可変偏波分散補償装置および可変偏波分散補償方法
【課題】信号光に対する損失を低減し、かつ簡易な構成において可変のＤＧＤを付与可能な可変偏波分散補償器又は可変偏波分散補償方法を提供すること。
【解決手段】本発明は、偏波保持ファイバ１１４に入力された、第１の偏波状態の信号光に偏波分散補償を行う。偏波分散補償時には、偏波コントローラ１１５にて、信号光の周波数よりも偏波保持ファイバ１１４のブリルアンシフト周波数だけ大きいまたは小さい周波数の光を第２の偏波状態にする。第２の偏波状態の偏波を、偏波保持合波器１１６を介して、信号光とは反対方向となるように、第２の偏波状態を保持したまま偏波保持ファイバ１１４に入力する。該入力された第２の偏波状態の偏波を偏波保持ファイバ１１４内を伝搬させて、保持ファイバ１１４中で誘導ブルリアン散乱を発生させ、該誘導ブリルアン散乱の偏波依存性により、信号光の、Ｘ偏波またはＹ偏波に対し異なる群屈折率変化を与える。
【解決手段】本発明は、偏波保持ファイバ１１４に入力された、第１の偏波状態の信号光に偏波分散補償を行う。偏波分散補償時には、偏波コントローラ１１５にて、信号光の周波数よりも偏波保持ファイバ１１４のブリルアンシフト周波数だけ大きいまたは小さい周波数の光を第２の偏波状態にする。第２の偏波状態の偏波を、偏波保持合波器１１６を介して、信号光とは反対方向となるように、第２の偏波状態を保持したまま偏波保持ファイバ１１４に入力する。該入力された第２の偏波状態の偏波を偏波保持ファイバ１１４内を伝搬させて、保持ファイバ１１４中で誘導ブルリアン散乱を発生させ、該誘導ブリルアン散乱の偏波依存性により、信号光の、Ｘ偏波またはＹ偏波に対し異なる群屈折率変化を与える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光伝送システムにおける可変偏波分散補償装置及び可変偏波分散補償方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光伝送ネットワークにおいて、４０Ｇｂｐｓ伝送の実用化などの高速化が進んでおり、波長分散に加えて、偏波分散の影響が無視できなくなっている。そこで、偏波分散補償を行うため、図２に示すような偏波分散補償装置が考案されている。
【０００３】
図２に示す偏波分散補償装置は、コアに異方性応力を付加している偏波保持ファイバ１４と偏波コントローラ（または偏光子）１３とを用い、固定のDifferential Group Delay（ＤＧＤ；群遅延時間差）を付与するものである。このような構成において、送信機１０から送信された被補償信号光について偏波コントローラ１３によって偏波状態を適切に変換し、該適切な偏波となった信号光を偏波保持ファイバ１４に入射することにより、偏波分散により生じたＤＧＤを補償している。
【０００４】
この図２に記載のシステムでは、偏波保持ファイバ１４のパラメータである複屈折やファイバの長さによって与えられるＤＧＤが固定的に決まっているが、偏波分散補償においては、ＤＧＤは可変である場合が、ＤＧＤが固定である場合よりもＱ値ペナルティが抑えられるなどの報告がなされている（非特許文献１）。そこで、可変量のＤＧＤを与える手法として、偏波ビームスプリッタと空間系ディレイラインとを用いたものや（非特許文献２）、チャープドグレーティングを施した偏波保持ファイバを用い、該偏波保持ファイバを一方の偏波面へ曲げることによりＤＧＤを制御する（非特許文献３）等の提案がなされている。
【０００５】
【非特許文献１】Qian Yu, A. E. Willner, “Comparison of optical PMD compensation using a variable and fixed differential group delays”, Optical Fiber Communication Conference (OFC) 2001, paper MO2
【非特許文献２】Heismann, F.; Fishman, D. A.; Wilson, D. L. , “Automatic compensation of first order polarization mode dispersion in a 10 Gb/s transmission system”, Optical Communication, 1998. 24th European Conference on Volume 1, 20-24 Sept. 1998 Page(s): 529-530 vol.1 Digital Object Identifier 10. 1109/ECOC. 1998. 732706
【非特許文献３】Muguang Wang, Tangjun Li, and Shuisheng Jian, “Tunable PMD compensator based on high birefringence linearly chirped FBG with cantilever beam”, Optics Express, vol.11, Issue 19, pp. 2354-2363
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した可変ＤＧＤを与える偏波分散補償システムは、固定ＤＧＤを与えるシステムに比べ、空間系ディレイラインやチャープドグレーティング偏波保持ファイバ等の特殊な装置を必要とし、制御法には機械的な動作が介するため、応答速度に制約が生じるなどの問題が生じる。
【０００７】
また、これらの特殊な装置により偏波分散補償を行うことで、信号光は余計な損失を受け、受信側でのビットエラーレートに影響を与える。
【０００８】
以上のことから、本発明は、信号光に対する損失を低減し、かつ簡易な構成において可変のＤＧＤを付与可能な可変偏波分散補償器又は可変偏波分散補償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】
【０００９】
このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、可変偏波分散補償装置であって、偏波保持ファイバと、該偏波保持ファイバの一方端に光学的に接続された、光が入力されると所定の偏波を出力する第１の偏波出力手段であって、入力された信号光を第１の偏波状態で出力する第１の偏波出力手段とを有する、固定のＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｇｒｏｕｐ Ｄｅｌａｙ（ＤＧＤ）を付与する偏波分散補償器と、前記第１の偏波出力手段に入力される信号光の周波数よりも前記偏波保持ファイバのブリルアンシフト周波数だけ大きいまたは小さい周波数の光を発振する光源と、前記光源に光学的に接続され、光が入力されると所定の偏波を出力する第２の偏波出力手段であって、前記光源から入力された光を第２の偏波状態で出力する第２の偏波出力手段と、少なくとも第１、第２、および第３のポートを有し、入力された偏波を保持したまま出力する偏波保持出力手段であって、前記第１のポートが前記偏波保持ファイバに光学的に接続され、前記第２のポートが前記第２の偏波出力手段に光学的に接続され、前記第１のポートから入力された光を偏波を保持したまま前記第３のポートから出力し、前記第２のポートから入力された光を偏波を保持したまま前記第１のポートから出力する偏波保持出力手段とを備え、偏波分散補償を行う際は、前記光源から出力された光の偏波を、前記第２の偏波出力手段によって、前記偏波保持ファイバの２つの主軸の一方に調節して第２の偏波状態にし、該第２の偏波状態の偏波を前記偏波保持出力手段を介して前記第２の偏波状態を保持したまま前記偏波保持ファイバに入力し、前記信号光とは反対の伝搬方向で前記偏波保持ファイバ内を伝搬させて、前記保持ファイバ中で誘導ブルリアン散乱を発生させ、該誘導ブリルアン散乱の偏波依存性により、前記信号光の、前記偏波保持ファイバの２つの主軸の一方の方向に電界が振動する偏波、または前記偏波保持ファイバの２つの主軸の他方の方向に電界が振動する偏波に対し異なる群屈折率変化を与えることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記光源と前記偏波保持出力手段との間に配置された光アンプを備え、前記光アンプの増幅率を制御することで、前記光源から出力された光の光強度を変更することを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記偏波保持出力手段を介して前記偏波保持ファイバに入力される前記第２の偏波状態の偏波の光強度および前記第２の偏波状態の少なくとも一方を変化させることによって、前記信号光に対して可変のＤＧＤを与えることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、前記第１の偏波出力手段は、偏波コントローラまたは偏光子であることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明において、前記第２の偏波出力手段は、偏波コントローラまたは偏光子であることを特徴とする。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明において、前記偏波保持出力手段は、偏波保持合波器または偏波保持サーキュレータであることを特徴とする。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、偏波保持ファイバに入力された、第１の偏波状態の信号光に対して偏波分散補償を行う可変偏波分散補償方法であって、前記信号光の周波数よりも前記偏波保持ファイバのブリルアンシフト周波数だけ大きいまたは小さい周波数の光を第２の偏波状態にする工程と、前記第２の偏波状態の偏波を、前記信号光とは反対の伝搬方向となるように、前記第２の偏波状態を保持したまま前記偏波保持ファイバに入力する工程と、前記入力された第２の偏波状態の偏波を前記反対の伝搬方向で前記偏波保持ファイバ内を伝搬させて、前記保持ファイバ中で誘導ブルリアン散乱を発生させ、該誘導ブリルアン散乱の偏波依存性により、前記信号光の、前記偏波保持ファイバの２つの主軸の一方の方向に電界が振動する偏波、または前記偏波保持ファイバの２つの主軸の他方の方向に電界が振動する偏波に対し異なる群屈折率変化を与える工程とを有することを特徴とする。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、前記第２の偏波状態にする工程の前に、光アンプにより、前記光の光強度を調節する工程をさらに有することを特徴とする。
【００１７】
請求項９に記載の発明は、請求項７または８に記載の発明において、前記偏波保持ファイバに入力される前記第２の偏波状態の偏波の光強度および前記第２の偏波状態の少なくとも一方を変化させることによって、前記信号光に対して可変のＤＧＤを与えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、可変のＤＧＤを、偏波保持出力手段（例えば、偏波保持合波器または偏波保持サーキュレータ）設置側の偏波出力手段（例えば、偏波コントローラまたは偏光子）において、偏波を変更することで可変のＤＧＤを付与する可変偏波分散補償器を実現でき、高速なＤＧＤの制御が可能である効果を奏する。
【００１９】
さらには、従来の固定ＤＧＤを付与する偏波分散補償器に偏波保持出力手段、偏波出力手段、光源のみを加えるだけで可変のＤＧＤを付与する偏波分散補償器を実現でき、簡易な構造のため、経済的となる効果を奏する。
【００２０】
さらには、偏波保持ファイバ中の誘導ブリルアン散乱により信号光は増幅されるため、信号光は損失を低減して偏波分散が補償され、伝送特性の向上につながる効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下で説明する図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
（第１の実施形態）
図３に、本実施形態に係る可変偏波分散補償装置の構成を示す。
図３に示す本実施形態に係る可変偏波分散補償装置は、偏波コントローラ１１３および偏波保持ファイバ１１４を備える、固定のＤＧＤを付与する偏波分散補償装置に、被補償信号光（本明細書では、単に、「信号光」とも呼ぶ）の周波数ｆｓとの周波数差の絶対値が偏波保持ファイバ１１４のブリルアンシフト周波数ｆｂの絶対値と等しい周波数ｆｐを出力する光源１１１、偏波コントローラ１１５、および偏波保持合波器１１６を加えた構成である。
【００２２】
より具体的には、偏波保持ファイバ１１４の一方端には、偏波コントローラ１１３が接続されており、偏波保持ファイバ１１４の他方端には、３つのポートを有する偏波保持合波器１１６の第１のポートが接続されている。上記偏波コントローラ１１３は、送信機１１０に光学的に接続されており、送信機１１０から送信された周波数ｆｓの信号光を入力可能な構成となっている。よって、周波数ｆｓの信号光は、偏波コントローラ１１３にて所定の偏波状態となって偏波保持ファイバ１１４の一方端に入射して他方端から出射し、偏波保持合波器１１６を介して受信機１１２に出射される。
【００２３】
一方、上記偏波保持合波器１１６の第２のポートには、偏波コントローラ１１５が光学的に接続されている。また、偏波コントローラ１１５は、光源１１１に光学的に接続されており、光源１１１から出力された周波数ｆｐの光（本明細書では、「ポンプ光」とも呼ぶ）を偏波コントローラ１１５に入力可能となっている。よって、上記周波数ｆｐの光は、偏波コントローラ１１５にて所定の偏波状態となって偏波保持合波器１１６に入射し、該偏波保持合波器１１６を介して偏波保持ファイバ１１４に入射する。
【００２４】
上記偏波保持合波器１１６の第３のポートには、受信機１１２が光学的に接続されており、第１のポートから入力された光を、その偏波状態を保持したまま第３のポートから出力する。
【００２５】
なお、本実施形態では、偏波状態を制御するために偏波コントローラ１１３および１１５を用いているが、これらに限定されず、例えば偏光子等、光が入力されると所定の偏波を出力する（所定方向に電界が振動する偏光を出力する）ものであればいずれの手段を用いても良い。また、このように偏波を出力する手段において、出力する偏波の状態を固定とする（固定された方向に電界が振動する偏光を出力する）ようにしても良いが、様々な偏波分散補償に対応することを考慮すると、出力する偏波の状態を調節できること（出力される偏光の電界の振動方向を可変にできること）が好ましい。
【００２６】
また、本実施形態では、周波数ｆｐのポンプ光を偏波保持ファイバ１１４に入射するために偏波保持合波器１１６を用いているが、これに限定されず、例えば偏波保持サーキュレータ等、少なくとも３つのポートを有し、それらのポートのうち１つのポート（偏波保持合波器１１６においては第２のポート）から入力された光を、偏波を保持したまま他のポート（偏波保持合波器１１６においては第１のポート）から出力し、かつ該他のポートから入力された光を、偏波を保持したままさらに他のポート（偏波保持合波器１１６においては第３のポート）から出力するものであればいずれの手段を用いても良い。
【００２７】
さらに、偏波保持ファイバ１１４としては、入力された光の偏波を保持して出力できればいずれのファイバを用いても良く、例えば、ＰＡＮＤＡファイバに代表されるコアに非軸対称な応力が付与された光ファイバや、コアの形状を非軸対称にした光ファイバ等を用いることができる。
【００２８】
上述のように、本実施形態に係る可変偏波分散補償装置は、偏波コントローラ１１３と偏波保持ファイバ１１４の一方端とが接続された固定のＤＧＤを付与する偏波分散補償器の偏波保持ファイバ１１４の他方端に、偏波コントローラ１１５と、光源１１１とをこの順で接続した形態を有しており、偏波保持ファイバ１１４に接続されている偏波コントローラ１１３から入射される信号光に対して偏波分散の補償を行う装置である。
【００２９】
このような構成において、偏波分散補償の際には、送信機１１０から出力された信号光の周波数ｆｓよりも偏波保持ファイバ１１４のブリルアンシフト周波数ｆｂだけ大きい又は小さい周波数ｆｐを発振する光源１１１から出力された光の偏波を、偏波コントローラ１１５によって、偏波保持ファイバ１１４の２つの主軸の一方（Ｘ偏波軸又はＹ偏波軸）に調節する。そして、該調節された偏波を、偏波保持合波器１１６に入射し、上記調節された偏波状態のままで信号光とは反対の伝搬方向で偏波保持ファイバ１１４内を伝搬させる。すると、上記反対の伝搬方向で伝搬する光（ポンプ光）が偏波保持ファイバ１１４中で誘導ブリルアン散乱を起こし、誘導ブリルアン散乱の偏波依存性を用いて、偏波保持ファイバ１１４中で、信号光のＸ偏波又はＹ偏波に対し異なる群屈折変化を与え、光源１１１の出力を変更する。これによって、可変量のＤＧＤを与えることになり、上記信号光の偏波分散を補償する可変偏波分散補償装置を実現することができる。
【００３０】
なお、Ｘ偏波とは、信号光の、偏波保持ファイバ１１４の２つの主軸の一方（例えば、Ｓｌｏｗ軸）の方向に電界が振動している偏波（信号光の偏光の、偏波保持ファイバ１１４の２つの主軸の一方に電界の振動方向を持つ成分）である。また、Ｙ偏波とは、信号光の、偏波保持ファイバ１１４の２つの主軸の他方（例えば、Ｆａｓｔ軸）の方向に電界が振動している偏波（信号光の偏光の、偏波保持ファイバ１１４の２つの主軸の他方に電界の振動方向を持つ成分）である。
【００３１】
以下に、誘導ブリルアン散乱による群屈折率変化が生じる仕組みを説明する。
誘導ブリルアン散乱とは、入射光と音響フォノンとの相互作用によって生じる散乱現象で、スペクトル線幅の狭い光を光ファイバに入射すると、入射光と反対の伝搬方向に、ブリルアンシフト周波数と呼ばれる周波数だけ低い周波数を持つストークス光を発生する。このとき、ストークス光を発生させる入射光をポンプ光（上述のように、本実施形態では、光源１１１から出力される光となる）と呼ぶことにする。つまり、ポンプ光の周波数をｆｐ、ブリルアンシフト周波数をｆｂとすると、ストークス光の周波数はｆｐ−ｆｂとなる。
【００３２】
ここで、中心周波数がｆｐ−ｆｂである信号光を、ポンプ光に対向して（ポンプ光の伝搬方向とは逆方向で）光ファイバに入射すると、光ファイバ中でポンプ光から信号光へ光パワーが移り、信号光がゲインされる。このゲインは、図１（ａ）に示すとおりｆｐ−ｆｂを中心にローレンツ型のスペクトル特性を持っており、このゲインにはクラマース・クローニッヒの関係と呼ばれる法則から、同じくｆｐ−ｆｂを中心に図１（ｂ）に示す屈折率変化が生じる。群屈折率は、
【００３３】
【数１】
【００３４】
の関係から求められ、図１（ｃ）に示すスペクトル特性の群屈折率変化が生じ、群屈折率はｆｐ−ｆｂを中心に増加する。ゲイン量や群屈折率変化量のピーク値は、ポンプ光強度に比例するため、ポンプ光の強度を制御することによって、群屈折率の変化量を制御できる。すなわち、本実施形態では、ポンプ光として機能する周波数ｆｐの光を光源１１１から出力しているので、光源１１１から出力される光の強度を制御することにより、ゲイン量や群屈折率変化量のピーク値を所望に応じて設定することができ、群屈折率を所望に応じて変化させることができる。よって、可変量のＤＧＤを付与することができる。さらに、偏波保持ファイバ１１４に対するポンプ光の入力によって生じたストークス光により信号光の伝搬方向と反対方向にのみゲインを作ることができるので、その分信号光を増幅することができる。
【００３５】
また、ポンプ光の周波数がｆｐ、信号光の周波数がｆｐ＋ｆｂである場合、先に説明したゲインとは逆に、光パルスにロスが生じる。このロスのスペクトル特性は、図１に示した特性の正負反転の特性で、ロスや群屈折率変化量のピークを示す周波数はｆｐ＋ｆｂとなり、群屈折率はｆｐ＋ｆｂにおいて減少する。この現象に関しても、ロスや群屈折率変化のピーク値は、ポンプ光強度に比例する為、ポンプ光強度の制御による群屈折率変化量の制御が可能である。
【００３６】
つまり、偏波保持ファイバ１１４のＳｌｏｗ軸（２つの主軸のうち一方）に対し、周波数ｆｐのポンプ光を入射した場合、Ｓｌｏｗ軸の偏波面の周波数ｆｐ−ｆｂの領域において群屈折率が増加し、偏波保持ファイバ１１４が生じさせるＤＧＤは増加することとなる。
【００３７】
同様に偏波保持ファイバ１１４のＦａｓｔ軸（２つの主軸のうち他方）に対し、周波数ｆｐのポンプ光を入射した場合、Ｆａｓｔ軸の偏波面の周波数ｆｐ−ｆｂの領域において群屈折率が増加し、偏波保持ファイバ１１４が生じさせるＤＧＤは減少することとなる。
【００３８】
ここで、この時、群屈折率の増加と共に増幅作用が働くため、損失を受けずに偏波分散を行うことが可能となる。
【００３９】
このように、本実施形態では、偏波分散補償時に偏波保持ファイバ１１４に入力するポンプ光の偏波状態（偏光方向）によって、偏波保持ファイバ１１４が生じさせるＤＧＤの増減の方向が決められる。このポンプ光の偏波状態は、偏波コントローラ１１５によって設定されるので、偏波分散補償に必要な、偏波保持ファイバ１１４が与えるＤＧＤに応じて、偏波コントローラ１１５を調節することにより、上記偏波分散補償に適した偏波状態を実現することができる。そして、偏波保持ファイバ１１４の、信号光の入力側と反対側からポンプ光を入力するための手段として機能する偏波保持合波器１１６は、偏波保持したまま偏波コントローラ１１５から入力された光を偏波保持ファイバ１１４へと結合することができるので、上記偏波分散補償に適した偏波状態のままポンプ光を偏波保持ファイバ１１４に入力することができる。よって、偏波保持ファイバ１１４において、狙い通りの軸に対して群屈折率変化を与えることができる。
【００４０】
以下で、偏波分散補償にかかる動作をより詳細に説明する。
送信機１１０から出力された周波数ｆｓの信号光が入力されると、偏波コントローラ１１３は、第１の偏波状態にして上記信号光を偏波保持ファイバ１１４に出力する。本実施形態では、このようにして出力された第１の偏波状態の信号光に対して偏波分散補償を行う。
【００４１】
このような偏波分散補償の際には、光源１１１から周波数ｆｐのポンプ光を偏波コントローラ１１５に出力する。該偏波コントローラ１１５は、偏波保持ファイバ１１４の２つの主軸のうち一方の方向に電界の振動方向が一致するような第２の偏波状態のポンプ光を偏波保持合波器１１６に出力する。
【００４２】
ここで、第２の偏波状態を、上記２つの主軸の一方（Ｓｌｏｗ軸）に一致させると、偏波保持ファイバ１１４にて生じるＤＧＤは増加し、上記２つの主軸の他方（Ｆａｓｔ軸）に一致させると、偏波保持ファイバ１１４にて生じるＤＧＤは減少するので、偏波保持ファイバ１１４にて生じさせるべきＤＧＤに応じて、第２の偏波状態を選択すれば良い。例えば、偏波分散補償するためには、偏波保持ファイバ１１４のＳｌｏｗ軸の群屈折率を増加させる必要がある場合は、第２の偏波状態を、その偏波がＳｌｏｗ軸となるように偏波コントローラ１１５を調節すれば良い。
【００４３】
また、上述したように光源１１１から出力されるポンプ光の光強度を制御することにより、群屈折率の変化量を制御できる。よって、本実施形態では、光源１１１から出力されるポンプ光の光強度および偏波コントローラ１１５にて決定される偏波状態（偏光方向）の少なくとも一方を変化させることによって、信号光に対して可変のＤＧＤを与えることができる。
【００４４】
さて、第２の偏波状態のポンプ光が入力されると、偏波保持合波器１１６は、該入力されたポンプ光の偏波を保持したまま、ポンプ光を、信号光とは反対の伝搬方向で偏波保持ファイバ１１４に入力する。このように第２の偏波状態のポンプ光が入力された偏波保持ファイバ１１４では、該ポンプ光により誘導ブルリアン散乱が起こり、該ブルリアン散乱によって生じたストークス光によって信号光の増幅を行うと共に、信号光の、第２の偏波状態と同一の偏波状態を有する偏波に対して群屈折率変化を与える。従って、該群屈折率の変化に応じてＤＧＤを変化させることができ、偏波保持ファイバ１１４において、可変分散補償を実現することができる。
【００４５】
このように本実施形態では、偏波保持ファイバにおいて、誘導ブルリアン散乱の偏波依存性を用いて、偏波保持ファイバ１１４の２つの主軸のうち、狙った主軸方向に振動する信号光の偏波に対して、所望の群屈折率変化を生じさせることができる。よって、信号光の、上記２つの主軸のそれぞれに振動方向を有する偏波成分に対して異なる群屈折率変化を与えることができるので、偏波保持ファイバ１１４において所望のＤＧＤを生じさせることができ、信号光の偏波分散補償を行うことができる。
【００４６】
そして、上記誘導ブルリアン散乱を用いて偏波分散補償を行い、かつ誘導ブルリアン散乱を起こさせるためのポンプ光の周波数を、信号光の周波数よりも偏波保持ファイバ１１４のブリルアンシフト周波数ｆｂだけ大きい又は小さい値としているので、上記分散補償と同時に信号光は増幅される。よって、偏波分散補償と同時に、信号光の増幅も行うことができる。
【００４７】
また、本実施形態では、偏波保持ファイバ１１４にて生成すべきＤＧＤに応じて、光源１１１の強度および偏波コントローラ１１５から出力される偏波状態を、偏波分散補償動作の前に設定するだけで、可変のＤＧＤを与えることができる。よって、従来のように可変量のＤＧＤを与える際に、機械的な動作を行う必要が無く、偏波分散補償動作の高速化を実現することができる。
【００４８】
さて、本実施形態では、上述のように、可変量のＤＧＤを与え、かつ信号光の増幅を行うべく、誘導ブルリアン散乱により生じるゲインと群屈折率変化を用いている。そしてこの群屈折率変化を起こさせる際に、ＤＧＤを変化させるために、２つの主軸のうち一方の群屈折率を変化させ、２つの主軸に対する群屈折率を相対的に変化させることが重要となる。そのために、本実施形態では、偏波保持ファイバ１１４の、信号光の入力側と反対側から、電界の振動方向が、上記２つの主軸のうち、偏波分散補償について適切な方に一致するような偏波を入力する必要がある。
【００４９】
これに対して本実施形態では、上記偏波分散補償について適切な偏波状態を作るために、偏波コントローラ１１５を用い、さらに、該適切な偏波状態でポンプ光を偏波保持ファイバ１１４に入力するために、偏波保持機能を持った合波器である偏波保持合波器１１６を用いているのである。
【００５０】
すなわち、偏波コントローラ１１５にて、偏波分散補償を行えるように設定された偏波状態にてポンプ光を出力し、偏波保持合波器１１６にてその偏波状態を保ったままポンプ光を偏波保持ファイバ１１４に入力できるので、偏波保持ファイバ１１４において、誘導ブルリアン散乱を狙った主軸に対して作用させることができる。よって、可変量のＤＧＤを付与することができるのである。このように、最適な偏波状態を生成するために偏波コントローラ１１５のような所定の偏波状態で入射された光を出射するための手段が必要であり、その生成された偏波状態のまま、偏波保持ファイバ１１４に入力するために、偏波保持合波器１１６などの、偏波を保持したまま入射光を偏波保持ファイバに結合するための手段が必要なのである。
【００５１】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、ポンプ光を発振するための光源１１１の出力強度を変化させることによって、群屈折率の変化量を制御可能であり、信号光に可変のＤＧＤを与えることが可能であることを説明した。しかしながら、本発明では、群屈折率の変化を制御するためにポンプ光の光源の出力強度を変化させることが本質ではなく、用いるポンプ光の光強度を変化させることが本質である。
【００５２】
よって、なお、図４に示すとおり、偏波コントローラ１１５と光源１１１との間に光アンプ１１７を設置し、光源１１１の出力を変更する替わりに、光アンプ１１７の増幅率を変えることにより、偏波保持ファイバ１１４に入射するポンプ光の強度を制御し、偏波分散補償量を変更する形態もとれる。
【００５３】
なお、本実施形態では、上述のように、偏波保持ファイバ１１４に入力される前の段階で、所望に応じてポンプ光の光強度を制御することが本質である。よって、光アンプ１１７の配置の位置は、偏波コントローラ１１５と偏波保持合波器１１６との間であっても良い。すなわち、光源１１１と偏波保持合波器１１６との間であればいずれの位置に配置しても良い。
【００５４】
以上説明した本発明は、可変量の偏波分散を補償する機能を持ち、高速伝送システムの偏波分散補償装置として利用することができる。
【００５５】
なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種種の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除しても良い。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】（ａ）は、本発明の一実施形態に係る、誘導ブリルアン散乱によって引き起こされるゲインのスペクトル特性を示す図であり、（ｂ）は、誘導ブリルアン散乱によって引き起こされる屈折率変化のスペクトル特性を示す図であり、（ｃ）は、誘導ブリルアン散乱によって引き起こされる群屈折率変化のスペクトル特性を示す図である。
【図２】従来の固定ＤＧＤを付与する偏波分散補償器の構成例を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る可変偏波分散補償器の構成を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る、光アンプの出力を制御することによって偏波分散補償量を制御する可変偏波分散補償器の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
１１０ 送信機
１１１ 光源
１１２ 受信機
１１３、１１５ 偏波コントローラ
１１４ 偏波保持ファイバ
１１６ 偏波保持合波器
１１７ 光アンプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光伝送システムにおける可変偏波分散補償装置及び可変偏波分散補償方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光伝送ネットワークにおいて、４０Ｇｂｐｓ伝送の実用化などの高速化が進んでおり、波長分散に加えて、偏波分散の影響が無視できなくなっている。そこで、偏波分散補償を行うため、図２に示すような偏波分散補償装置が考案されている。
【０００３】
図２に示す偏波分散補償装置は、コアに異方性応力を付加している偏波保持ファイバ１４と偏波コントローラ（または偏光子）１３とを用い、固定のDifferential Group Delay（ＤＧＤ；群遅延時間差）を付与するものである。このような構成において、送信機１０から送信された被補償信号光について偏波コントローラ１３によって偏波状態を適切に変換し、該適切な偏波となった信号光を偏波保持ファイバ１４に入射することにより、偏波分散により生じたＤＧＤを補償している。
【０００４】
この図２に記載のシステムでは、偏波保持ファイバ１４のパラメータである複屈折やファイバの長さによって与えられるＤＧＤが固定的に決まっているが、偏波分散補償においては、ＤＧＤは可変である場合が、ＤＧＤが固定である場合よりもＱ値ペナルティが抑えられるなどの報告がなされている（非特許文献１）。そこで、可変量のＤＧＤを与える手法として、偏波ビームスプリッタと空間系ディレイラインとを用いたものや（非特許文献２）、チャープドグレーティングを施した偏波保持ファイバを用い、該偏波保持ファイバを一方の偏波面へ曲げることによりＤＧＤを制御する（非特許文献３）等の提案がなされている。
【０００５】
【非特許文献１】Qian Yu, A. E. Willner, “Comparison of optical PMD compensation using a variable and fixed differential group delays”, Optical Fiber Communication Conference (OFC) 2001, paper MO2
【非特許文献２】Heismann, F.; Fishman, D. A.; Wilson, D. L. , “Automatic compensation of first order polarization mode dispersion in a 10 Gb/s transmission system”, Optical Communication, 1998. 24th European Conference on Volume 1, 20-24 Sept. 1998 Page(s): 529-530 vol.1 Digital Object Identifier 10. 1109/ECOC. 1998. 732706
【非特許文献３】Muguang Wang, Tangjun Li, and Shuisheng Jian, “Tunable PMD compensator based on high birefringence linearly chirped FBG with cantilever beam”, Optics Express, vol.11, Issue 19, pp. 2354-2363
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した可変ＤＧＤを与える偏波分散補償システムは、固定ＤＧＤを与えるシステムに比べ、空間系ディレイラインやチャープドグレーティング偏波保持ファイバ等の特殊な装置を必要とし、制御法には機械的な動作が介するため、応答速度に制約が生じるなどの問題が生じる。
【０００７】
また、これらの特殊な装置により偏波分散補償を行うことで、信号光は余計な損失を受け、受信側でのビットエラーレートに影響を与える。
【０００８】
以上のことから、本発明は、信号光に対する損失を低減し、かつ簡易な構成において可変のＤＧＤを付与可能な可変偏波分散補償器又は可変偏波分散補償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】
【０００９】
このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、可変偏波分散補償装置であって、偏波保持ファイバと、該偏波保持ファイバの一方端に光学的に接続された、光が入力されると所定の偏波を出力する第１の偏波出力手段であって、入力された信号光を第１の偏波状態で出力する第１の偏波出力手段とを有する、固定のＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｇｒｏｕｐ Ｄｅｌａｙ（ＤＧＤ）を付与する偏波分散補償器と、前記第１の偏波出力手段に入力される信号光の周波数よりも前記偏波保持ファイバのブリルアンシフト周波数だけ大きいまたは小さい周波数の光を発振する光源と、前記光源に光学的に接続され、光が入力されると所定の偏波を出力する第２の偏波出力手段であって、前記光源から入力された光を第２の偏波状態で出力する第２の偏波出力手段と、少なくとも第１、第２、および第３のポートを有し、入力された偏波を保持したまま出力する偏波保持出力手段であって、前記第１のポートが前記偏波保持ファイバに光学的に接続され、前記第２のポートが前記第２の偏波出力手段に光学的に接続され、前記第１のポートから入力された光を偏波を保持したまま前記第３のポートから出力し、前記第２のポートから入力された光を偏波を保持したまま前記第１のポートから出力する偏波保持出力手段とを備え、偏波分散補償を行う際は、前記光源から出力された光の偏波を、前記第２の偏波出力手段によって、前記偏波保持ファイバの２つの主軸の一方に調節して第２の偏波状態にし、該第２の偏波状態の偏波を前記偏波保持出力手段を介して前記第２の偏波状態を保持したまま前記偏波保持ファイバに入力し、前記信号光とは反対の伝搬方向で前記偏波保持ファイバ内を伝搬させて、前記保持ファイバ中で誘導ブルリアン散乱を発生させ、該誘導ブリルアン散乱の偏波依存性により、前記信号光の、前記偏波保持ファイバの２つの主軸の一方の方向に電界が振動する偏波、または前記偏波保持ファイバの２つの主軸の他方の方向に電界が振動する偏波に対し異なる群屈折率変化を与えることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記光源と前記偏波保持出力手段との間に配置された光アンプを備え、前記光アンプの増幅率を制御することで、前記光源から出力された光の光強度を変更することを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記偏波保持出力手段を介して前記偏波保持ファイバに入力される前記第２の偏波状態の偏波の光強度および前記第２の偏波状態の少なくとも一方を変化させることによって、前記信号光に対して可変のＤＧＤを与えることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、前記第１の偏波出力手段は、偏波コントローラまたは偏光子であることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明において、前記第２の偏波出力手段は、偏波コントローラまたは偏光子であることを特徴とする。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明において、前記偏波保持出力手段は、偏波保持合波器または偏波保持サーキュレータであることを特徴とする。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、偏波保持ファイバに入力された、第１の偏波状態の信号光に対して偏波分散補償を行う可変偏波分散補償方法であって、前記信号光の周波数よりも前記偏波保持ファイバのブリルアンシフト周波数だけ大きいまたは小さい周波数の光を第２の偏波状態にする工程と、前記第２の偏波状態の偏波を、前記信号光とは反対の伝搬方向となるように、前記第２の偏波状態を保持したまま前記偏波保持ファイバに入力する工程と、前記入力された第２の偏波状態の偏波を前記反対の伝搬方向で前記偏波保持ファイバ内を伝搬させて、前記保持ファイバ中で誘導ブルリアン散乱を発生させ、該誘導ブリルアン散乱の偏波依存性により、前記信号光の、前記偏波保持ファイバの２つの主軸の一方の方向に電界が振動する偏波、または前記偏波保持ファイバの２つの主軸の他方の方向に電界が振動する偏波に対し異なる群屈折率変化を与える工程とを有することを特徴とする。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、前記第２の偏波状態にする工程の前に、光アンプにより、前記光の光強度を調節する工程をさらに有することを特徴とする。
【００１７】
請求項９に記載の発明は、請求項７または８に記載の発明において、前記偏波保持ファイバに入力される前記第２の偏波状態の偏波の光強度および前記第２の偏波状態の少なくとも一方を変化させることによって、前記信号光に対して可変のＤＧＤを与えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、可変のＤＧＤを、偏波保持出力手段（例えば、偏波保持合波器または偏波保持サーキュレータ）設置側の偏波出力手段（例えば、偏波コントローラまたは偏光子）において、偏波を変更することで可変のＤＧＤを付与する可変偏波分散補償器を実現でき、高速なＤＧＤの制御が可能である効果を奏する。
【００１９】
さらには、従来の固定ＤＧＤを付与する偏波分散補償器に偏波保持出力手段、偏波出力手段、光源のみを加えるだけで可変のＤＧＤを付与する偏波分散補償器を実現でき、簡易な構造のため、経済的となる効果を奏する。
【００２０】
さらには、偏波保持ファイバ中の誘導ブリルアン散乱により信号光は増幅されるため、信号光は損失を低減して偏波分散が補償され、伝送特性の向上につながる効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下で説明する図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
（第１の実施形態）
図３に、本実施形態に係る可変偏波分散補償装置の構成を示す。
図３に示す本実施形態に係る可変偏波分散補償装置は、偏波コントローラ１１３および偏波保持ファイバ１１４を備える、固定のＤＧＤを付与する偏波分散補償装置に、被補償信号光（本明細書では、単に、「信号光」とも呼ぶ）の周波数ｆｓとの周波数差の絶対値が偏波保持ファイバ１１４のブリルアンシフト周波数ｆｂの絶対値と等しい周波数ｆｐを出力する光源１１１、偏波コントローラ１１５、および偏波保持合波器１１６を加えた構成である。
【００２２】
より具体的には、偏波保持ファイバ１１４の一方端には、偏波コントローラ１１３が接続されており、偏波保持ファイバ１１４の他方端には、３つのポートを有する偏波保持合波器１１６の第１のポートが接続されている。上記偏波コントローラ１１３は、送信機１１０に光学的に接続されており、送信機１１０から送信された周波数ｆｓの信号光を入力可能な構成となっている。よって、周波数ｆｓの信号光は、偏波コントローラ１１３にて所定の偏波状態となって偏波保持ファイバ１１４の一方端に入射して他方端から出射し、偏波保持合波器１１６を介して受信機１１２に出射される。
【００２３】
一方、上記偏波保持合波器１１６の第２のポートには、偏波コントローラ１１５が光学的に接続されている。また、偏波コントローラ１１５は、光源１１１に光学的に接続されており、光源１１１から出力された周波数ｆｐの光（本明細書では、「ポンプ光」とも呼ぶ）を偏波コントローラ１１５に入力可能となっている。よって、上記周波数ｆｐの光は、偏波コントローラ１１５にて所定の偏波状態となって偏波保持合波器１１６に入射し、該偏波保持合波器１１６を介して偏波保持ファイバ１１４に入射する。
【００２４】
上記偏波保持合波器１１６の第３のポートには、受信機１１２が光学的に接続されており、第１のポートから入力された光を、その偏波状態を保持したまま第３のポートから出力する。
【００２５】
なお、本実施形態では、偏波状態を制御するために偏波コントローラ１１３および１１５を用いているが、これらに限定されず、例えば偏光子等、光が入力されると所定の偏波を出力する（所定方向に電界が振動する偏光を出力する）ものであればいずれの手段を用いても良い。また、このように偏波を出力する手段において、出力する偏波の状態を固定とする（固定された方向に電界が振動する偏光を出力する）ようにしても良いが、様々な偏波分散補償に対応することを考慮すると、出力する偏波の状態を調節できること（出力される偏光の電界の振動方向を可変にできること）が好ましい。
【００２６】
また、本実施形態では、周波数ｆｐのポンプ光を偏波保持ファイバ１１４に入射するために偏波保持合波器１１６を用いているが、これに限定されず、例えば偏波保持サーキュレータ等、少なくとも３つのポートを有し、それらのポートのうち１つのポート（偏波保持合波器１１６においては第２のポート）から入力された光を、偏波を保持したまま他のポート（偏波保持合波器１１６においては第１のポート）から出力し、かつ該他のポートから入力された光を、偏波を保持したままさらに他のポート（偏波保持合波器１１６においては第３のポート）から出力するものであればいずれの手段を用いても良い。
【００２７】
さらに、偏波保持ファイバ１１４としては、入力された光の偏波を保持して出力できればいずれのファイバを用いても良く、例えば、ＰＡＮＤＡファイバに代表されるコアに非軸対称な応力が付与された光ファイバや、コアの形状を非軸対称にした光ファイバ等を用いることができる。
【００２８】
上述のように、本実施形態に係る可変偏波分散補償装置は、偏波コントローラ１１３と偏波保持ファイバ１１４の一方端とが接続された固定のＤＧＤを付与する偏波分散補償器の偏波保持ファイバ１１４の他方端に、偏波コントローラ１１５と、光源１１１とをこの順で接続した形態を有しており、偏波保持ファイバ１１４に接続されている偏波コントローラ１１３から入射される信号光に対して偏波分散の補償を行う装置である。
【００２９】
このような構成において、偏波分散補償の際には、送信機１１０から出力された信号光の周波数ｆｓよりも偏波保持ファイバ１１４のブリルアンシフト周波数ｆｂだけ大きい又は小さい周波数ｆｐを発振する光源１１１から出力された光の偏波を、偏波コントローラ１１５によって、偏波保持ファイバ１１４の２つの主軸の一方（Ｘ偏波軸又はＹ偏波軸）に調節する。そして、該調節された偏波を、偏波保持合波器１１６に入射し、上記調節された偏波状態のままで信号光とは反対の伝搬方向で偏波保持ファイバ１１４内を伝搬させる。すると、上記反対の伝搬方向で伝搬する光（ポンプ光）が偏波保持ファイバ１１４中で誘導ブリルアン散乱を起こし、誘導ブリルアン散乱の偏波依存性を用いて、偏波保持ファイバ１１４中で、信号光のＸ偏波又はＹ偏波に対し異なる群屈折変化を与え、光源１１１の出力を変更する。これによって、可変量のＤＧＤを与えることになり、上記信号光の偏波分散を補償する可変偏波分散補償装置を実現することができる。
【００３０】
なお、Ｘ偏波とは、信号光の、偏波保持ファイバ１１４の２つの主軸の一方（例えば、Ｓｌｏｗ軸）の方向に電界が振動している偏波（信号光の偏光の、偏波保持ファイバ１１４の２つの主軸の一方に電界の振動方向を持つ成分）である。また、Ｙ偏波とは、信号光の、偏波保持ファイバ１１４の２つの主軸の他方（例えば、Ｆａｓｔ軸）の方向に電界が振動している偏波（信号光の偏光の、偏波保持ファイバ１１４の２つの主軸の他方に電界の振動方向を持つ成分）である。
【００３１】
以下に、誘導ブリルアン散乱による群屈折率変化が生じる仕組みを説明する。
誘導ブリルアン散乱とは、入射光と音響フォノンとの相互作用によって生じる散乱現象で、スペクトル線幅の狭い光を光ファイバに入射すると、入射光と反対の伝搬方向に、ブリルアンシフト周波数と呼ばれる周波数だけ低い周波数を持つストークス光を発生する。このとき、ストークス光を発生させる入射光をポンプ光（上述のように、本実施形態では、光源１１１から出力される光となる）と呼ぶことにする。つまり、ポンプ光の周波数をｆｐ、ブリルアンシフト周波数をｆｂとすると、ストークス光の周波数はｆｐ−ｆｂとなる。
【００３２】
ここで、中心周波数がｆｐ−ｆｂである信号光を、ポンプ光に対向して（ポンプ光の伝搬方向とは逆方向で）光ファイバに入射すると、光ファイバ中でポンプ光から信号光へ光パワーが移り、信号光がゲインされる。このゲインは、図１（ａ）に示すとおりｆｐ−ｆｂを中心にローレンツ型のスペクトル特性を持っており、このゲインにはクラマース・クローニッヒの関係と呼ばれる法則から、同じくｆｐ−ｆｂを中心に図１（ｂ）に示す屈折率変化が生じる。群屈折率は、
【００３３】
【数１】
【００３４】
の関係から求められ、図１（ｃ）に示すスペクトル特性の群屈折率変化が生じ、群屈折率はｆｐ−ｆｂを中心に増加する。ゲイン量や群屈折率変化量のピーク値は、ポンプ光強度に比例するため、ポンプ光の強度を制御することによって、群屈折率の変化量を制御できる。すなわち、本実施形態では、ポンプ光として機能する周波数ｆｐの光を光源１１１から出力しているので、光源１１１から出力される光の強度を制御することにより、ゲイン量や群屈折率変化量のピーク値を所望に応じて設定することができ、群屈折率を所望に応じて変化させることができる。よって、可変量のＤＧＤを付与することができる。さらに、偏波保持ファイバ１１４に対するポンプ光の入力によって生じたストークス光により信号光の伝搬方向と反対方向にのみゲインを作ることができるので、その分信号光を増幅することができる。
【００３５】
また、ポンプ光の周波数がｆｐ、信号光の周波数がｆｐ＋ｆｂである場合、先に説明したゲインとは逆に、光パルスにロスが生じる。このロスのスペクトル特性は、図１に示した特性の正負反転の特性で、ロスや群屈折率変化量のピークを示す周波数はｆｐ＋ｆｂとなり、群屈折率はｆｐ＋ｆｂにおいて減少する。この現象に関しても、ロスや群屈折率変化のピーク値は、ポンプ光強度に比例する為、ポンプ光強度の制御による群屈折率変化量の制御が可能である。
【００３６】
つまり、偏波保持ファイバ１１４のＳｌｏｗ軸（２つの主軸のうち一方）に対し、周波数ｆｐのポンプ光を入射した場合、Ｓｌｏｗ軸の偏波面の周波数ｆｐ−ｆｂの領域において群屈折率が増加し、偏波保持ファイバ１１４が生じさせるＤＧＤは増加することとなる。
【００３７】
同様に偏波保持ファイバ１１４のＦａｓｔ軸（２つの主軸のうち他方）に対し、周波数ｆｐのポンプ光を入射した場合、Ｆａｓｔ軸の偏波面の周波数ｆｐ−ｆｂの領域において群屈折率が増加し、偏波保持ファイバ１１４が生じさせるＤＧＤは減少することとなる。
【００３８】
ここで、この時、群屈折率の増加と共に増幅作用が働くため、損失を受けずに偏波分散を行うことが可能となる。
【００３９】
このように、本実施形態では、偏波分散補償時に偏波保持ファイバ１１４に入力するポンプ光の偏波状態（偏光方向）によって、偏波保持ファイバ１１４が生じさせるＤＧＤの増減の方向が決められる。このポンプ光の偏波状態は、偏波コントローラ１１５によって設定されるので、偏波分散補償に必要な、偏波保持ファイバ１１４が与えるＤＧＤに応じて、偏波コントローラ１１５を調節することにより、上記偏波分散補償に適した偏波状態を実現することができる。そして、偏波保持ファイバ１１４の、信号光の入力側と反対側からポンプ光を入力するための手段として機能する偏波保持合波器１１６は、偏波保持したまま偏波コントローラ１１５から入力された光を偏波保持ファイバ１１４へと結合することができるので、上記偏波分散補償に適した偏波状態のままポンプ光を偏波保持ファイバ１１４に入力することができる。よって、偏波保持ファイバ１１４において、狙い通りの軸に対して群屈折率変化を与えることができる。
【００４０】
以下で、偏波分散補償にかかる動作をより詳細に説明する。
送信機１１０から出力された周波数ｆｓの信号光が入力されると、偏波コントローラ１１３は、第１の偏波状態にして上記信号光を偏波保持ファイバ１１４に出力する。本実施形態では、このようにして出力された第１の偏波状態の信号光に対して偏波分散補償を行う。
【００４１】
このような偏波分散補償の際には、光源１１１から周波数ｆｐのポンプ光を偏波コントローラ１１５に出力する。該偏波コントローラ１１５は、偏波保持ファイバ１１４の２つの主軸のうち一方の方向に電界の振動方向が一致するような第２の偏波状態のポンプ光を偏波保持合波器１１６に出力する。
【００４２】
ここで、第２の偏波状態を、上記２つの主軸の一方（Ｓｌｏｗ軸）に一致させると、偏波保持ファイバ１１４にて生じるＤＧＤは増加し、上記２つの主軸の他方（Ｆａｓｔ軸）に一致させると、偏波保持ファイバ１１４にて生じるＤＧＤは減少するので、偏波保持ファイバ１１４にて生じさせるべきＤＧＤに応じて、第２の偏波状態を選択すれば良い。例えば、偏波分散補償するためには、偏波保持ファイバ１１４のＳｌｏｗ軸の群屈折率を増加させる必要がある場合は、第２の偏波状態を、その偏波がＳｌｏｗ軸となるように偏波コントローラ１１５を調節すれば良い。
【００４３】
また、上述したように光源１１１から出力されるポンプ光の光強度を制御することにより、群屈折率の変化量を制御できる。よって、本実施形態では、光源１１１から出力されるポンプ光の光強度および偏波コントローラ１１５にて決定される偏波状態（偏光方向）の少なくとも一方を変化させることによって、信号光に対して可変のＤＧＤを与えることができる。
【００４４】
さて、第２の偏波状態のポンプ光が入力されると、偏波保持合波器１１６は、該入力されたポンプ光の偏波を保持したまま、ポンプ光を、信号光とは反対の伝搬方向で偏波保持ファイバ１１４に入力する。このように第２の偏波状態のポンプ光が入力された偏波保持ファイバ１１４では、該ポンプ光により誘導ブルリアン散乱が起こり、該ブルリアン散乱によって生じたストークス光によって信号光の増幅を行うと共に、信号光の、第２の偏波状態と同一の偏波状態を有する偏波に対して群屈折率変化を与える。従って、該群屈折率の変化に応じてＤＧＤを変化させることができ、偏波保持ファイバ１１４において、可変分散補償を実現することができる。
【００４５】
このように本実施形態では、偏波保持ファイバにおいて、誘導ブルリアン散乱の偏波依存性を用いて、偏波保持ファイバ１１４の２つの主軸のうち、狙った主軸方向に振動する信号光の偏波に対して、所望の群屈折率変化を生じさせることができる。よって、信号光の、上記２つの主軸のそれぞれに振動方向を有する偏波成分に対して異なる群屈折率変化を与えることができるので、偏波保持ファイバ１１４において所望のＤＧＤを生じさせることができ、信号光の偏波分散補償を行うことができる。
【００４６】
そして、上記誘導ブルリアン散乱を用いて偏波分散補償を行い、かつ誘導ブルリアン散乱を起こさせるためのポンプ光の周波数を、信号光の周波数よりも偏波保持ファイバ１１４のブリルアンシフト周波数ｆｂだけ大きい又は小さい値としているので、上記分散補償と同時に信号光は増幅される。よって、偏波分散補償と同時に、信号光の増幅も行うことができる。
【００４７】
また、本実施形態では、偏波保持ファイバ１１４にて生成すべきＤＧＤに応じて、光源１１１の強度および偏波コントローラ１１５から出力される偏波状態を、偏波分散補償動作の前に設定するだけで、可変のＤＧＤを与えることができる。よって、従来のように可変量のＤＧＤを与える際に、機械的な動作を行う必要が無く、偏波分散補償動作の高速化を実現することができる。
【００４８】
さて、本実施形態では、上述のように、可変量のＤＧＤを与え、かつ信号光の増幅を行うべく、誘導ブルリアン散乱により生じるゲインと群屈折率変化を用いている。そしてこの群屈折率変化を起こさせる際に、ＤＧＤを変化させるために、２つの主軸のうち一方の群屈折率を変化させ、２つの主軸に対する群屈折率を相対的に変化させることが重要となる。そのために、本実施形態では、偏波保持ファイバ１１４の、信号光の入力側と反対側から、電界の振動方向が、上記２つの主軸のうち、偏波分散補償について適切な方に一致するような偏波を入力する必要がある。
【００４９】
これに対して本実施形態では、上記偏波分散補償について適切な偏波状態を作るために、偏波コントローラ１１５を用い、さらに、該適切な偏波状態でポンプ光を偏波保持ファイバ１１４に入力するために、偏波保持機能を持った合波器である偏波保持合波器１１６を用いているのである。
【００５０】
すなわち、偏波コントローラ１１５にて、偏波分散補償を行えるように設定された偏波状態にてポンプ光を出力し、偏波保持合波器１１６にてその偏波状態を保ったままポンプ光を偏波保持ファイバ１１４に入力できるので、偏波保持ファイバ１１４において、誘導ブルリアン散乱を狙った主軸に対して作用させることができる。よって、可変量のＤＧＤを付与することができるのである。このように、最適な偏波状態を生成するために偏波コントローラ１１５のような所定の偏波状態で入射された光を出射するための手段が必要であり、その生成された偏波状態のまま、偏波保持ファイバ１１４に入力するために、偏波保持合波器１１６などの、偏波を保持したまま入射光を偏波保持ファイバに結合するための手段が必要なのである。
【００５１】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、ポンプ光を発振するための光源１１１の出力強度を変化させることによって、群屈折率の変化量を制御可能であり、信号光に可変のＤＧＤを与えることが可能であることを説明した。しかしながら、本発明では、群屈折率の変化を制御するためにポンプ光の光源の出力強度を変化させることが本質ではなく、用いるポンプ光の光強度を変化させることが本質である。
【００５２】
よって、なお、図４に示すとおり、偏波コントローラ１１５と光源１１１との間に光アンプ１１７を設置し、光源１１１の出力を変更する替わりに、光アンプ１１７の増幅率を変えることにより、偏波保持ファイバ１１４に入射するポンプ光の強度を制御し、偏波分散補償量を変更する形態もとれる。
【００５３】
なお、本実施形態では、上述のように、偏波保持ファイバ１１４に入力される前の段階で、所望に応じてポンプ光の光強度を制御することが本質である。よって、光アンプ１１７の配置の位置は、偏波コントローラ１１５と偏波保持合波器１１６との間であっても良い。すなわち、光源１１１と偏波保持合波器１１６との間であればいずれの位置に配置しても良い。
【００５４】
以上説明した本発明は、可変量の偏波分散を補償する機能を持ち、高速伝送システムの偏波分散補償装置として利用することができる。
【００５５】
なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種種の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除しても良い。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】（ａ）は、本発明の一実施形態に係る、誘導ブリルアン散乱によって引き起こされるゲインのスペクトル特性を示す図であり、（ｂ）は、誘導ブリルアン散乱によって引き起こされる屈折率変化のスペクトル特性を示す図であり、（ｃ）は、誘導ブリルアン散乱によって引き起こされる群屈折率変化のスペクトル特性を示す図である。
【図２】従来の固定ＤＧＤを付与する偏波分散補償器の構成例を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る可変偏波分散補償器の構成を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る、光アンプの出力を制御することによって偏波分散補償量を制御する可変偏波分散補償器の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
１１０ 送信機
１１１ 光源
１１２ 受信機
１１３、１１５ 偏波コントローラ
１１４ 偏波保持ファイバ
１１６ 偏波保持合波器
１１７ 光アンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏波保持ファイバと、該偏波保持ファイバの一方端に光学的に接続された、光が入力されると所定の偏波を出力する第１の偏波出力手段であって、入力された信号光を第１の偏波状態で出力する第１の偏波出力手段とを有する、固定のＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｇｒｏｕｐ Ｄｅｌａｙ（ＤＧＤ）を付与する偏波分散補償器と、
前記第１の偏波出力手段に入力される信号光の周波数よりも前記偏波保持ファイバのブリルアンシフト周波数だけ大きいまたは小さい周波数の光を発振する光源と、
前記光源に光学的に接続され、光が入力されると所定の偏波を出力する第２の偏波出力手段であって、前記光源から入力された光を第２の偏波状態で出力する第２の偏波出力手段と、
少なくとも第１、第２、および第３のポートを有し、入力された偏波を保持したまま出力する偏波保持出力手段であって、前記第１のポートが前記偏波保持ファイバに光学的に接続され、前記第２のポートが前記第２の偏波出力手段に光学的に接続され、前記第１のポートから入力された光を偏波を保持したまま前記第３のポートから出力し、前記第２のポートから入力された光を偏波を保持したまま前記第１のポートから出力する偏波保持出力手段とを備え、
偏波分散補償を行う際は、
前記光源から出力された光の偏波を、前記第２の偏波出力手段によって、前記偏波保持ファイバの２つの主軸の一方に調節して第２の偏波状態にし、該第２の偏波状態の偏波を前記偏波保持出力手段を介して前記第２の偏波状態を保持したまま前記偏波保持ファイバに入力し、前記信号光とは反対の伝搬方向で前記偏波保持ファイバ内を伝搬させて、前記保持ファイバ中で誘導ブリルアン散乱を発生させ、該誘導ブリルアン散乱の偏波依存性により、前記信号光の、前記偏波保持ファイバの２つの主軸の一方の方向に電界が振動する偏波、または前記偏波保持ファイバの２つの主軸の他方の方向に電界が振動する偏波に対し異なる群屈折率変化を与えることを特徴とする可変偏波分散補償装置。
【請求項２】
前記光源と前記偏波保持出力手段との間に配置された光アンプを備え、
前記光アンプの増幅率を制御することで、前記光源から出力された光の光強度を変更することを特徴とする請求項１に記載の可変偏波分散補償装置。
【請求項３】
前記偏波保持出力手段を介して前記偏波保持ファイバに入力される前記第２の偏波状態の偏波の光強度および前記第２の偏波状態の少なくとも一方を変化させることによって、前記信号光に対して可変のＤＧＤを与えることを特徴とする請求項１または２に記載の可変偏波分散補償装置。
【請求項４】
前記第１の偏波出力手段は、偏波コントローラまたは偏光子であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の可変偏波分散補償装置。
【請求項５】
前記第２の偏波出力手段は、偏波コントローラまたは偏光子であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の可変偏波分散補償装置。
【請求項６】
前記偏波保持出力手段は、偏波保持合波器または偏波保持サーキュレータであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の可変偏波分散補償装置。
【請求項７】
偏波保持ファイバに入力された、第１の偏波状態の信号光に対して偏波分散補償を行う可変偏波分散補償方法であって、
前記信号光の周波数よりも前記偏波保持ファイバのブリルアンシフト周波数だけ大きいまたは小さい周波数の光を第２の偏波状態にする工程と、
前記第２の偏波状態の偏波を、前記信号光とは反対の伝搬方向となるように、前記第２の偏波状態を保持したまま前記偏波保持ファイバに入力する工程と、
前記入力された第２の偏波状態の偏波を前記反対の伝搬方向で前記偏波保持ファイバ内を伝搬させて、前記保持ファイバ中で誘導ブリルアン散乱を発生させ、該誘導ブリルアン散乱の偏波依存性により、前記信号光の、前記偏波保持ファイバの２つの主軸の一方の方向に電界が振動する偏波、または前記偏波保持ファイバの２つの主軸の他方の方向に電界が振動する偏波に対し異なる群屈折率変化を与える工程と
を有することを特徴とする可変偏波分散補償方法。
【請求項８】
前記第２の偏波状態にする工程の前に、光アンプにより、前記光の光強度を調節する工程をさらに有することを特徴とする請求項７に記載の可変偏波分散補償方法。
【請求項９】
前記偏波保持ファイバに入力される前記第２の偏波状態の偏波の光強度および前記第２の偏波状態の少なくとも一方を変化させることによって、前記信号光に対して可変のＤＧＤを与えることを特徴とする請求項７または８に記載の可変偏波分散補償方法。
【請求項１】
偏波保持ファイバと、該偏波保持ファイバの一方端に光学的に接続された、光が入力されると所定の偏波を出力する第１の偏波出力手段であって、入力された信号光を第１の偏波状態で出力する第１の偏波出力手段とを有する、固定のＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｇｒｏｕｐ Ｄｅｌａｙ（ＤＧＤ）を付与する偏波分散補償器と、
前記第１の偏波出力手段に入力される信号光の周波数よりも前記偏波保持ファイバのブリルアンシフト周波数だけ大きいまたは小さい周波数の光を発振する光源と、
前記光源に光学的に接続され、光が入力されると所定の偏波を出力する第２の偏波出力手段であって、前記光源から入力された光を第２の偏波状態で出力する第２の偏波出力手段と、
少なくとも第１、第２、および第３のポートを有し、入力された偏波を保持したまま出力する偏波保持出力手段であって、前記第１のポートが前記偏波保持ファイバに光学的に接続され、前記第２のポートが前記第２の偏波出力手段に光学的に接続され、前記第１のポートから入力された光を偏波を保持したまま前記第３のポートから出力し、前記第２のポートから入力された光を偏波を保持したまま前記第１のポートから出力する偏波保持出力手段とを備え、
偏波分散補償を行う際は、
前記光源から出力された光の偏波を、前記第２の偏波出力手段によって、前記偏波保持ファイバの２つの主軸の一方に調節して第２の偏波状態にし、該第２の偏波状態の偏波を前記偏波保持出力手段を介して前記第２の偏波状態を保持したまま前記偏波保持ファイバに入力し、前記信号光とは反対の伝搬方向で前記偏波保持ファイバ内を伝搬させて、前記保持ファイバ中で誘導ブリルアン散乱を発生させ、該誘導ブリルアン散乱の偏波依存性により、前記信号光の、前記偏波保持ファイバの２つの主軸の一方の方向に電界が振動する偏波、または前記偏波保持ファイバの２つの主軸の他方の方向に電界が振動する偏波に対し異なる群屈折率変化を与えることを特徴とする可変偏波分散補償装置。
【請求項２】
前記光源と前記偏波保持出力手段との間に配置された光アンプを備え、
前記光アンプの増幅率を制御することで、前記光源から出力された光の光強度を変更することを特徴とする請求項１に記載の可変偏波分散補償装置。
【請求項３】
前記偏波保持出力手段を介して前記偏波保持ファイバに入力される前記第２の偏波状態の偏波の光強度および前記第２の偏波状態の少なくとも一方を変化させることによって、前記信号光に対して可変のＤＧＤを与えることを特徴とする請求項１または２に記載の可変偏波分散補償装置。
【請求項４】
前記第１の偏波出力手段は、偏波コントローラまたは偏光子であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の可変偏波分散補償装置。
【請求項５】
前記第２の偏波出力手段は、偏波コントローラまたは偏光子であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の可変偏波分散補償装置。
【請求項６】
前記偏波保持出力手段は、偏波保持合波器または偏波保持サーキュレータであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の可変偏波分散補償装置。
【請求項７】
偏波保持ファイバに入力された、第１の偏波状態の信号光に対して偏波分散補償を行う可変偏波分散補償方法であって、
前記信号光の周波数よりも前記偏波保持ファイバのブリルアンシフト周波数だけ大きいまたは小さい周波数の光を第２の偏波状態にする工程と、
前記第２の偏波状態の偏波を、前記信号光とは反対の伝搬方向となるように、前記第２の偏波状態を保持したまま前記偏波保持ファイバに入力する工程と、
前記入力された第２の偏波状態の偏波を前記反対の伝搬方向で前記偏波保持ファイバ内を伝搬させて、前記保持ファイバ中で誘導ブリルアン散乱を発生させ、該誘導ブリルアン散乱の偏波依存性により、前記信号光の、前記偏波保持ファイバの２つの主軸の一方の方向に電界が振動する偏波、または前記偏波保持ファイバの２つの主軸の他方の方向に電界が振動する偏波に対し異なる群屈折率変化を与える工程と
を有することを特徴とする可変偏波分散補償方法。
【請求項８】
前記第２の偏波状態にする工程の前に、光アンプにより、前記光の光強度を調節する工程をさらに有することを特徴とする請求項７に記載の可変偏波分散補償方法。
【請求項９】
前記偏波保持ファイバに入力される前記第２の偏波状態の偏波の光強度および前記第２の偏波状態の少なくとも一方を変化させることによって、前記信号光に対して可変のＤＧＤを与えることを特徴とする請求項７または８に記載の可変偏波分散補償方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−１８８４５８（Ｐ２００９−１８８４５８Ａ）
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２３１５６（Ｐ２００８−２３１５６）
【出願日】平成２０年２月１日（２００８．２．１）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月１日（２００８．２．１）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
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