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技術 偏波多重光信号伝送システム

出願人 日本電信電話株式会社NTTエレクトロニクス株式会社
発明者 川上広人木坂由明才田隆志本田健太郎米永一茂亀井新小野茂
出願日 2017年12月11日 (2年4ヶ月経過) 出願番号 2017-237253
公開日 2019年6月27日 (10ヶ月経過) 公開番号 2019-106605
状態 未査定
技術分野 光通信システム 時分割方式以外の多重化通信方式
主要キーワード 光損失率 光学パーツ 入出力応答 偏波保持カプラ 同期検波結果 運用期間 DC電圧値 フィードフォワード回路
関連する未来課題
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図面 (8)

課題

偏波多重光伝送方式を用いた光信号伝送において生じうるPDLを、より簡易な構成でPDLを精度良く推定することができる技術を提供すること。

解決手段

実施形態の偏波多重光信号伝送システムは、同じ周波数及び振幅を有し、互いに偏波が直交するように多重化される第1の光信号及び第2の光信号のうち一方の光信号の強度が最大値をとるときに他方の光信号の強度が最小値となるように位相を調整した第1及び第2のディザ信号を第1及び第2の光信号に重畳させるディザ信号重畳部と、第1の光信号に重畳された第1のディザ信号と、第2の光信号に重畳された第2のディザ信号との和を検出するディザ信号検出部と、検出された前記ディザ信号の和に基づいてシステムの一部又は全部に起因するPDLを推定するPDL推定部と、を備える。

概要

背景

高速かつ大容量の通信を実現する光伝送システムにおいては、周波数利用効率高効率化を実現するために偏波多重光伝送方式が採用される場合がある。この方式は、同じ波長を有する2つの光信号を、互いに直交する2つの偏波として多重化して同時に光送信器から伝送路に送る方式である。この方式を採用した光伝送システム(以下「偏波多重光伝送システム」という。)によれば、単一の偏波を用いた光伝送システムに比べて周波数利用効率を2倍程度向上させることが可能となる。

しかしながら、偏波多重光伝送システムにおいては、光伝送路又は光送信器の構成部品のもつ偏光依存損失(PDL:Polarization Dependent Loss)が問題となる。このPDLにより、両偏波の伝送後において、一方の偏波の光強度が他方の偏波の光強度よりも小さくなる現象が生じ得る。そのため、受信器において、復調された一方の偏波の信号品質が高く、他方の偏波の信号品質が低いという望ましくない状況が生じ得る。

このため、光伝送路あるいは光送信器のPDLを極力小さくし、どの偏波状態についても同一の光損失となるような光伝送システムを構築することが重要となる。しかしながら、PDLは波長依存性温度依存性を伴うことが多く、偏波多重光伝送システムの動作環境下における全波長及び全温度にわたってPDLを完全に抑圧することは極めて困難である。

このような背景により、光伝送システムの運用期間中においてPDLを継続的にモニタリングし、PDLの増加が検知された場合にこれを動的に補償するよう制御方法が検討されてきた。例えば、特許文献1には、光送信器において、偏波多重された2つの光信号に異なる周波数トーン変調信号重畳させるとともに、中継ノードにおいて、これらの異なるトーン変調信号を検出することにより、PDLをモニタリング及び補償を実現する技術が開示されている。また、例えば、特許文献2には、偏波多重される2つの光信号のそれぞれに2種類のトレーニング信号を埋め込み、各トレーニング信号の周期パターンに対応した2種類の周波数帯域の強度を比較することによりPDLをモニタリングする技術が開示されている。

図7は、従来技術による偏波多重光信号伝送ステム900の構成を示す概略図である。偏波多重光信号送信器910内のCW光源911から出力されたCW(Continuous Wave)光は、偏波保持カプラ912によって2つに分岐され、分岐された各々の光は第1光変調器913−1と第2光変調器913−2にそれぞれ入力される。第1光変調器913−1は第1変調器駆動部914−1によって駆動され、第2光変調器913−2は第2変調器駆動部914−2によって駆動される。第1光変調器913−1及び第2光変調器913−2は、CW光に対して異なる変調を行うことにより、2種類の光信号を生成する。

このとき、第1変調器駆動部914−1及び第2変調器駆動部914−2の出力信号には、それぞれ周波数の異なる2種類のディザ信号(「トーン変調信号」ともいう)が重畳される。具体的には、第1変調器駆動部914−1の出力信号には、第1ディザ信号出力部915−1によって生成された第1の周波数のディザ信号が重畳され、第2変調器駆動部914−2の出力信号には、第2ディザ信号出力部915−2によって生成された第2の周波数のディザ信号が重畳される。これらのディザ信号によって生じるディザリングの周波数は、一般にボーレートよりはるかに低く、かつその変動量は主信号の変調の深さよりはるかに浅い。

生成された2種類の光信号は、各々単一の偏波を構成し、各偏波は偏波多重部916によって互いに直交するように多重化される。この多重化によって生成された偏波多重光信号は偏波多重光信号送信器910から出力されて光伝送路920に送られる。

光伝送路920に送られた偏波多重光信号は、中継ノード930において、偏波レベル調整部931に入力される。偏波レベル調整部931から出力された偏波多重光信号は、タップ932によって分岐され、ディザ信号検出部933に送られる。ディザ信号検出部933は信号光のもつ2つの偏波(以下、一方を「X偏波」といい、他方を「Y偏波」という。)に重畳された2種類の周波数のディザ信号を各々検出する。

ここで、光伝送路920及び偏波多重光信号送信器910がもたらすPDLにより、X偏波の光強度がY偏波の光強度よりも大きくなっている場合、X偏波に対応するディザ信号は、Y偏波に対応するディザ信号よりも大きな強度を持つ信号として検出される。ディザ信号検出部933は、この検出結果をPDL推定部934に出力する。PDL推定部934は、ディザ信号検出部933の出力に基づいてPDLの大きさを計算し、偏波レベル調整部931にフィードバックする。偏波レベル調整部931は、フィードバックされたPLDの大きさに基づいて、受信信号のPDLを補償する。

概要

偏波多重光伝送方式を用いた光信号の伝送において生じうるPDLを、より簡易な構成でPDLを精度良く推定することができる技術を提供すること。実施形態の偏波多重光信号伝送システムは、同じ周波数及び振幅を有し、互いに偏波が直交するように多重化される第1の光信号及び第2の光信号のうち一方の光信号の強度が最大値をとるときに他方の光信号の強度が最小値となるように位相を調整した第1及び第2のディザ信号を第1及び第2の光信号に重畳させるディザ信号重畳部と、第1の光信号に重畳された第1のディザ信号と、第2の光信号に重畳された第2のディザ信号との和を検出するディザ信号検出部と、検出された前記ディザ信号の和に基づいてシステムの一部又は全部に起因するPDLを推定するPDL推定部と、を備える。

目的

本発明は、偏波多重光伝送方式を用いた光信号の伝送において生じうるPDLを、より簡易な構成でPDLを精度良く推定することができる技術を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

同一の波長を有する第1の光信号と第2の光信号とを、互いに偏波が直交するように多重化することによって生成された偏波多重信号光伝送する偏波多重光信号伝送システムであって、前記第1の光信号を生成する第1の光変調器と、前記第2の光信号を生成する第2の光変調器と、前記第1の光変調器を駆動するための電気信号である第1の駆動信号を出力する第1の光変調器駆動部と、前記第2の光変調器を駆動するための電気信号である第2の駆動信号を出力する第2の光変調器駆動部と、第1のディザ信号を前記第1の光信号に重畳させる第1ディザ信号重畳部と、第2のディザ信号を前記第2の光信号に重畳させる第2ディザ信号重畳部と、前記第1の光信号に重畳された前記第1のディザ信号と前記第2の光信号に重畳された前記第2のディザ信号との和を検出するディザ信号検出部と、検出された前記第1のディザ信号と前記第2のディザ信号との和に基づいて前記偏波多重光信号伝送システムの一部又は全部に起因するPDL(Polarization Dependent Loss)を推定するPDL推定部と、を備え、前記第1ディザ信号重畳部及び前記第2ディザ信号重畳部は、同じ繰り返し周波数f及び振幅を有し、前記第1の光信号及び前記第2の光信号のうち一方の光信号の強度が最大値をとるときに他方の光信号の強度が最小値となるように位相を調整して前記ディザ信号を重畳させる、偏波多重光信号伝送システム。

請求項2

前記第1ディザ信号重畳部及び前記第2ディザ信号重畳部は、前記第1の光変調器及び前記第2の光変調器が有するバイアス端子印加される直流電圧電圧値、又は前記第1及び第2の駆動信号の振幅、又は前記第1及び第2の駆動信号の振幅の中心値周期的に微小量変更することにより前記第1の光信号及び前記第2の光信号に前記第1及び第2のディザ信号を重畳させる、請求項1に記載の偏波多重光信号伝送システム。

請求項3

前記偏波多重信号光の一部が分岐されて入力され、入力された一部の前記偏波多重信号光を電気信号に変換して出力する光電変換回路をさらに備え、前記ディザ信号検出部は、前記光電変換回路が出力する前記電気信号に重畳された前記周波数fの周波数成分を検出し、その検出結果を示す検波信号を前記PDL推定部に出力し、前記PDL推定部は、前記ディザ信号検出部から出力される前記検波信号に基づいて、前記第1のディザ信号及び前記第2のディザ信号の和を取得する、請求項1に記載の偏波多重光信号伝送システム。

請求項4

前記第1の光変調器から出力される前記第1の光信号の一部が入力され、入力された一部の前記第1の光信号を電気信号に変換して出力する第1の光電変換回路と、前記第2の光変調器から出力される前記第2の光信号の一部が入力され、入力された一部の前記第2の光信号を電気信号に変換して出力する第2の光電変換回路と、前記第1の光電変換回路から出力される電気信号と、前記第2の光電変換回路から出力される電気信号とを加算して出力する加算回路と、をさらに備え、前記ディザ信号検出部は、前記加算回路から出力される電気信号に重畳された前記周波数fの周波数成分を検出し、その検出結果を示す検波信号を前記PDL推定部に出力し、前記PDL推定部は、前記ディザ信号検出部から出力される前記検波信号に基づいて、前記第1のディザ信号及び前記第2のディザ信号の和を取得する、請求項1に記載の偏波多重光信号伝送システム。

請求項5

前記PDL推定部は、検出された前記第1のディザ信号と前記第2のディザ信号との和を示す加算信号と、前記加算信号の二乗平均平方根によって得られるRF(Radio Frequency)パワー信号と、前記加算信号又は前記RFパワー信号を前記ディザ信号の周波数で同期検波して得られる同期検波信号と、のいずれか1つの信号に基づいて前記PDLを推定する、請求項1に記載の偏波多重光信号伝送システム。

請求項6

前記第1の光信号の強度を第1の減衰率減衰させる第1減衰器と、前記第2の光信号の強度を第2の減衰率で減衰させる第2減衰器と、前記第1の減衰率及び前記第2の減衰率を変更することにより、前記第1の光信号及び前記第2の光信号の強度比を制御するPDL制御部と、をさらに備え、前記PDL制御部は、前記PDL推定部によって推定されるPDLの値が0dBに近づくように前記第1の減衰率又は前記第2の減衰率を変更する、請求項1に記載の偏波多重光信号伝送システム。

請求項7

前記PDL制御部は、前記PDL推定部によって推定されるPDLが予め定められた誤差の範囲内で0dBに収束した後に、前記第1の光信号及び前記第2の光信号が多重化された偏波多重信号光の合計の光強度が、予め定められた範囲内の強度となるように前記第1の減衰率及び第2の減衰率を変更する、請求項6に記載の偏波多重光信号伝送システム。

請求項8

前記PDL推定部は、前記同期検波信号の値が予め定められた所定値に等しい場合に、前記PDLの値が0dBであると判定する、請求項5に記載の偏波多重光信号伝送システム。

技術分野

0001

本発明は、偏波多重光伝送方式を用いた光信号伝送において、偏波依存性損失推定又は補償する技術に関する。

背景技術

0002

高速かつ大容量の通信を実現する光伝送システムにおいては、周波数利用効率高効率化を実現するために偏波多重光伝送方式が採用される場合がある。この方式は、同じ波長を有する2つの光信号を、互いに直交する2つの偏波として多重化して同時に光送信器から伝送路に送る方式である。この方式を採用した光伝送システム(以下「偏波多重光伝送システム」という。)によれば、単一の偏波を用いた光伝送システムに比べて周波数利用効率を2倍程度向上させることが可能となる。

0003

しかしながら、偏波多重光伝送システムにおいては、光伝送路又は光送信器の構成部品のもつ偏光依存損失(PDL:Polarization Dependent Loss)が問題となる。このPDLにより、両偏波の伝送後において、一方の偏波の光強度が他方の偏波の光強度よりも小さくなる現象が生じ得る。そのため、受信器において、復調された一方の偏波の信号品質が高く、他方の偏波の信号品質が低いという望ましくない状況が生じ得る。

0004

このため、光伝送路あるいは光送信器のPDLを極力小さくし、どの偏波状態についても同一の光損失となるような光伝送システムを構築することが重要となる。しかしながら、PDLは波長依存性温度依存性を伴うことが多く、偏波多重光伝送システムの動作環境下における全波長及び全温度にわたってPDLを完全に抑圧することは極めて困難である。

0005

このような背景により、光伝送システムの運用期間中においてPDLを継続的にモニタリングし、PDLの増加が検知された場合にこれを動的に補償するよう制御方法が検討されてきた。例えば、特許文献1には、光送信器において、偏波多重された2つの光信号に異なる周波数トーン変調信号重畳させるとともに、中継ノードにおいて、これらの異なるトーン変調信号を検出することにより、PDLをモニタリング及び補償を実現する技術が開示されている。また、例えば、特許文献2には、偏波多重される2つの光信号のそれぞれに2種類のトレーニング信号を埋め込み、各トレーニング信号の周期パターンに対応した2種類の周波数帯域の強度を比較することによりPDLをモニタリングする技術が開示されている。

0006

図7は、従来技術による偏波多重光信号伝送システム900の構成を示す概略図である。偏波多重光信号送信器910内のCW光源911から出力されたCW(Continuous Wave)光は、偏波保持カプラ912によって2つに分岐され、分岐された各々の光は第1光変調器913−1と第2光変調器913−2にそれぞれ入力される。第1光変調器913−1は第1変調器駆動部914−1によって駆動され、第2光変調器913−2は第2変調器駆動部914−2によって駆動される。第1光変調器913−1及び第2光変調器913−2は、CW光に対して異なる変調を行うことにより、2種類の光信号を生成する。

0007

このとき、第1変調器駆動部914−1及び第2変調器駆動部914−2の出力信号には、それぞれ周波数の異なる2種類のディザ信号(「トーン変調信号」ともいう)が重畳される。具体的には、第1変調器駆動部914−1の出力信号には、第1ディザ信号出力部915−1によって生成された第1の周波数のディザ信号が重畳され、第2変調器駆動部914−2の出力信号には、第2ディザ信号出力部915−2によって生成された第2の周波数のディザ信号が重畳される。これらのディザ信号によって生じるディザリングの周波数は、一般にボーレートよりはるかに低く、かつその変動量は主信号の変調の深さよりはるかに浅い。

0008

生成された2種類の光信号は、各々単一の偏波を構成し、各偏波は偏波多重部916によって互いに直交するように多重化される。この多重化によって生成された偏波多重光信号は偏波多重光信号送信器910から出力されて光伝送路920に送られる。

0009

光伝送路920に送られた偏波多重光信号は、中継ノード930において、偏波レベル調整部931に入力される。偏波レベル調整部931から出力された偏波多重光信号は、タップ932によって分岐され、ディザ信号検出部933に送られる。ディザ信号検出部933は信号光のもつ2つの偏波(以下、一方を「X偏波」といい、他方を「Y偏波」という。)に重畳された2種類の周波数のディザ信号を各々検出する。

0010

ここで、光伝送路920及び偏波多重光信号送信器910がもたらすPDLにより、X偏波の光強度がY偏波の光強度よりも大きくなっている場合、X偏波に対応するディザ信号は、Y偏波に対応するディザ信号よりも大きな強度を持つ信号として検出される。ディザ信号検出部933は、この検出結果をPDL推定部934に出力する。PDL推定部934は、ディザ信号検出部933の出力に基づいてPDLの大きさを計算し、偏波レベル調整部931にフィードバックする。偏波レベル調整部931は、フィードバックされたPLDの大きさに基づいて、受信信号のPDLを補償する。

先行技術

0011

特許第5827379号公報
特許第5635923号公報

発明が解決しようとする課題

0012

しかしながら、上述の従来技術には以下のような問題点がある。まず、2種類のディザ信号を検出するためには、それぞれの周波数に対応した2つの検出回路が必要となるため、回路規模が増大するという点が挙げられる。また、この場合、検出対象ではない偏波に重畳されているディザ信号の周波数を遮断する必要があるため、これらの2つの検出回路にフィルタリング機能を持たせなければならない。更に、ディザ信号の重畳(トーン変調)に伴って基本波のみでなく高調波も生じてしまう場合には、2種類のトーン変調において、周波数間隔フィルタリング特性に関して求められる要求が厳しくなるという問題もある。2種類のディザ信号(トーン変調信号)に代えて2種類のトレーニング信号を用いる場合においては、偏波分離を行った上でトレーニング信号を復調する必要があり、回路規模の増大を招く。

0013

また、ディザ信号検出部933の入出力特性理想的でない場合、PDLの推定において誤差が生じやすいという問題もある。上述のとおり、偏波多重光信号伝送システムにおいて、X偏波の光強度がPDLに起因してY偏波の光強度よりも大きくなっている場合、X偏波に対応するディザ信号の強度はY偏波に対応するディザ信号の強度より大きくなる。しかしながら、ディザ信号を検出するフォトデテクタ(PD:Photo Detector)やPD周辺電子回路の入出力特性の非線形性が無視できない場合や、線形性は高くとも比例係数がディザ信号の周波数に大きく依存する場合には、PDLの大きさを求める際に複雑な換算式が必要となる。そのため、このような場合には、「2つの異なる周波数のディザ信号の振幅を比較する」ことが困難となる。なお、2種類のディザ信号(トーン変調信号)に代えて2種類のトレーニング信号を用いる場合においても、パワーモニタの入出力特性が理想的でない場合には上記同様の問題が生じうる。

0014

記事情に鑑み、本発明は、偏波多重光伝送方式を用いた光信号の伝送において生じうるPDLを、より簡易な構成でPDLを精度良く推定することができる技術を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

0015

本発明の一態様は、同一の波長を有する第1の光信号と第2の光信号とを、互いに偏波が直交するように多重化することによって生成された偏波多重信号光を伝送する偏波多重光信号伝送システムであって、前記第1の光信号を生成する第1の光変調器と、前記第2の光信号を生成する第2の光変調器と、前記第1の光変調器を駆動するための電気信号である第1の駆動信号を出力する第1の光変調器駆動部と、前記第2の光変調器を駆動するための電気信号である第2の駆動信号を出力する第2の光変調器駆動部と、第1のディザ信号を前記第1の光信号に重畳させる第1ディザ信号重畳部と、第2のディザ信号を前記第2の光信号に重畳させる第2ディザ信号重畳部と、前記第1の光信号に重畳された前記第1のディザ信号と前記第2の光信号に重畳された前記第2のディザ信号との和を検出するディザ信号検出部と、検出された前記第1のディザ信号と前記第2のディザ信号との和に基づいて前記偏波多重光信号伝送システムの一部又は全部に起因するPDL(Polarization Dependent Loss)を推定するPDL推定部と、を備え、前記第1ディザ信号重畳部及び前記第2ディザ信号重畳部は、同じ繰り返し周波数f及び振幅を有し、前記第1の光信号及び前記第2の光信号のうち一方の光信号の強度が最大値をとるときに他方の光信号の強度が最小値となるように位相を調整して前記ディザ信号を重畳させる、偏波多重光信号伝送システムである。

0016

本発明の一態様は、上記の偏波多重光信号伝送システムであって、前記第1ディザ信号重畳部及び前記第2ディザ信号重畳部は、前記第1の光変調器及び前記第2の光変調器が有するバイアス端子印加される直流電圧電圧値、又は前記第1及び第2の駆動信号の振幅、又は前記第1及び第2の駆動信号の振幅の中心値周期的に微小量変更することにより前記第1の光信号及び前記第2の光信号に前記第1及び第2のディザ信号を重畳させる。

0017

本発明の一態様は、上記の偏波多重光信号伝送システムであって、前記偏波多重信号光の一部が分岐されて入力され、入力された一部の前記偏波多重信号光を電気信号に変換して出力する光電変換回路をさらに備え、前記ディザ信号検出部は、前記光電変換回路が出力する前記電気信号に重畳された前記周波数fの周波数成分を検出し、その検出結果を示す検波信号を前記PDL推定部に出力し、前記PDL推定部は、前記ディザ信号検出部から出力される前記検波信号に基づいて、前記第1のディザ信号及び前記第2のディザ信号の和を取得する。

0018

本発明の一態様は、上記の偏波多重光信号伝送システムであって、前記第1の光変調器から出力される前記第1の光信号の一部が入力され、入力された一部の前記第1の光信号を電気信号に変換して出力する第1の光電変換回路と、前記第2の光変調器から出力される前記第2の光信号の一部が入力され、入力された一部の前記第2の光信号を電気信号に変換して出力する第2の光電変換回路と、前記第1の光電変換回路から出力される電気信号と、前記第2の光電変換回路から出力される電気信号とを加算して出力する加算回路と、をさらに備え、前記ディザ信号検出部は、前記加算回路から出力される電気信号に重畳された前記周波数fの周波数成分を検出し、その検出結果を示す検波信号を前記PDL推定部に出力し、前記PDL推定部は、前記ディザ信号検出部から出力される前記検波信号に基づいて、前記第1のディザ信号及び前記第2のディザ信号の和を取得する。

0019

本発明の一態様は、上記の偏波多重光信号伝送システムであって、前記PDL推定部は、検出された前記第1のディザ信号と前記第2のディザ信号との和を示す加算信号と、前記加算信号の二乗平均平方根によって得られるRF(Radio Frequency)パワー信号と、前記加算信号又は前記RFパワー信号を前記ディザ信号の周波数で同期検波して得られる同期検波信号と、のいずれか1つの信号に基づいて前記PDLを推定する。

0020

本発明の一態様は、上記の偏波多重光信号伝送システムであって、前記第1の光信号の強度を第1の減衰率減衰させる第1減衰器と、前記第2の光信号の強度を第2の減衰率で減衰させる第2減衰器と、前記第1の減衰率及び前記第2の減衰率を変更することにより、前記第1の光信号及び前記第2の光信号の強度比を制御するPDL制御部と、をさらに備え、前記PDL制御部は、前記PDL推定部によって推定されるPDLの値が0dBに近づくように前記第1の減衰率又は前記第2の減衰率を変更する。

0021

本発明の一態様は、上記の偏波多重光信号伝送システムであって、前記PDL制御部は、前記PDL推定部によって推定されるPDLが予め定められた誤差の範囲内で0dBに収束した後に、前記第1の光信号及び前記第2の光信号が多重化された偏波多重信号光の合計の光強度が、予め定められた範囲内の強度となるように前記第1の減衰率及び第2の減衰率を変更する。

0022

本発明の一態様は、上記の偏波多重光信号伝送システムであって、前記PDL推定部は、前記同期検波信号の値が予め定められた所定値に等しい場合に、前記PDLの値が0dBであると判定する。

発明の効果

0023

本発明により、より簡易な構成でPDLを精度良く推定することが可能となる。

図面の簡単な説明

0024

第1の実施形態の偏波多重光信号送信器1の構成例を示す図である。
第1の実施形態の偏波多重光信号送信器1において各偏波に重畳されるディザ信号の作用の具体例を示す図である。
第1の実施形態の偏波多重光信号送信器1において各偏波に重畳されるディザ信号の作用の具体例を示す図である。
第1の実施形態の偏波多重光信号送信器1における各アッテネータ17のフィードバック制御を説明する図である。
第2の実施形態の偏波多重光信号伝送システム100の構成例を示す図である。
第3の実施形態の偏波多重光信号送信器1bの構成例を示す図である。
従来技術による偏波多重光信号伝送システム900の構成を示す概略図である。

実施例

0025

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態において、光強度は、送信器で生成される光信号のボーレートの逆数より十分に長く、ディザリングの周期より十分に短い時間で測定されるものとする。

0026

[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態の偏波多重光信号送信器1の構成例を示す図である。本実施形態では、PDL(Polarization Dependent Loss)推定手段が偏波多重光信号送信器1の内部に設置される。PDL推定手段は偏波多重光信号送信器1の構成部品に由来するPDLのみを推定する。偏波多重光信号送信器1は、PDLが生じていると判定した場合はPDLを0[dB]に補正する。したがって本実施形態では、偏波多重光信号送信器1は、光伝送路をも含めたPDLの推定及びその補償までは行わない。

0027

偏波多重光信号送信器1は、バスで接続されたCPU(Central Processing Unit)やメモリ補助記憶装置などを備え、プログラムを実行する。偏波多重光信号送信器1は、プログラムの実行によってCW光源11、偏波保持カプラ12、第1光変調器13−1、第2光変調器13−2、第1ディザ信号出力部14−1、第2ディザ信号出力部14−2、第1加算器15−1、第2加算器15−2、第1変調器駆動部16−1、第2変調器駆動部16−2、第1アッテネータ17−1、第2アッテネータ17−2、偏波多重部18及びフィードバック回路19を備える装置として機能する。なお、偏波多重光信号送信器1の各機能の全て又は一部は、ASIC(Application Specific IntegratedCircuit)やPLD(Programmable Logic Device)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等のハードウェアを用いて実現されてもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。

0028

CW光源11はCW(Continuous Wave)光を発する光源である。CW光源11から発せられたCW光は偏波保持カプラ12に出力される。

0029

偏波保持カプラ12は、CW光源11から出力されるCW光を2つに分岐させる。分岐された各々のCW光は、第1光変調器13−1及び第2光変調器13−2に出力される。第1変調器13−1に出力されるCW光は本発明における第1の光信号の一例であり、第2変調器13−2に出力されるCW光は本発明における第2の光信号の一例である。

0030

第1光変調器13−1及び第2光変調器13−2は、入力されたCW光に対してそれぞれ異なる変調を行う。第1光変調器13−1及び第2光変調器13−2が、2つに分岐された同じCW光に対して異なる変調を行うことで、2種類の光信号が生成される。以下では、第1光変調器13−1によって変調された光信号を第1の光信号と称し、第2光変調器13−2によって変調された光信号を第2の光信号と称する。

0031

第1ディザ信号出力部14−1は及び第2ディザ信号出力部14−2はディザ信号を出力する。ディザ信号は光信号に重畳される信号である。第1ディザ信号出力部14−1は、第1の光信号に重畳されるディザ信号(第1のディザ信号の一例)を生成し、生成したディザ信号を第1加算器15−1に出力する。同様に、第2ディザ信号出力部14−2は、第2の光信号に重畳されるディザ信号(第2のディザ信号の一例)を生成し、生成したディザ信号を第2加算器15−2に出力する。

0032

第1変調器駆動部16−1は、第1光変調器13−1を駆動させるための電気信号(以下「駆動信号」という。)を生成し、生成した駆動信号を第1加算器15−1に出力する。第1変調器駆動部16−1から出力された駆動信号(第1の駆動信号)は、第1加算器15−1において第1の光信号用のディザ信号と合成される。第1加算器15−1は、ディザ信号が合成された駆動信号を第1光変調器13−1に出力する。このような駆動信号が第1光変調器13−1に入力されることにより、第1光変調器13−1は、第1の光信号にディザ信号を重畳し、ディザ信号が重畳された第1の光信号を後段の第1アッテネータ(Attenuator:減衰器)17−1に出力する。

0033

同様に、第2変調器駆動部16−2は、第2光変調器13−2を駆動させるための駆動信号を生成し、生成した駆動信号を第2加算器15−2に出力する。第2変調器駆動部16−2から出力された駆動信号(第2の駆動信号)は、第2加算器15−2において第2の光信号用のディザ信号と合成される。第2加算器15−2は、ディザ信号が合成された駆動信号を第2光変調器13−2に出力する。このような駆動信号が第2光変調器13−2に入力されることにより、第2光変調器13−2は、第2の光信号にディザ信号を重畳し、ディザ信号が重畳された第2の光信号を後段の第2アッテネータ17−2に出力する。

0034

第1アッテネータ17−1(第1減衰器の一例)及び第2アッテネータ17−2(第2減衰器の一例)は、入力された光信号を減衰させる減衰器である。第1アッテネータ17−1は、第1光変調器13−1から出力された第1の光信号を減衰させて偏波多重部18に出力する。同様に、第2アッテネータ17−2は、第2光変調器13−2から出力された第2の光信号を減衰させて偏波多重部18に出力する。第1アッテネータ17−1の減衰率は本発明における第1の減衰率の一例であり、第2アッテネータ17−2の減衰率は本発明における第2の減衰率の一例である。

0035

偏波多重部18は、第1アッテネータ17−1から出力される第1の光信号の偏波と、第2アッテネータ17−2から出力される第2の光信号の偏波とが互いに直交するように多重化する。以下、偏波多重部18の出力における第1の光信号の偏波をX偏波、第2の光信号の偏波をY偏波と定義する。偏波多重部18は、多重化した信号光(以下「偏波多重信号光」という。)を光導波路2に送出する。光導波路2に出力された偏波多重信号光は、伝送路上のタップ21において分岐され、フィードバック回路19に出力される。フィードバック回路19は、モニタPD(Photo Detector)191、同期検波回路192、PDL推定部193及びPDL制御部194を備える。タップ21において分岐された偏波多重信号光は、まずモニタPD191に入力される。

0036

モニタPD191は、光信号を電気信号に変換する。同期検波回路192は、モニタPD191から出力される電気信号に重畳されているディザ信号を同期検波する。同期検波の結果はPDL推定部193に出力される。

0037

PDL推定部193は、同期検波の結果に基づいてPDLを推定する。PDL制御部194は、PDL推定部193によって推定されたPDLの値に基づいて、第1アッテネータ17−1及び第2アッテネータ17−2に反映すべき減衰率を決定する。具体的には、PDL制御部194は、反映後のPDLの値が0(ゼロ)[dB]となるように各アッテネータ17の減衰率を決定する。PDL制御部194は、第1アッテネータ17−1及び第2アッテネータ17−2のそれぞれについて決定した減衰率を第1アッテネータ17−1及び第2アッテネータ17−2に反映させる。

0038

図2及び図3は、第1の実施形態の偏波多重光信号送信器1において各偏波に重畳されるディザ信号の作用の具体例を示す図である。図2は、偏波多重光信号送信器1が理想的な状態であり、PDLが生じない(すなわちPDL=1=0[dB])と仮定した場合の作用例を示す。図2の上図は、ディザ信号が、X偏波及びY偏波の光信号のそれぞれに対して周期T2−T0(すなわち、周波数f=1/(T2−T0))での強度の変化(包絡線の変化)をもたらすことを示している。なお、図2では、説明を簡単にするため、ディザ信号がもたらす強度変化極端に大きいものとして図示しているが、実際のディザ信号は、伝送信号品質に影響を及ぼさない程度に小さな強度の変化(変調の深さ)を与える。

0039

ここで、各偏波に対応するディザ信号は、その位相が下記の条件を満たすように出力される。
(条件1)X偏波の光強度が最大となる時刻と、Y偏波の光強度が最小となる時刻とが同一となる(例えば図2及び図3の例では時刻T1)。
(条件2)X偏波の光強度が最小となる時刻と、Y偏波の光強度が最大となる時刻とが同一となる(例えば図2及び図3の例では時刻T0及びT2)。

0040

ここで、T2−T1=T1−T0であることが望ましいが、必ずしも必須ではない。位相の異なる2つのディザ信号によってもたらされる光強度の変化(包絡線の変化)のパターンは、共に正弦波であることが望ましいが、周期性を有すれば必ずしも正弦波でなくてもよい。図2及び図3は、光強度の変化のパターンとして、やや歪んだ正弦波を仮定した例を示す。

0041

また、ここでは、CW光源11が発する光の強度をP0、第1アッテネータ17−1及び第2アッテネータ17−2における光損失率が共にVOA(0<VOA<1)であると仮定する。さらに、各光変調器13の駆動損失率と、その他の光学パーツの光損失率との合計の光損失率をLOSSとし、LOSSはディザ信号の印加によって最大値LOSSminから最小値LOSSmaxの間で変動するものと仮定する(0<LOSSmax<LOSS<LOSSmin<1)。

0042

この場合、X偏波とY偏波とは互いに直交しており相互に干渉しないため、モニタPD191に入力される偏波多重信号光の光強度は、X偏波の光強度とY偏波の光強度との単純な線形和で表される。ここでは、ディザ信号による強度変調のパターンが歪んだ正弦波で表されると仮定しているため、モニタPD191の出力は、図2下図に示すように、ディザ信号の周波数の2倍である2fで変動する。

0043

しかしながら、図2の例ではPDLが0[dB]であると仮定しているため、ディザ信号の波形の山と谷に対応する時刻T0、T1、T2のいずれにおいても、モニタPD191の出力は同一の値P0×VO×(LOSSmin+LOSSmax)に比例する。換言すれば、これらの時刻においてモニタPD191が一定の値を出力するならば、PDLは0[dB]であると判断できる。この判断基準は、モニタPD191の入出力応答が非線形性を有する場合であっても変わることはなく、モニタPD191の光−電気変換効率が、周波数がfである場合と2fである場合とで異なっている場合であっても変わることはない。

0044

次に、偏波多重光信号送信器1が理想的な状態にない場合におけるディザ信号の作用について説明する。例えば、図3は偏波多重光信号送信器1のいずれかの構成部品においてPDLが生じ、Y偏波の光強度がX偏波の光強度より小さくなった場合の作用例を示す。この場合、X偏波の光強度は、図3と同様に、
P0×LOSSmin×VOA〜P0×LOSSmax×VO
の範囲内で変動するが、Y偏波の光強度は、
P0×Rpdl×LOSSmin×VOA〜P0×Rpdl×LOSSmax×VOAの範囲内で変動する。

0045

ここで、RpdlはPDLの大きさを表す値であり、0<Rpdl<1の値をとる。この場合、時刻T1における偏波多重信号光の光強度は、
P0×LOSSmin×VOA+P0×Rpdl×LOSSmax×VOA
=P0×VOA×(LOSSmin+Rpdl×LOSSmax)
となり、時刻T0及びT2における偏波多重信号光の光強度は、
P0×Rpdl×LOSSmin×VOA+P0×LOSSmax×VOA
=P0×VOA×(Rpdl×LOSSmin+LOSSmax)
となる。

0046

ここで、
(LOSSmin+Rpdl×LOSSmax)−(Rpdl×LOSSmin+LOSSmax)
=(1−Rpdl)×LOSSmin+(Rpdl—1)×LOSSmax
=(1−Rpdl)×(LOSSmin−LOSSmax)>0
であるから、時刻T1におけるモニタPD191の出力の値は、時刻T0又は時刻T2におけるモニタPD191の出力の値よりも大きくなる。一方、X偏波の光損失がY偏波の光損失よりも大きくなった場合は1<Rpdl<∞となり、上式は0未満となる。このことから、各時刻におけるモニタPD191の出力の大小を比較することにより、X偏波及びY偏波のどちらで光損失が大きくなっているかを判断することができる。

0047

ここで、モニタPD191又はその周辺の電子回路が、f=1/(T2−T0)の周波数領域において入出力応答に非線形性を有し、所定の光強度以上でモニタPD191の出力が飽和する場合を考える。図3の下図は、このような場合において得られるモニタPD191の出力の具体例を示す。例えば、図3の下図の例では、モニタPD191の出力は時刻T1周辺で飽和し、殆ど変化を示さなくなる。しかしながら、時刻T1におけるモニタPD191の出力と時刻T0又は時刻T2におけるモニタPD191の出力との差分が判定可能な程度の大きさであるならば、飽和があったとしても上述の判断基準をそのまま用いて、X偏波及びY偏波のどちらで光損失が大きくなっているかを判断することができる。また、上述の判断基準は、モニタPD191周辺の電子回路の応答速度が、周波数がfである場合と2fである場合とで異なっていたとしても変わることはない。

0048

図4は、第1の実施形態の偏波多重光信号送信器1における各アッテネータ17のフィードバック制御を説明する図である。ここで、モニタPD191の出力として、図3の下図と同様の出力が得られたと仮定する(図4(A))。図4(A)のように得られたモニタPD191の出力は、同期検波回路192に入力される。同期検波回路192は、第1ディザ信号出力部14−1又は第2ディザ信号出力部14−2に同期したクロック(以下「参照クロック」という。)を用いて同期検波を行う。図4(B)は参照クロックの具体例を示す。ここで、図4(B)に示す参照クロックは、第1ディザ信号出力部14−1に同期していると仮定する。

0049

同期検波回路192は、図4(A)が示すモニタPD191の出力と、図4(B)が示す参照クロックとの積を取るため、図4(C)の右半分に示すように同期検波の結果は正となる。しかしながら、Y偏波の光強度がX偏波の光強度よりも大きい場合には、モニタPD191の出力の位相が反転するため図4(C)の左半分に示すように同期検波の結果は負となる。

0050

このような方法で行われた同期検波の結果(ディザ信号の検出結果)は、後段のPDL推定部193に入力される。PDL推定部193は、同期検波回路192による同期検波の結果に基づいて、偏波多重信号光のPDLを推定する。具体的には、PDL推定部193は、上述の数式で説明される判断基準により同期検波結果を示す同期検波信号の符号をモニタリングすることで、X偏波及びY偏波のどちらで光損失が大きくなっているかを判定する。また、PDL推定部193は、同期検波信号の強度の絶対値(大きさ)をモニタリングすることでPDLの大きさを取得する。PDL推定部193の推定結果は、PDL制御部194に入力される。

0051

PDL制御部194は、PDL推定部193の推定結果に基づいて、偏波多重信号光のPDLが補償されるように、各アッテネータ17に対するフィードバック制御を行う。具体的には、PDL制御部194は、Rpdl=1=0[dB]となるような第1アッテネータ17−1及び第2アッテネータ17−2の減衰率を決定する。PDL制御部194は、決定した減衰率を、第1アッテネータ17−1及び第2アッテネータ17−2に反映させる。

0052

第1アッテネータ17−1及び第2アッテネータ17−2へのフィードバック制御は、例えばディジタル信号コマンドを送信することで実現することができる。フィードバックゲインの計算及びコマンドの生成は、PDL制御部194で行われる。同期検波回路192の出力が0となったときにフィードバック制御を停止することによって、PDLを0[dB]に維持することができる。

0053

このように構成された第1の実施形態の偏波多重光信号送信器1は、位相のみ異なる2つのディザ信号を1つの同期検波回路192で同期検波する構成を備えることにより、「2つの異なる周波数のディザ信号の振幅を比較する」処理を行うことなくPDLのモニタリング及びその補償を行うことができる。以上により、第1の実施形態の偏波多重光信号送信器1は、より簡易な構成でPDLを精度良く推定することが可能となる。

0054

なお、第1ディザ信号出力部14−1、第1加算器15−1及び第1変調器駆動部16−1は本発明における第1ディザ信号重畳部の一例であり、第2ディザ信号出力部14−2、第2加算器15−2及び第2変調器駆動部16−2は本発明における第2ディザ信号重畳部の一例である。また、モニタPD191は本発明におけるディザ信号検出部の一例である。

0055

[第2の実施形態]
図5は、第2の実施形態の偏波多重光信号伝送システム100の構成例を示す図である。偏波多重光信号伝送システム100は、偏波多重光信号送信器1aと、中継ノード3と、偏波多重光信号送信器1aと中継ノード3とを接続する光伝送路4と、を備える。第2の実施形態と第1の実施形態とで異なる点は、第1の実施形態において偏波多重光信号送信器1が備えたフィードバック回路19に関する機能部が、光伝送路4を介して偏波多重光信号送信器1aと接続された中継ノード3に備えられた点である。

0056

なお、第2の実施形態において、中継ノード3は、偏波多重光信号送信器1aから参照クロックを取得することが困難である。そのため、中継ノード3は、同期検波回路192に代えてBPF(Band Pass Filter)195及びRF(Radio Frequency)パワーモニタ196を備え、PDL推定部193に代えてPDL推定部193aを備える。また、本実施形態の偏波多重光信号伝送システム100は、推定されたPDLを補正する手段を持たない。

0057

その他の構成は第1の実施形態の偏波多重光信号送信器1と同様である。そのため、第1の実施形態と同様の機能部については、図1と同じ符号を付すことにより説明を省略する。

0058

この場合、中継ノード3において、BPF195が、偏波多重信号光から周波数f=1/(T2−T0)の変動成分であるRF信号(加算信号の一例)を抽出し、抽出したRF信号をRFパワーモニタ196に出力する。

0059

RFパワーモニタ196は、抽出された周波数fのRF信号のRFパワーを測定し、その測定値を示すRFパワー信号をPDL推定部193aに入力する。RFパワー信号は、RF信号の二乗平均平方根によって得られる。

0060

PDL推定部193aは、測定されたRFパワーが0又は極めて小さい場合には、図3と同様に、PDLが0であると推定することができる。なお、ここで推定されるPDLは、偏波多重光信号送信器1a及び光伝送路4を含む系全体のPDLに相当する。このRFパワーが0でない場合には、図4と同様に、PDLが0でないと推定することができる。PDL推定部193aは、RFパワーの大きさをディザ信号の振幅に換算し、その換算値に基づいてRpdlを推定することにより、系全体のPDLの大きさをモニタリングすることができる。

0061

このように構成された第2の実施形態の偏波多重光信号伝送システム100では、位相のみ異なる2つのディザ信号を1つのRFパワーモニタ196で同期検波する中継ノード3を備えることにより、「2つの異なる周波数のディザ信号の振幅を比較する」処理を行うことなくPDLのモニタリングを行うことができる。以上により、第2の実施形態の偏波多重光信号伝送システム100は、より簡易な構成でPDLを精度良く推定することが可能となる。

0062

しかしながら、その一方で、本実施形態の偏波多重光信号伝送システム100では、X偏波及びY偏波のどちらの光強度が大きいかを判定することはできない。そのため、この点においては従来技術(例えば、特許第5827379号公報、及び特許第5635923号公報参照)よりも機能が限定される。

0063

[第3の実施形態]
図6は、第3の実施形態の偏波多重光信号送信器1bの構成例を示す図である。偏波多重光信号送信器1bは、第1光変調器13−1に代えて第1光変調器13b−1を備える点、第2光変調器13−2に代えて第2光変調器13b−2を備える点、タップされた偏波多重信号の光強度を1つのモニタPDによってモニタリングするのではなく、第1及び第2の光変調器のそれぞれに内蔵されたモニタPDを用いて、第1及び第2の光信号のそれぞれの光強度を個別に測定する点、フィードバック回路19に代えてフィードフォワード回路19bを備える点で第1の実施形態の偏波多重光信号送信器1と異なる。その他の構成は第1の実施形態の偏波多重光信号送信器1と同様である。そのため、第1の実施形態と同様の機能部については、図1と同じ符号を付すことにより説明を省略する。

0064

第1光変調器13b−1は第1内蔵モニタPD131−1を備え、第2光変調器13b−2は第2内蔵モニタPD131−2を備える。各内蔵モニタPD131は、第1の実施形態におけるモニタPD191に代えて、X偏波及びY偏波のそれぞれの光信号の強度を測定することにより、各光信号からディザ信号を検出する。このように、第2の実施形態の偏波多重光信号送信器1bは、第1の実施形態の偏波多重光信号送信器1が、1つのモニタPD191によってディザ信号を検出したのに対して、各偏波ごとにディザ信号を検出する点で第1の実施形態の偏波多重光信号送信器1と異なる。

0065

フィードフォワード回路19bは、モニタPD191を備えない点、オフセット補正部197及び加算回路198をさらに備える点で第1の実施形態におけるフィードバック回路19と異なる。オフセット補正部197は、同期検波回路192の同期検波信号に対する所定のオフセット値を出力する。オフセット値は、加算回路198によって同期検波回路192の同期検波信号に加算される。PDL推定部193には、オフセット値が加算された同期検波信号が出力される。加算回路198は、第1内蔵モニタPD131−1及び第2内蔵モニタPD131−2から出力される光信号を加算して同期検波回路192に出力する。

0066

上述のとおり、X偏波とY偏波とは互いに直交しているため、偏波多重信号光の光強度は、X偏波の光信号の光強度とY偏波の光強度との線形和となる。このため、第1内蔵モニタPD131−1及び第2内蔵モニタPD131−2の出力を加算回路198によって加算して同期検波回路に入力することで、第1の実施形態と同様のPDL推定部193でPDLを推定することができる。

0067

ただし、本実施形態のPDL推定部193によって推定可能なPDLは、偏波多重光信号送信器1bの一部の構成部品に起因するPDLである。例えば、偏波多重部18で生じるPDLを推定することができない。また、本実施形態の偏波多重光信号送信器1bは、第1内蔵モニタPD131−1及び第2内蔵モニタPD131−2の2つのモニタPD131を備えるため、これら2つのモニタPD131の感度が異なる場合や、偏波多重部18で生じるPDLが無視できないほど大きい場合には、同期検波回路192の同期検波信号が0であるにもかかわらず、偏波多重光信号送信器1b全体でのPDLが0[dB]ではないという望ましくない状況が発生しうる。具体的には、図4(C)に示したグラフが下又は上にシフトした同期検波信号となる。

0068

本実施形態の偏波多重光信号送信器1bは、この問題を解消するために、同期検波回路192の出力に所定のオフセット値を加算して補正するオフセット補正部197を備える。この補正値は、2つの内蔵モニタPD131の感度の差及び偏波多重部18の光学特性に基づいて決定されるとよい。

0069

また、第1ディザ信号出力部14−1及び第2ディザ信号出力部14−2に対して、ディザ信号の振幅を僅かに違えて出力させることで、オフセット補正部197を用いずに上記の問題を解消することも可能である。例えば、第1ディザ信号出力部14−1から出力されるディザ信号の振幅を第2ディザ信号出力部14−2から出力されるディザ信号の振幅より僅かに大きくすれば、図4(C)に示したグラフが左にシフトするため、2つのモニタPD131の感度の差に由来する誤差を補償することができる。

0070

このように構成された第3の実施形態の偏波多重光信号送信器1bは、X偏波及びY偏波のそれぞれでディザ信号を検出することにより、「2つの異なる周波数のディザ信号の振幅を比較する」処理を行うことなくPDLのモニタリング及びその補償を行うことができる。以上により、第3の実施形態の偏波多重光信号送信器1bは、より簡易な構成でPDLを精度良く推定することが可能となる。

0071

なお、第3の実施形態の偏波多重光信号送信器1bは、2つの異なるモニタPD131を用いるため、各モニタPD131の製造誤差がPDLの推定結果に影響を及ぼす。そのため、他の実施形態の偏波多重光信号送信器と比べてPDLの推定結果の誤差が大きくなることが想定される。しかしながら、従来の一般的な光変調器の多くは内蔵モニタPDを備えているため、この内蔵モニタPDを活用することにより、偏波多重光信号送信器をより小型化しつつPDLを精度良く推定することが可能となる。

0072

[第4の実施形態]
上述の実施形態では、Rpdl=1=0[dB]となるようにアッテネータ17の減衰率を制御することで、光信号のPDLを補償する方法について説明したが、アッテネータ17の減衰率を制御する方法には幾つかのバリエーションがある。第4の実施形態では、アッテネータ17の減衰率を制御する方法の一例を説明する。

0073

X偏波の光強度がY偏波の光強度を上回った場合、PDL制御部194は、第2アッテネータの減衰率を小さくすることによって、Y偏波の光強度を上げてもよい。しかしながら、どのようなアッテネータであっても減衰率は0[dB]より小さくすることはできないため、この方法でPDLを補償するのには限界がある。

0074

逆に、X偏波の光強度がY偏波の光強度を上回った場合、PDL制御部194は、第1アッテネータの減衰率を大きくすることによって、X偏波の光強度を下げてもよい。しかしながら、常にこの手法を用いると、光信号の品質の劣化を招く可能性がある。例として、環境温度が上昇・下降を繰り返した結果、X偏波側とY偏波側の光強度の大小関係が入れ替わる事態が何度も続くような場合は、各アッテネータ17の損失は交互に大きくなり続けるが小さくはならないため、最終的には両偏波の光強度も極めて小さくなり、光信号の品質が劣化する。このような問題を解消するためには、PDL制御部194は以下の制御を行うことが望ましい。

0075

まず、PDL制御部194は、偏波多重光信号送信器1(又は1a又は1b、以下同様)の起動時において、第1アッテネータ17−1及び第2アッテネータ17−2の減衰率の初期値をVOAinitに設定する。VOAinitは図3に示したVOAと同様にリニア表記デシベル表記のような対数表記でない表記)で1未満の正数である。各アッテネータ17の損失の最小値をVOAmin(リニア表記で1未満の正数)とし、かつ温度変化および波長変化で生じるPDLの最大値をRpdl_max(図3に示したRpdlと同様のリニア表記であるが、X偏波とY偏波のどちらを基準とするかは、Rpdl_maxが1以上になるよう選ぶ)としたとき、
(VOAmin/VOAinit)2>Rpdl_max>1
なる関係を満たすように、VOAinitを設定する。

0076

以下、デシベル表記で具体例を示す。
2log(VOAmin/VOAinit)>log(Rpdl_max)>0
10log(VOAmin/VOAinit)
=10log(VOAmin)−10log(VOAinit)
>10log(Rpdl_max)/2
であるが、ここでPDLの最大値であるRpdl_maxがデシベル表記で4dBであり、かつ各アッテネータ17の損失の最小値であるVOAminがデシベル表記で−0.5dBであると仮定する。上記の式より、
−0.5−10log(VOAinit)>4/2
であるから、光損失の初期設定値VOAinitのデシベル表記(負数)は、−2.5dBより大きな損失に設定する。

0077

PDL制御部194は、このように初期設定された各アッテネータ17の減衰率を相補的に変更することによってPDLを補償する。具体的には、PDL制御部194は、第1アッテネータ17−1の減衰率をα倍に変更(10×logα=βとして−β[dB]だけ変更)するときには、第2アッテネータの減衰率を1/α倍に変更(すなわち+β[dB]だけ変更)する。これにより、光強度比がα2に変更される(2β[dB]分だけ変化する)から、この分の変化量をPDLの変化量と相殺させる。

0078

このような制御方法により、第1アッテネータ17−1及び第2アッテネータの減衰率は長期的には増大と減少とを繰り返すことになるため、光信号の強度が調整範囲の限界を超えて増大すること、又は減少し続ける状況を回避することができる。

0079

さらに望ましくは、PDL制御部194は、PDLの補償が終了した段階で、偏波多重信号光を受光するモニタPD191の出力、又は加算回路198の出力を、ディザ信号の周期よりも十分長い期間ごとに平均した値を逐次記録しておき、この平均値推移減少傾向をとるようであれば各アッテネータ17の減衰率をともに低下させ、逆にこの平均値の推移が増加傾向をとるようであれば各アッテネータ17の減衰率をともに増大させるように構成されるとよい。このような制御方法により、PDLの補償を行った後の偏波多重信号光の光強度をより安定させることが可能となる。

0080

[変形例]
上記の各実施形態では、第1変調器駆動部16−1及び第2変調器駆動部16−2の出力に、それぞれ第1ディザ信号出力部14−1及び第2ディザ信号出力部14−2によって生成された周波数fのディザ信号を重畳したが、ディザ信号の具体的な重畳方法には幾つかのバリエーションがある。そして、どの重畳方法を選択すべきかは光信号の信号フォーマットによって変わる。

0081

例えば、第1ディザ信号出力部14−1及び第2ディザ信号出力部14−2は、第1変調器駆動部16−1及び第2変調器駆動部16−2の出力の振幅を微小量ずつ周期的に変更するようなディザ信号を出力するように構成されてもよい。この場合、偏波多重光信号送信器1は、第1の駆動信号及び第2の駆動信号を増幅する第1RFアンプ及び第2RFアンプを備え、第1ディザ信号出力部14−1及び第2ディザ信号出力部14−2が、第1RFアンプ及び第2RFアンプの利得を周波数fで変動させるように構成される。

0082

この重畳方法は、変調信号がCS−RZ(Carrier-Suppressed Return to Zero)信号である場合やQAM(Quadrature Amplitude Modulation)信号である場合に適している。ただし、この重畳方法においては、第1変調器駆動部16−1及び第2変調器駆動部16−2の出力の振幅の(微小な)変更量を同一に保ったとしても、各光変調器13の製造誤差によっては、X偏波とY偏波とで変調の深さが同一にならない場合があることに注意すべきである。このような場合には、X偏波とY偏波とで変調の深さが同一になるように、第1変調器駆動部16−1及び第2変調器駆動部16−2の出力の振幅の(微小な)変更量を僅かに違えるように調整されるとよい。

0083

また、第1ディザ信号出力部14−1及び第2ディザ信号出力部14−2は、第1変調器駆動部16−1及び第2変調器駆動部16−2の出力の振幅の中心値を微少量ずつ周期的に変更するようなディザ信号を出力するように構成されてもよい。この場合、第1加算器15−1が第1の駆動信号と、第1ディザ信号出力部14−1の出力とを加算して第1光変調器13−1に出力し、第2加算器15−2が第2の駆動信号と、第2ディザ信号出力部14−2の出力とを加算して第2光変調器13−2に出力する。この重畳方法は、変調信号がNRZ(Non Return to Zero)信号である場合やPAM(Pulse Amplitude Modulation)信号である場合に適している。

0084

また、従来の一般的な光変調器の多くは、動作点を制御するためのバイアス端子を有する。この場合、第1ディザ信号出力部14−1及び第2ディザ信号出力部14−2は、このバイアス端子に印加される直流電圧(DC:Direct Current)電圧を微少量ずつ周期的に変更するように構成されてもよい。この重畳方法は、ほぼ全ての信号フォーマットに適用可能である。ただし、最適な動作点を与えるDC電圧値は時間と共にドリフトするが、一般には、このドリフトも監視又は制御の対象となる。そのため、PDLの制御と動作点の制御とはタイムシェアリングによって両者が干渉しないように調整されるとよい。

0085

また、X偏波及びY偏波の光信号の光強度の制御は、各アッテネータ17を用いずに実現されてもよい。例えば、X偏波及びY偏波の光信号の光強度の制御は、偏波保持カプラ12が分岐する光信号の分岐比を変更することによって実現されてもよい。また、例えば、X偏波及びY偏波の光信号の光強度の制御は、第1変調器駆動部16−1及び第2変調器駆動部16−2の出力の振幅を変更することによって実現されてもよい。これらの制御は、PDLが解消された時点で終了するものであり、上述のような、ディザ信号によって各変調器駆動部16の出力の振幅を微小量ずつ周期的に変更するものではない。この制御方法は、変調信号がCS−RZ信号である場合やQAM信号である場合に適している。

0086

上述した実施形態における偏波多重光信号送信器1、1a、1b及び偏波多重光信号伝送システム100の一部又は全部をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワーク電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、FPGA(Field Programmable Gate Array)等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。

0087

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

0088

本発明は、偏波多重光伝送方式を用いた光信号の伝送を行うシステムに適用可能である。

0089

1,1a,1b…偏波多重光信号送信器、 11…光源、 12…偏波保持カプラ、 13…光変調器、 13−1,13b−1…第1光変調器、 13−2,13b−2,第2光変調器、 14−1…第1ディザ信号出力部、 14−2…第1ディザ信号出力部、 15−1…第1加算器、 15−2…第2加算器、 16−1…第1変調器駆動部、 16−2…第1変調器駆動部、 17−1…第1アッテネータ、 17−2…第2アッテネータ、 18…偏波多重部、 19,19b…フィードバック回路、 191…モニタPD(Photo Detector)、 192…同期検波回路、 193,193a…PDL(Polarization Dependent Loss)推定部、 194…PDL制御部、 195…BPF(Band Path Filter)、 196…RF(Radio Frequency)パワーモニタ、 197…オフセット補正部、 198…加算回路、 2…光導波路、 21…タップ、 3…中継ノード、 4…光伝送路、 100…偏波多重光信号伝送システム、 900…偏波多重光信号伝送システム、 910…偏波多重光信号送信器、 911…光源、 912…偏波保持カプラ、 913−1…第1光変調器、 913−2…第2光変調器、 914−1…第1変調器駆動部、 914−2…第2変調器駆動部、 915−1…第1ディザ信号出力部、 915−2…第2ディザ信号出力部、 916…偏波多重部、 920…光伝送路、 930…中継ノード、 931…偏波レベル調整部、 932…タップ、 933…ディザ信号検出部、 934…PDL推定部

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