御信号を生成する。ただし、第２の実施例の制御部５５は、上述した制御信号Ｃ１〜Ｃ３だけでなく、制御信号Ｃ４も生成することができる。制御信号Ｃ４は、ＲＺ光変調器６１、７１のバイアスを制御する。すなわち、制御信号Ｃ４は、ＲＺ光変調器６１の出力光パワー、および／または、ＲＺ光変調器７１の出力光パワーを調整することができる。したがって、制御信号Ｃ４を利用したフィードバック制御により、Ｘ偏波およびＹ偏波のパワー差が最適化される。なお、第２の実施例の構成においても、制御信号Ｃ１〜Ｃ３を利用してパワー差を制御することも可能である。
【００６３】
図９および図１０は、第２の実施例におけるパワー差とモニタ信号の関係を示すシミュレーション結果である。図９および図１０は、それぞれ、Δφ＝９０度およびΔφ＝４５度である場合のシミュレーション結果を示している。
【００６４】
第２の実施例（ＲＺ−ＤＱＰＳＫ）においても、第１の実施例（ＮＲＺ−ＤＱＰＳＫ）と同様に、Ｘ偏波とＹ偏波とのパワー差が小さくなると、モニタ信号も小さくなる。したがって、モニタ信号を最小化するようにフィードバック制御を行えば、Ｘ偏波とＹ偏波とのパワー差を小さくすることができる。なお、第２の実施例においても、Δφ（≠０）の値は、特に限定されるものではない。また、ＲＺ−ＤＱＰＳＫにおいては、Ｘ偏波とＹ偏波とのパワー差がゼロになると、モニタ信号もゼロに近い値になる。したがって、ＲＺ−ＤＱＰＳＫにおいては、モニタ信号に対する調整の感度が高くなる。
【００６５】
図１１は、光信号送信装置の第３の実施例を示す図である。第３の実施例の光信号送信装置は、同期検波を利用してＡＣ成分パワーの最小点を検出する構成を採用する。なお、図１１では、制御信号Ｃ３を利用して光アッテネータ１３、２３の減衰量を制御する構成を示す。
【００６６】
低周波信号発生部８１は、低周波信号を生成する。この低周波信号の周波数は、シンボル周波数に対して十分に低速であり、例えば、数１００Hz〜数MHzである。重畳部８２は、制御部５５により生成される制御信号Ｃ３に低周波信号を重畳する。そして、この低周波信号が重畳された制御信号Ｃ３が、光アッテネータ１３、２３に与えられる。そうすると、光変調信号Ｘ、Ｙのパワーは低周波信号の周波数で振動し、偏波多重光信号のパワーも低周波信号の周波数で振動する。したがって、ＡＣ成分パワー検出部５４から出力されるモニタ信号も、低周波信号の周波数で振動することになる。
【００６７】
制御部５５には、低周波信号発生部８１から低周波信号が与えられる。そして、制御部５５は、この低周波信号を利用して、モニタ信号を同期検波する。すなわち、制御部５５は、同期検波によりモニタ信号を検出する。なお、検出したモニタ信号を最小化するための制御部５５のフィードバック制御は、第１の実施例と同じである。また、同期検波方式は、制御信号Ｃ１、Ｃ２を利用する構成にも適用することができ、また、図８に示すＲＺ−ＤＱＰＳＫにも適用することができる。
【００６８】
図１２は、光信号送信装置の第４の実施例を示す図である。第４の実施例の光信号送信装置においては、変調器１０、２０に対してそれぞれ光源２、３が設けられている。そして、変調器１０は、光源２の出力光を利用して光変調信号Ｘを生成し、変調器２０は、光源３の出力光を利用して光変調信号Ｙを生成する。
【００６９】
上記構成の光信号送信装置において、制御部５５は、上述した制御信号Ｃ１〜Ｃ３だけでなく、制御信号Ｃ５を生成することができる。制御信号Ｃ５は、光源２、３に与えられる。そして、光源２、３は、制御信号Ｃ５に応じて、発光パワーを制御する。このとき、制御部５５は、モニタ信号が最小化されるようにフィードバック制御を行いながら制御信号Ｃ５を生成する。これにより、偏波多重光信号のＸ偏波およびＹ偏波の光パワーを互いにほぼ同じにすることができる。このように、第４の実施例においては、駆動電圧の振幅、変調器のバイアス、光アッテネータの減衰量、光源の発光パワーの１つ以上を制御することにより、偏波間のパワー差が制御される。
【００７０】
なお、第１〜第４の実施例では、Ｘ偏波およびＹ偏波のパワーバランスを調整する際には、互いに同じデータパターンを有する制御データＸ、Ｙがそれぞれ変調器１０、２０に入力される。しかし、制御データＸ、Ｙは、互いに同じでなくてもよい。すなわち、制御データＸのデータパターンは、制御データＹの逆相のデータパターンと同じであってもよい。この場合、制御データＹは、例えば、制御データＸの各シンボルを反転させることにより生成されるようにしてもよい。
【００７１】
図１３は、駆動データが互いに逆相である場合のＬＮ変調器の入出力を説明する図である。ここでは、ＬＮ変調器の駆動電圧の振幅が２×Ｖπであるものとする。すなわち、ＤＱＰＳＫ変調器として動作する変調器１０、２０の駆動電圧の振幅が２×Ｖπである。また、図１３は、ＤＱＰＳＫ変調器の一方のアーム（ＩアームまたはＱアーム）の入出力を示している。
【００７２】
２×Ｖπで駆動されるＬＮ変調器においては、図１３に示すように、駆動信号が互いに逆相である場合、変調器から出力される光変調信号のパターンは、互いに同じになる。すなわち、変調器１０、２０においては、制御データＸ、Ｙが互いに同じパターンである場合、および制御データＸ、Ｙが互いに逆相である場合に、同じ光変調信号が得られることになる。
【００７３】
また、第１〜第４の実施例の光信号送信装置では、Ｘ偏波およびＹ偏波のパワーバランスを調整する際に、位相シフト部１１、２１の位相がそれぞれ「Ａ−Δφ」「Ａ＋Δφ」に設定される。以下、図１４〜図１６を参照しながら、位相シフト部１１、２１の制御方法について説明する。なお、図１４〜図１６では、図面を見やすくするために、パワーバランスを制御するための制御系は省略されている。
【００７４】
位相シフト部１１、２１は、特に限定されるものではないが、例えば、各変調器が備える１組の光パスの一方または双方に電圧を印加し、その光パスの光パス長を制御することで、１組の光パス間の位相差を調整する。図１４〜図１６に示す例では、制御部から与えられる位相シフト制御信号の電圧に応じて、位相差が調整される。
【００７５】
また、ＤＱＰＳＫ光変調器である変調器１０、２０においては、１組の光パス間の位相差がゼロ、π／２、π、または３π／２であるときに、出力光パワーのＡＣ成分が極小になる。すなわち、変調器１０、２０においては、出力光パワーのＡＣ成分が極小になるように位相シフト部１１、２１に印加する電圧を制御すれば、１組の光パス間の位相差は、ゼロ、π／２、π、または３π／２のいずれかに収束する。ここで、変調器１０、２０の光パスを提供する光導波路の設計などに基づいて、１組の光パス間の位相差を約π／２に設定する位相シフト制御電圧（Ｖs）が予め得られているものとする。
【００７６】
この場合、位相シフト制御電圧がＶsであれば、出力光パワーのＡＣ成分は極小である。そして、位相シフト制御電圧をＶsから徐々に大きくしたときに、出力光パワーのＡＣ成分の極小点が検出されると、１組の光パス間の位相差は、ゼロまたはπの一方である。また、位相シフト制御電圧をＶsから徐々に小さくしたときに、出力光パワーのＡＣ成分の極小点が検出されると、１組の光パス間の位相差は、ゼロまたはπの他方である。
【００７７】
実施形態の光信号送信装置では、例えば、dithering法で上述の極小点が検出される。すなわち、図１４に示す構成では、制御部９１は、位相シフト制御信号を生成する。この位相シフト部制御信号は、例えば、ＤＣ電圧である。低周波信号発生部９２は、低周波信号を生成する。低周波電圧信号の周波数（ｆ0）は、データＸ、Ｙのシンボルレートに対して十分に低い。重畳部９３は、位相シフト制御信号に低周波信号を重畳する。したがって、位相シフト部１１、２１には、低周波信号が重畳された位相シフト制御信号が与えられる。そうすると、位相シフト部１１、２１により提供される位相は、低周波信号の周波数で変動する。この結果、変調器１０、２０の出力光パワーのＡＣ成分も、低周波信号の周波数で変動する。
【００７８】
受光器（ＰＤ）９４Ｘ、９４Ｙは、それぞれ、変調器１０、２０の出力光を電気信号に変換する。ここで、受光器９４Ｘ、９４Ｙは、変調器１０、２０に内蔵されていてもよいし、変調器１０、２０の外に設けられてもよい。切替部９５は、制御部９１からの指示に応じて、受光器９４Ｘ、９４Ｙにより得られる電気信号を選択する。ローパスフィルタ９６は、切替部９５により選択された電気信号の高周波成分（例えば、シンボル周波数）を除去する。ＡＣ成分抽出部９７は、上記電気信号のＤＣ成分を除去する。ＡＣ成分パワー検出部９８は、上記フィルタリングされた電気信号のＡＣ成分パワーを検出する。このとき、ＡＣ成分パワー検出部９８は、ｆ0成分を含んでいる。
【００７９】
制御部９１は、ＡＣ成分パワー検出部９８の出力信号に含まれるｆ0成分を利用して、ＡＣ成分パワーが極小になるように、位相シフト制御信号を生成する。このとき、変調器１０の位相シフト部１１を制御するときは、切替部９５は、受光器９４Ｘの電気信号を選択する。そして、制御部９１は、生成した位相シフト制御信号を位相シフト部１１に与える。また、変調器２０の位相シフト部２１を制御するときは、切替部９５は、受光器９４Ｙの電気信号を選択する。そして、制御部９１は、生成した位相シフト制御信号を位相シフト部２１に与える。
【００８０】
図１４に示す構成では、位相シフト部１１、２１を制御するために、ローパスフィルタ９６、ＡＣ成分抽出部９７、ＡＣ成分パワー検出部９８が共用されている。これに対して図１５に示す構成では、位相シフト部１１を制御するために、ローパスフィルタ９６Ｘ、ＡＣ成分抽出部９７Ｘ、ＡＣ成分パワー検出部９８Ｘが設けられ、位相シフト部２１を制御するために、ローパスフィルタ９６Ｙ、ＡＣ成分抽出部９７Ｙ、ＡＣ成分パワー検出部９８Ｙが設けられている。なお、図１４および図１５に示す構成において、制御手順は基本的に互いに同じである。
【００８１】
なお、図１４および図１５に示す制御部９１は、第１〜第４の実施例の制御部５５の機能の一部として実現されてもよい。また、図１４および図１５に示す受光器９４Ｘ、９４Ｙは、他の目的（例えば、変調器１０、２０のバイアス制御）のために設けられている受光器を利用するようにしてもよい。
【００８２】
図１６に示す構成では、偏波多重光信号を利用して位相シフト部１１、２１がフィードバック制御される。この構成では、制御部５５が位相シフト制御信号を生成することができる。すなわち、制御部５５は、位相シフト部１１、２１を制御する機能、および偏波間のパワーバランスを制御する機能の双方を備えるようにしてもよい。
【００８３】
次に、光信号送信装置がデータを送信している期間に、Ｘ偏波およびＹ偏波のパワーバランスを定期的または継続的に制御する方法について説明する。
上述の実施例では、光信号送信装置がデータを送信していない期間に、Ｘ偏波およびＹ偏波のパワーバランスが調整される。そして、光信号送信装置は、パワーバランスが調整された後に、データの送信を開始する。しかし、Ｘ偏波およびＹ偏波のパワーバランスは、温度や経年劣化などに起因して変化する。そこで、以下に示す構成では、上述の実施例の方法で得られる制御結果を利用しながら、データの送信中にＸ偏波およびＹ偏波のパワーバランスが定期的または継続的に制御される。なお、以下の説明では、光信号送信装置が受信局へデータを送信していない期間に行われる制御を「オフライン制御」と呼び、光信号送信装置が受信局へデータを送信している期間に行われる制御を「オンライン制御」と呼ぶことがある。
【００８４】
図１７は、オンライン制御を行う光信号送信装置の構成を示す図である。図１７に示す光信号送信装置の構成は、この実施例では、基本的に、図３に示す第１の実施例と同じである。すなわち、光信号送信装置は、受光器５１、ＡＣ成分抽出部５２、ローパスフィルタ５３、ＡＣ成分パワー検出部５４、制御部１０１を備えている。制御部１０１は、第１の実施例の制御部５５により提供される制御機能を備える。なお、オンライン制御を行う光信号送信装置は、第２〜第４の実施例の構成にも適用することができる。
【００８５】
この光信号送信装置は、変調器１０、２０から出力される光変調信号Ｘ、Ｙの光パワーに基づいて、Ｘ偏波およびＹ偏波のパワーバランスを制御することもできる。すなわち、受光素子１１１は、例えばフォトダイオードであり、変調器１０により生成される光変調信号Ｘを電気信号に変換する。ここで、変調器１０は、１組の互いに相補的な光信号を出力するものとする。この場合、１組の光信号の一方が偏波ビーム結合器３１に導かれ、他方の光信号が受光器１１１に導かれるようにしてもよい。なお、受光器１１１は、変調器１０に内蔵されてもよい。また、変調器１０の出力合波部の漏れ光が受光器１１１に導かれるようにしてもよい。そして、受光器１１１の出力信号のＤＣ成分が制御部１０１に与えられる。なお、受光器１１１の出力信号のＡＣ成分は、変調器制御部１１２に与えられる。変調器制御部１１２は、例えば、変調器１０のバイアスを制御する。この場合、変調器制御部１１２は、ＡＢＣ（Auto Bias Control）回路として動作する。
【００８６】
受光器１２１は、変調器２０により生成される光変調信号Ｙを電気信号に変換する。そして、受光器１２１の出力信号のＤＣ成分が制御部１０１に与えられる。また、受光器１２１の出力信号のＡＣ成分は、変調器制御部１２２に与えられる。
【００８７】
制御部１０１には、上述のように、受光器１１１、１２１の出力信号が与えられる。ここで、受光器１１１、１２１の出力信号は、変調器１０、２０の平均出力光パワーに相当する。したがって、受光器１１１、１２１の出力信号の差分は、Ｘ偏波およびＹ偏波のパワー差を表すパラメータとなり得る。すなわち、受光器１１１、１２１の出力信号の差分をゼロにする制御を行えば、Ｘ偏波およびＹ偏波のパワー差は小さくなる。
【００８８】
しかし、この方法では、光パワーの調整点（例えば、変調器１０、２０、光アッテネータ１３、２３）の出力側で発生する要因を補償することはできない。例えば、受光器１１１、１２１の特性が互いに異なっている場合は、受光器１１１、１２１の出力信号の差分がゼロに制御されても、偏波多重光信号に含まれるＸ偏波およびＹ偏波のパワー差はゼロにならない。また、偏波ビーム結合器３１が結合特性のばらつきによっても同様も問題が生じ得る。
【００８９】
この問題を解決するために、図１７に示す光信号送信装置は、第１制御系（偏波多重光信号を利用する制御系）および第２制御系（光変調信号Ｘ、Ｙを利用する制御系）を備える。そして、制御部１０１は、図１８に示すフローチャートの処理を実行する。
【００９０】
ステップＳ１〜Ｓ５は、光信号送信装置がデータを送信していない期間に実行されるオフライン制御である。ステップＳ１では、第１制御系を利用してＸ偏波およびＹ偏波のパワーバランスが制御される。なお、ステップＳ１では、図２および図３を参照しながら説明したように、以下の手順でパワーバランスが制御される。
（１）位相シフト部１１、２１の位相は、それぞれ「Ａ−Δφ」「Ａ＋Δφ」に設定される。ＤＱＰＳＫにおいては、Ａ＝π／２である。また、Δφは、例えば９０度である。
（２）互いに同じデータパターンを有する制御データＸ、Ｙが変調器１０、２０に与えられる。
（３）ＡＣ成分パワー検出部５４により得られるモニタ信号が最小になるように、制御信号Ｃ１〜Ｃ３の中の１つ以上を生成する。
【００９１】
ステップＳ２では、ステップＳ１の制御結果（init_adj_1）が所定のメモリ領域に記憶される。記憶される制御結果は、パワー調整要素の設定値である。パワー調整要素は、この実施例では、変調器１０、２０のバイアス、駆動部１２、２２の出力振幅、光アッテネータ１３、２３の減衰量である。また、変調器１０、２０に対してそれぞれ光源２、３が設けられる場合には、光源２、３の発光パワーもパワー調整要素の１つである。そして、例えば、光アッテネータの減衰量を制御することでＸ偏波および／またはＹ偏波のパワーを調整する場合には、光アッテネータの減衰量を制御するための制御電圧を表す情報が記憶される。
【００９２】
ステップＳ３では、第２制御系を利用してＸ偏波およびＹ偏波のパワーバランスが制御される。なお、ステップＳ３では、上述したように、受光器１１１、１２１から得られる電気信号（すなわち、光変調信号Ｘ、Ｙのパワー）の差分がゼロになるように、制御信号Ｃ１〜Ｃ３の中の１つ以上を生成する。このとき、位相シフト部１１、２１の位相は、それぞれ「Ａ−Δφ」「Ａ＋Δφ」であってもよいし、それぞれ最適位相（すなわち、Ａ）であってもよい。また、データＸ、Ｙは、互いに同じであってもよいし、互いにことなっていてもよい。ただし、第１制御系と第２制御系との誤差を測定するためには、ステップＳ１およびＳ３において同じ条件でパワーバランスの調整が行われることが好ましい。また、ステップＳ３では、ステップＳ１と同じパワー調整要素が制御されるものとする。すなわち、ステップＳ１において光アッテネータが制御された場合には、ステップＳ３においても光アッテネータが制御される。
【００９３】
ステップＳ４では、ステップＳ３の制御結果（init_adj_2）が所定のメモリ領域に記憶される。記憶される制御結果は、ステップＳ２と同じパワー調整要素の設定値である。そして、ステップＳ５において、ステップＳ２で記憶したinit_adj_1とステップＳ４で記憶したinit_adj_2との誤差を表す補正値offsetが所定のメモリ領域に記憶される。このように、ステップＳ１〜Ｓ５においては、第１制御系と第２制御系との間の誤差が測定される。
【００９４】
ステップＳ６〜Ｓ７は、光信号送信装置がデータを送信している期間に実行されるオンライン制御である。ステップＳ６では、まず、ステップＳ５で記憶した補正値offsetが第２制御系に設定される。１つの実施例においては、制御部５５が制御信号Ｃ１〜Ｃ３を算出する際に参照するメモリ領域に、上記補正値offsetが書き込まれる。
【００９５】
ステップＳ７では、第２制御系が、補正値offsetを利用してパワーバランスを調整する。このとき、位相シフト部１１、２１は、それぞれ最適位相に制御される。また、データＸ、Ｙは、受信局へ送信されるデータストリームである。
【００９６】
例えば、オフライン制御において、init_adj_1として「10」が得られ、init_adj_2として「9.3」が得られたものとする。この場合、補正値offsetとして「0.7」が得られる。そうすると、光信号送信装置は、受信局へデータを送信する際に、補正値offsetを利用して第１制御系と第２制御系との間の誤差を補償する。すなわち、例えば、受信局へデータが送信されているときに第２制御系で得られたinit_adj_2が「9.4」であれば、制御部５５は、光パワー調整要素を調整するために「10.1（＝9.4＋0.7）」を出力する。
【００９７】
上記手順において、第１制御系は、偏波ビーム結合器３１の特性、あるいは受光器１１１、１２１の特性の影響を受けることがないので、第１制御系で得られる制御信号の精度は高い。そこで、実施形態の制御方法においては、データ送信時においても得られる第２制御系の測定値を、第１制御系と第２制御系との誤差で補償する。したがって、実施形態の制御方法によれば、常に、Ｘ偏波とＹ偏波とのパワー差を小さく制御でき、良好な伝送品質が得られる。
【００９８】
＜他の実施形態＞
図１９は、他の実施形態の光信号送信装置の構成を示す図である。図１９に示す光信号送信装置は、この実施例では、偏波多重光信号を生成する構成および第２制御系は、図１７に示す構成と同じである。ただし、図１９に示す第１制御系は、図１７に示す第１制御系とは異なっている。
【００９９】
図１９に示す光信号送信装置は、受光器１３１、ＤＣ成分検出器１３２、制御部１３３を備える。受光器１３１は、受光器５１と同様に、光スプリッタにより分岐された偏波多重光信号を電気信号に変換する。ＤＣ成分検出器１３２は、受光器１３１により得られる電気信号のＤＣ成分を抽出する。ＤＣ成分は、例えば、受光器１３１からの入力信号を積分または平均化することにより検出される。そして、ＤＣ成分検出器１３２は、検出結果を、偏波多重光信号の平均パワーを表すモニタ信号として出力する。
【０１００】
制御部１３３は、モニタ信号を利用して、Ｘ偏波とＹ偏波とのパワー差を最小化するようにパワー調整要素（変調器１０、２０のバイアス、駆動部１２、２２の出力振幅、光アッテネータ１３、２３の減衰量（光源２、３の発光パワー））を制御する。なお、制御部１３３は、第２制御系の動作も提供する。
【０１０１】
図２０は、図１９に示す制御部１３３の動作を示すフローチャートである。ステップＳ１１〜Ｓ２０は、オフライン制御である。なお、この実施形態では、位相シフト部１１、２１の位相は、オフライン制御においても、最適位相に保持される。すなわち、例えば、ＤＱＰＳＫにおいては、位相シフト部１１、２１共にπ／２に保持される。また、データＸ、Ｙも、互いに同じである必要はなく、送信データはたは任意のデータパターンが入力される。
【０１０２】
ステップＳ１１では、パワー調整要素を制御することにより、光変調信号Ｘ（Ｘ偏波）を発光状態に制御すると共に、光変調信号Ｙ（Ｙ偏波）を消光状態にする。パワー調整要素が光アッテネータ１３、２３である場合は、例えば、光アッテネータ１３の減衰量が最小に制御され、光アッテネータ２３の減衰量が最大に制御される。このとき、偏波ビーム結合器３１から出力される偏波多重光信号は、実質的に、Ｘ偏波のみを伝搬する。ステップＳ１２では、ＤＣ成分検出器１３２により検出されるＤＣ成分DC_Xが所定のメモリ領域に記憶される。ここで、偏波多重光信号は実質的にＸ偏波のみを伝搬するので、ＤＣ成分検出器１３２による検出値（すなわち、DC_X）は、Ｘ偏波のパワーを表す。
【０１０３】
ステップＳ１３では、パワー調整要素を制御することにより、光変調信号Ｘ（Ｘ偏波）を消光状態に制御すると共に、光変調信号Ｙ（Ｙ偏波）を発光状態にする。上記実施例においては、光アッテネータ１３の減衰量が最大に制御され、光アッテネータ２３の減衰量が最小に制御される。ステップＳ１４では、ＤＣ成分検出器１３２により検出されるＤＣ成分DC_Yが記憶される。なお、ステップＳ１３〜Ｓ１４において、偏波ビーム結合器３１から出力される偏波多重光信号は、実質的に、Ｙ偏波のみを伝搬する。よって、検出値DC_Yは、Ｙ偏波のパワーを表す。
【０１０４】
ステップＳ１５では、ＤＣ成分DC_XとＤＣ成分DC_Yとの差分を小さくするようにパワー調整要素が制御される。例えば、「DC_X− DC_Y ＞０」であれば、光アッテネータ１３の減衰量を大きくする制御、および／または、光アッテネータ２３の減衰量を小さくする制御が実行される。なお、制御部１３３は、最新のパワー調整要素の設定値を保持しており、ステップＳ１５では、その保持している設定値が更新される。
【０１０５】
ステップＳ１６では、上記差分と予め決められた閾値とが比較される。この閾値は、十分に小さい値である。すなわち、ステップＳ１６では、ＤＣ成分DC_XとＤＣ成分DC_Yとの差分がほぼゼロに収束したか否かが判定される。上記差分が閾値よりも大きければ、ステップＳ１１に戻る。すなわち、上記差分が閾値よりも小さくなるまで、ステップＳ１１〜Ｓ１５が繰り返し実行される。そして、上記差分が閾値よりも小さくなると、ステップＳ１７において、更新されたパワー調整部の設定値init_adj_1が所定のメモリ領域に記憶される。
【０１０６】
続いて、ステップＳ１８〜Ｓ１９において、第２制御系を利用してＸ偏波およびＹ偏波のパワーバランスが制御される。この処理は、図１８に示すステップＳ３〜Ｓ４と同じである。すなわち、第２制御系において得られる設定値init_adj_2が記憶される。
【０１０７】
ステップＳ２０では、ステップＳ１７で記憶したinit_adj_1とステップＳ１９で記憶したinit_adj_2との誤差を表す補正値offsetが所定のメモリ領域に記憶される。このように、ステップＳ１１〜Ｓ２０において、第１制御系と第２制御系との間の誤差が測定される。
【０１０８】
ステップＳ２１〜Ｓ２２は、オンライン制御であり、基本的に、図１８に示すステップＳ６〜Ｓ７と同じである。すなわち、ステップＳ２０で記憶した補正値offsetが第２制御系に設定される。そして、第２制御系が、上記補正値offsetを利用してパワーバランスを調整する。このように、図１９〜図２０に示す構成および方法では、Ｘ偏波およびＹ偏波のパワーバランスを調整するために、位相シフト部の位相を変える必要はなく、また、データＸ、Ｙとして特定のデータパターンを使用する必要もない。
【０１０９】
なお、上記オフライン制御は、例えば、通信システムの初期設定時、あるいはＷＤＭシステムにおいて波長が切り替えられる際に実行される。また、上記オンライン制御は、例えば、定期的に繰り返し実行される。或いは、所定の条件下（例えば、光信号送信装置の温度が変化したとき）で上述のオンライン制御を実行するようにしてもよい。
【０１１０】
また、上記説明では、主にＱＰＳＫ（ＤＱＰＳＫを含む）信号を送信する構成を示したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。すなわち、実施形態の光信号送信装置は、他の方式の光変調信号を送信するようにしてもよい。
【０１１１】
さらに、実施形態の光信号送信装置により生成される偏波多重光信号を受信する受信器の構成または方式は、特に限定されるものではなく、例えば、デジタルコヒーレント受信であってもよいし、干渉計を用いる直接受信であってもよい。
【０１１２】
以上の実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
１組の光パスおよび前記１組の光パスに位相差を与える第１の位相シフト部を備え、第１の光変調信号を生成する第１の変調部と、
１組の光パスおよび前記１組の光パスに位相差を与える第２の位相シフト部を備え、第２の光変調信号を生成する第２の変調部と、
前記第１および第２の光変調信号を結合して偏波多重光信号を生成する結合部と、
前記第１および第２の変調部がそれぞれ第１および第２の制御データ信号により駆動されるときに、前記第１の位相シフト部による位相差をＡ−Δφに制御すると共に、前記第２の位相シフト部による位相差をＡ＋Δφに制御する位相制御部と、
前記第１および第２の変調部がそれぞれ前記第１および第２の制御データ信号により駆動されるときに、前記偏波多重光信号のＡＣ成分に基づいて、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御するパワー制御部、を有し、
前記第１の制御データ信号のデータパターンは、前記第２の制御データ信号と同じであるか、或いは、前記第２の制御データ信号の逆相と同じである
ことを特徴とする光信号送信装置。
（付記２）
付記１に記載の光信号送信装置であって、
前記パワー制御部は、前記偏波多重光信号のＡＣ成分の平均を小さくするように、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御する
ことを特徴とする光信号送信装置。
（付記３）
付記１または２に記載の光信号送信装置であって、
前記第１および第２の変調部は、それぞれ、光信号を変調するための駆動信号を生成するドライバ回路を備え、
前記第１および第２の制御データ信号がそれぞれ前記第１および第２の変調部に与えられるときは、前記ドライバ回路は、それぞれ、前記第１および第２の制御データ信号から対応する駆動信号を生成し、
前記パワー制御部は、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方の駆動信号の振幅を制御する
ことを特徴とする光信号送信装置。
（付記４）
付記１または２に記載の光信号送信装置であって、
前記第１および第２の変調部は、それぞれ、電気光学効果を利用して光信号を変調する変調器を備え、
前記パワー制御部は、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方の変調器のバイアスを制御する
ことを特徴とする光信号送信装置。
（付記５）
付記１または２に記載の光信号送信装置であって、
前記第１および第２の変調部は、それぞれ、光アッテネータを備え、
前記パワー制御部は、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方の光アッテネータを制御する
ことを特徴とする光信号送信装置。
（付記６）
付記１または２に記載の光信号送信装置であって、
前記第１および第２の変調部は、それぞれ、位相変調器および前記位相変調器に直列的に接続される強度変調器を備え、
各強度変調器は、電気光学効果を利用して光信号を変調する変調器であり、
前記パワー制御部は、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方の強度変調器のバイアスを制御する
ことを特徴とする光信号送信装置。
（付記７）
付記１または２に記載の光信号送信装置であって、
前記パワー制御部は、前記第１および第２の変調部に低周波信号を与え、前記偏波多重光信号に含まれている前記低周波信号成分を利用して同期検波を行うことにより、前記偏波多重光信号のＡＣ成分に基づいて、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御する
ことを特徴とする光信号送信装置。
（付記８）
第１の光源と、
１組の光パスおよび前記１組の光パスに位相差を与える第１の位相シフト部を備え、前記第１の光源により生成される光信号を変調して第１の光変調信号を生成する第１の変調部と、
第２の光源と、
１組の光パスおよび前記１組の光パスに位相差を与える第２の位相シフト部を備え、前記第２の光源により生成される光信号を変調して第２の光変調信号を生成する第２の変調部と、
前記第１および第２の光変調信号を結合して偏波多重光信号を生成する結合部と、
前記第１および第２の変調部がそれぞれ第１および第２の制御データ信号により駆動されるときに、前記第１の位相シフト部による位相差をＡ−Δφに制御すると共に、前記第２の位相シフト部による位相差をＡ＋Δφに制御する位相制御部と、
前記第１および第２の変調部がそれぞれ前記第１および第２の制御データ信号により駆動されるときに、前記偏波多重光信号のＡＣ成分に基づいて、前記第１および第２の光源の少なくとも一方を制御するパワー制御部、を有し、
前記第１の制御データ信号のデータパターンは、前記第２の制御データ信号と同じであるか、或いは、前記第２の制御データ信号の逆相と同じである
ことを特徴とする光信号送信装置。
（付記９）
付記１に記載の光信号送信装置であって、
前記第１の変調部から出力される前記第１の光変調信号の光パワーを表す第１のモニタ値を得る第１のモニタ部と、
前記第２の変調部から出力される前記第２の光変調信号の光パワーを表す第２のモニタ値を得る第２のモニタ部、をさらに備え、
前記位相制御部は、前記第１および第２の変調部がそれぞれ第１および第２の送信データ信号により駆動されるときに、前記第１および第２の位相シフト部による位相差を前記Ａに制御し、
前記パワー制御部は、前記第１および第２の変調部がそれぞれ第１および第２の送信データ信号により駆動されるときに、前記第１および第２のモニタ値が互いにほぼ同じになるように前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御する制御信号を、前記第１および第２の制御データ信号の使用時に前記偏波多重光信号のＡＣ成分に基づいて得られる制御結果に応じて補正する
ことを特徴とする光信号送信装置。
（付記１０）
付記１〜９のいずれか１つに記載の光信号送信装置であって、
前記Ａは、前記第１および第２の変調部の変調方式に応じて決まる最適位相である
ことを特徴とする光信号送信装置。
（付記１１）
１組の光パスおよび前記１組の光パスに位相差を与える第１の位相シフト部を備え、第１の光変調信号を生成する第１の変調部と、１組の光パスおよび前記１組の光パスに位相差を与える第２の位相シフト部を備え、第２の光変調信号を生成する第２の変調部と、前記第１および第２の光変調信号を結合して偏波多重光信号を生成する結合部、を有する光信号送信装置において、前記偏波多重光信号を制御する方法であって、
前記第１の位相シフト部による位相差をＡ−Δφに制御すると共に、前記第２の位相シフト部による位相差をＡ＋Δφに制御し、
前記第１および第２の変調部の駆動信号としてそれぞれ第１および第２の制御データ信号を生成し、
前記第１および第２の変調部がそれぞれ前記第１および第２の制御データ信号により駆動されるときに生成される前記偏波多重光信号のＡＣ成分に基づいて、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御し、
前記第１の制御データ信号のデータパターンは、前記第２の制御データ信号と同じであるか、或いは、前記第２の制御データ信号の逆相と同じである
ことを特徴とする偏波多重光信号の制御方法。
（付記１２）
１組の光パスおよび前記１組の光パスに位相差を与える第１の位相シフト部を備え、第１の光変調信号を生成する第１の変調部と、１組の光パスおよび前記１組の光パスに位相差を与える第２の位相シフト部を備え、第２の光変調信号を生成する第２の変調部と、前記第１および第２の光変調信号を結合して偏波多重光信号を生成する結合部、を有する光信号送信装置において、前記偏波多重光信号を制御する方法であって、
第１の期間に、
前記第１の位相シフト部による位相差をＡ−Δφに制御すると共に、前記第２の位相シフト部による位相差をＡ＋Δφに制御し、
前記第１および第２の変調部の駆動信号としてそれぞれ第１および第２の制御データ信号を生成し、
前記偏波多重光信号のＡＣ成分が最小化されるように前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御するための第１の制御パラメータを生成し、
前記第１および第２の光変調信号の光パワーが互いにほぼ同じになるように前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御するための第２の制御パラメータを生成し、
前記第１の制御データ信号のデータパターンは、前記第２の制御データ信号と同じであるか、或いは、前記第２の制御データ信号の逆相と同じであり、
第２の期間に、
前記第１および第２の位相シフト部による位相差をそれぞれ前記Ａに制御し、
前記第１および第２の変調部の駆動信号としてそれぞれ第１および第２の送信データ信号を生成し、
前記第１の制御パラメータと前記第２の制御パラメータとの誤差に基づいて前記第２の制御パラメータを補正し、その補正された第２の制御パラメータで前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御する
ことを特徴とする偏波多重光信号の制御方法。
（付記１３）
第１の光変調信号を生成する第１の変調部と、第２の光変調信号を生成する第２の変調部と、前記第１および第２の光変調信号を結合して偏波多重光信号を生成する結合部、を有する光信号送信装置において、前記偏波多重光信号を制御する方法であって、
第１の期間に、
前記第１の変調部を消光したときに得られる前記偏波多重光信号の光パワーと前記第２の変調部を消光したときに得られる前記偏波多重光信号の光パワーとの差分をほぼゼロにするように、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御するための第１の制御パラメータを生成し、
前記第１の光変調信号の光パワーおよび前記第２の光変調信号の光パワーが互いにほぼ同じになるように、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御するための第２の制御パラメータを生成し、
第２の期間に、前記第１の制御パラメータと前記第２の制御パラメータとの誤差に基づいて前記第２の制御パラメータを補正し、その補正された第２の制御パラメータで前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御する
ことを特徴とする偏波多重光信号の制御方法。
【符号の説明】
【０１１３】
１、２、３ 光源（ＬＤ）
１０、２０ 変調器
１１、２１ 位相シフト部
１２、２２ 駆動部
１３、２３ 光アッテネータ
３１ 偏波ビーム結合器
４１ 制御データ生成部
５１ 受光器
５２ ＡＣ成分抽出部
５３ ローパスフィルタ
５４ ＡＣ成分パワー検出部
５５ 制御部
６１、７１ ＲＺ光変調器
１０１ 制御部
１１１、１２１、１３１ 受光器
１３２ ＤＣ成分検出器
１３３ 制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１組の光パスおよび前記１組の光パスに位相差を与える第１の位相シフト部を備え、第１の光変調信号を生成する第１の変調部と、
１組の光パスおよび前記１組の光パスに位相差を与える第２の位相シフト部を備え、第２の光変調信号を生成する第２の変調部と、
前記第１および第２の光変調信号を結合して偏波多重光信号を生成する結合部と、
前記第１および第２の変調部がそれぞれ第１および第２の制御データ信号により駆動されるときに、前記第１の位相シフト部による位相差をＡ−Δφに制御すると共に、前記第２の位相シフト部による位相差をＡ＋Δφに制御する位相制御部と、
前記第１および第２の変調部がそれぞれ前記第１および第２の制御データ信号により駆動されるときに、前記偏波多重光信号のＡＣ成分に基づいて、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御するパワー制御部、を有し、
前記第１の制御データ信号のデータパターンは、前記第２の制御データ信号と同じであるか、或いは、前記第２の制御データ信号の逆相と同じである
ことを特徴とする光信号送信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光信号送信装置であって、
前記パワー制御部は、前記偏波多重光信号のＡＣ成分の平均を小さくするように、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御する
ことを特徴とする光信号送信装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光信号送信装置であって、
前記第１および第２の変調部は、それぞれ、光信号を変調するための駆動信号を生成するドライバ回路を備え、
前記第１および第２の制御データ信号がそれぞれ前記第１および第２の変調部に与えられるときは、前記ドライバ回路は、それぞれ、前記第１および第２の制御データ信号から対応する駆動信号を生成し、
前記パワー制御部は、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方の駆動信号の振幅を制御する
ことを特徴とする光信号送信装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の光信号送信装置であって、
前記第１および第２の変調部は、それぞれ、電気光学効果を利用して光信号を変調する変調器を備え、
前記パワー制御部は、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方の変調器のバイアスを制御する
ことを特徴とする光信号送信装置。
【請求項５】
請求項１または２に記載の光信号送信装置であって、
前記第１および第２の変調部は、それぞれ、光アッテネータを備え、
前記パワー制御部は、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方の光アッテネータを制御する
ことを特徴とする光信号送信装置。
【請求項６】
請求項１または２に記載の光信号送信装置であって、
前記第１および第２の変調部は、それぞれ、位相変調器および前記位相変調器に直列的に接続される強度変調器を備え、
各強度変調器は、電気光学効果を利用して光信号を変調する変調器であり、
前記パワー制御部は、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方の強度変調器のバイアスを制御する
ことを特徴とする光信号送信装置。
【請求項７】
第１の光源と、
１組の光パスおよび前記１組の光パスに位相差を与える第１の位相シフト部を備え、前記第１の光源により生成される光信号を変調して第１の光変調信号を生成する第１の変調部と、
第２の光源と、
１組の光パスおよび前記１組の光パスに位相差を与える第２の位相シフト部を備え、前記第２の光源により生成される光信号を変調して第２の光変調信号を生成する第２の変調部と、
前記第１および第２の光変調信号を結合して偏波多重光信号を生成する結合部と、
前記第１および第２の変調部がそれぞれ第１および第２の制御データ信号により駆動されるときに、前記第１の位相シフト部による位相差をＡ−Δφに制御すると共に、前記第２の位相シフト部による位相差をＡ＋Δφに制御する位相制御部と、
前記第１および第２の変調部がそれぞれ前記第１および第２の制御データ信号により駆動されるときに、前記偏波多重光信号のＡＣ成分に基づいて、前記第１および第２の光源の少なくとも一方を制御するパワー制御部、を有し、
前記第１の制御データ信号のデータパターンは、前記第２の制御データ信号と同じであるか、或いは、前記第２の制御データ信号の逆相と同じである
ことを特徴とする光信号送信装置。
【請求項８】
請求項１に記載の光信号送信装置であって、
前記第１の変調部から出力される前記第１の光変調信号の光パワーを表す第１のモニタ値を得る第１のモニタ部と、
前記第２の変調部から出力される前記第２の光変調信号の光パワーを表す第２のモニタ値を得る第２のモニタ部、をさらに備え、
前記位相制御部は、前記第１および第２の変調部がそれぞれ第１および第２の送信データ信号により駆動されるときに、前記第１および第２の位相シフト部による位相差を前記Ａに制御し、
前記パワー制御部は、前記第１および第２の変調部がそれぞれ第１および第２の送信データ信号により駆動されるときに、前記第１および第２のモニタ値が互いにほぼ同じになるように前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御する制御信号を、前記第１および第２の制御データ信号の使用時に前記偏波多重光信号のＡＣ成分に基づいて得られる制御結果に応じて補正する
ことを特徴とする光信号送信装置。
【請求項９】
１組の光パスおよび前記１組の光パスに位相差を与える第１の位相シフト部を備え、第１の光変調信号を生成する第１の変調部と、１組の光パスおよび前記１組の光パスに位相差を与える第２の位相シフト部を備え、第２の光変調信号を生成する第２の変調部と、前記第１および第２の光変調信号を結合して偏波多重光信号を生成する結合部、を有する光信号送信装置において、前記偏波多重光信号を制御する方法であって、
前記第１の位相シフト部による位相差をＡ−Δφに制御すると共に、前記第２の位相シフト部による位相差をＡ＋Δφに制御し、
前記第１および第２の変調部の駆動信号としてそれぞれ第１および第２の制御データ信号を生成し、
前記第１および第２の変調部がそれぞれ前記第１および第２の制御データ信号により駆動されるときに生成される前記偏波多重光信号のＡＣ成分に基づいて、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御し、
前記第１の制御データ信号のデータパターンは、前記第２の制御データ信号と同じであるか、或いは、前記第２の制御データ信号の逆相と同じである
ことを特徴とする偏波多重光信号の制御方法。
【請求項１０】
１組の光パスおよび前記１組の光パスに位相差を与える第１の位相シフト部を備え、第１の光変調信号を生成する第１の変調部と、１組の光パスおよび前記１組の光パスに位相差を与える第２の位相シフト部を備え、第２の光変調信号を生成する第２の変調部と、前記第１および第２の光変調信号を結合して偏波多重光信号を生成する結合部、を有する光信号送信装置において、前記偏波多重光信号を制御する方法であって、
第１の期間に、
前記第１の位相シフト部による位相差をＡ−Δφに制御すると共に、前記第２の位相シフト部による位相差をＡ＋Δφに制御し、
前記第１および第２の変調部の駆動信号としてそれぞれ第１および第２の制御データ信号を生成し、
前記偏波多重光信号のＡＣ成分が最小化されるように前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御するための第１の制御パラメータを生成し、
前記第１および第２の光変調信号の光パワーが互いにほぼ同じになるように前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御するための第２の制御パラメータを生成し、
前記第１の制御データ信号のデータパターンは、前記第２の制御データ信号と同じであるか、或いは、前記第２の制御データ信号の逆相と同じであり、
第２の期間に、
前記第１および第２の位相シフト部による位相差をそれぞれ前記Ａに制御し、
前記第１および第２の変調部の駆動信号としてそれぞれ第１および第２の送信データ信号を生成し、
前記第１の制御パラメータと前記第２の制御パラメータとの誤差に基づいて前記第２の制御パラメータを補正し、その補正された第２の制御パラメータで前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御する
ことを特徴とする偏波多重光信号の制御方法。
【請求項１１】
第１の光変調信号を生成する第１の変調部と、第２の光変調信号を生成する第２の変調部と、前記第１および第２の光変調信号を結合して偏波多重光信号を生成する結合部、を有する光信号送信装置において、前記偏波多重光信号を制御する方法であって、
第１の期間に、
前記第１の変調部を消光したときに得られる前記偏波多重光信号の光パワーと前記第２の変調部を消光したときに得られる前記偏波多重光信号の光パワーとの差分をほぼゼロにするように、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御するための第１の制御パラメータを生成し、
前記第１の光変調信号の光パワーおよび前記第２の光変調信号の光パワーが互いにほぼ同じになるように、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御するための第２の制御パラメータを生成し、
第２の期間に、前記第１の制御パラメータと前記第２の制御パラメータとの誤差に基づいて前記第２の制御パラメータを補正し、その補正された第２の制御パラメータで前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御する
ことを特徴とする偏波多重光信号の制御方法。
【請求項１】
１組の光パスおよび前記１組の光パスに位相差を与える第１の位相シフト部を備え、第１の光変調信号を生成する第１の変調部と、
１組の光パスおよび前記１組の光パスに位相差を与える第２の位相シフト部を備え、第２の光変調信号を生成する第２の変調部と、
前記第１および第２の光変調信号を結合して偏波多重光信号を生成する結合部と、
前記第１および第２の変調部がそれぞれ第１および第２の制御データ信号により駆動されるときに、前記第１の位相シフト部による位相差をＡ−Δφに制御すると共に、前記第２の位相シフト部による位相差をＡ＋Δφに制御する位相制御部と、
前記第１および第２の変調部がそれぞれ前記第１および第２の制御データ信号により駆動されるときに、前記偏波多重光信号のＡＣ成分に基づいて、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御するパワー制御部、を有し、
前記第１の制御データ信号のデータパターンは、前記第２の制御データ信号と同じであるか、或いは、前記第２の制御データ信号の逆相と同じである
ことを特徴とする光信号送信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光信号送信装置であって、
前記パワー制御部は、前記偏波多重光信号のＡＣ成分の平均を小さくするように、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御する
ことを特徴とする光信号送信装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光信号送信装置であって、
前記第１および第２の変調部は、それぞれ、光信号を変調するための駆動信号を生成するドライバ回路を備え、
前記第１および第２の制御データ信号がそれぞれ前記第１および第２の変調部に与えられるときは、前記ドライバ回路は、それぞれ、前記第１および第２の制御データ信号から対応する駆動信号を生成し、
前記パワー制御部は、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方の駆動信号の振幅を制御する
ことを特徴とする光信号送信装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の光信号送信装置であって、
前記第１および第２の変調部は、それぞれ、電気光学効果を利用して光信号を変調する変調器を備え、
前記パワー制御部は、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方の変調器のバイアスを制御する
ことを特徴とする光信号送信装置。
【請求項５】
請求項１または２に記載の光信号送信装置であって、
前記第１および第２の変調部は、それぞれ、光アッテネータを備え、
前記パワー制御部は、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方の光アッテネータを制御する
ことを特徴とする光信号送信装置。
【請求項６】
請求項１または２に記載の光信号送信装置であって、
前記第１および第２の変調部は、それぞれ、位相変調器および前記位相変調器に直列的に接続される強度変調器を備え、
各強度変調器は、電気光学効果を利用して光信号を変調する変調器であり、
前記パワー制御部は、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方の強度変調器のバイアスを制御する
ことを特徴とする光信号送信装置。
【請求項７】
第１の光源と、
１組の光パスおよび前記１組の光パスに位相差を与える第１の位相シフト部を備え、前記第１の光源により生成される光信号を変調して第１の光変調信号を生成する第１の変調部と、
第２の光源と、
１組の光パスおよび前記１組の光パスに位相差を与える第２の位相シフト部を備え、前記第２の光源により生成される光信号を変調して第２の光変調信号を生成する第２の変調部と、
前記第１および第２の光変調信号を結合して偏波多重光信号を生成する結合部と、
前記第１および第２の変調部がそれぞれ第１および第２の制御データ信号により駆動されるときに、前記第１の位相シフト部による位相差をＡ−Δφに制御すると共に、前記第２の位相シフト部による位相差をＡ＋Δφに制御する位相制御部と、
前記第１および第２の変調部がそれぞれ前記第１および第２の制御データ信号により駆動されるときに、前記偏波多重光信号のＡＣ成分に基づいて、前記第１および第２の光源の少なくとも一方を制御するパワー制御部、を有し、
前記第１の制御データ信号のデータパターンは、前記第２の制御データ信号と同じであるか、或いは、前記第２の制御データ信号の逆相と同じである
ことを特徴とする光信号送信装置。
【請求項８】
請求項１に記載の光信号送信装置であって、
前記第１の変調部から出力される前記第１の光変調信号の光パワーを表す第１のモニタ値を得る第１のモニタ部と、
前記第２の変調部から出力される前記第２の光変調信号の光パワーを表す第２のモニタ値を得る第２のモニタ部、をさらに備え、
前記位相制御部は、前記第１および第２の変調部がそれぞれ第１および第２の送信データ信号により駆動されるときに、前記第１および第２の位相シフト部による位相差を前記Ａに制御し、
前記パワー制御部は、前記第１および第２の変調部がそれぞれ第１および第２の送信データ信号により駆動されるときに、前記第１および第２のモニタ値が互いにほぼ同じになるように前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御する制御信号を、前記第１および第２の制御データ信号の使用時に前記偏波多重光信号のＡＣ成分に基づいて得られる制御結果に応じて補正する
ことを特徴とする光信号送信装置。
【請求項９】
１組の光パスおよび前記１組の光パスに位相差を与える第１の位相シフト部を備え、第１の光変調信号を生成する第１の変調部と、１組の光パスおよび前記１組の光パスに位相差を与える第２の位相シフト部を備え、第２の光変調信号を生成する第２の変調部と、前記第１および第２の光変調信号を結合して偏波多重光信号を生成する結合部、を有する光信号送信装置において、前記偏波多重光信号を制御する方法であって、
前記第１の位相シフト部による位相差をＡ−Δφに制御すると共に、前記第２の位相シフト部による位相差をＡ＋Δφに制御し、
前記第１および第２の変調部の駆動信号としてそれぞれ第１および第２の制御データ信号を生成し、
前記第１および第２の変調部がそれぞれ前記第１および第２の制御データ信号により駆動されるときに生成される前記偏波多重光信号のＡＣ成分に基づいて、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御し、
前記第１の制御データ信号のデータパターンは、前記第２の制御データ信号と同じであるか、或いは、前記第２の制御データ信号の逆相と同じである
ことを特徴とする偏波多重光信号の制御方法。
【請求項１０】
１組の光パスおよび前記１組の光パスに位相差を与える第１の位相シフト部を備え、第１の光変調信号を生成する第１の変調部と、１組の光パスおよび前記１組の光パスに位相差を与える第２の位相シフト部を備え、第２の光変調信号を生成する第２の変調部と、前記第１および第２の光変調信号を結合して偏波多重光信号を生成する結合部、を有する光信号送信装置において、前記偏波多重光信号を制御する方法であって、
第１の期間に、
前記第１の位相シフト部による位相差をＡ−Δφに制御すると共に、前記第２の位相シフト部による位相差をＡ＋Δφに制御し、
前記第１および第２の変調部の駆動信号としてそれぞれ第１および第２の制御データ信号を生成し、
前記偏波多重光信号のＡＣ成分が最小化されるように前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御するための第１の制御パラメータを生成し、
前記第１および第２の光変調信号の光パワーが互いにほぼ同じになるように前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御するための第２の制御パラメータを生成し、
前記第１の制御データ信号のデータパターンは、前記第２の制御データ信号と同じであるか、或いは、前記第２の制御データ信号の逆相と同じであり、
第２の期間に、
前記第１および第２の位相シフト部による位相差をそれぞれ前記Ａに制御し、
前記第１および第２の変調部の駆動信号としてそれぞれ第１および第２の送信データ信号を生成し、
前記第１の制御パラメータと前記第２の制御パラメータとの誤差に基づいて前記第２の制御パラメータを補正し、その補正された第２の制御パラメータで前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御する
ことを特徴とする偏波多重光信号の制御方法。
【請求項１１】
第１の光変調信号を生成する第１の変調部と、第２の光変調信号を生成する第２の変調部と、前記第１および第２の光変調信号を結合して偏波多重光信号を生成する結合部、を有する光信号送信装置において、前記偏波多重光信号を制御する方法であって、
第１の期間に、
前記第１の変調部を消光したときに得られる前記偏波多重光信号の光パワーと前記第２の変調部を消光したときに得られる前記偏波多重光信号の光パワーとの差分をほぼゼロにするように、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御するための第１の制御パラメータを生成し、
前記第１の光変調信号の光パワーおよび前記第２の光変調信号の光パワーが互いにほぼ同じになるように、前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御するための第２の制御パラメータを生成し、
第２の期間に、前記第１の制御パラメータと前記第２の制御パラメータとの誤差に基づいて前記第２の制御パラメータを補正し、その補正された第２の制御パラメータで前記第１および第２の変調部の少なくとも一方を制御する
ことを特徴とする偏波多重光信号の制御方法。
【図１】
【図２】
【図４】
【図１２】
【図１８】
【図２０】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１９】
【図２】
【図４】
【図１２】
【図１８】
【図２０】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１９】
【公開番号】特開２０１１−２８０８７（Ｐ２０１１−２８０８７Ａ）
【公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７５２１２（Ｐ２００９−１７５２１２）
【出願日】平成２１年７月２８日（２００９．７．２８）
【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２１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２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月２８日（２００９．７．２８）
【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２１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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