JP2008092123A - １次偏波モード分散の補償方法および補償器、並びに、それを用いた光伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】ＲＺパルス化された変調方式の信号光の１次偏波モード分散を確実に補償できる方法を実現し、小型で低コストの１次偏波モード分散補償器を提供する。
【解決手段】本発明のＰＭＤ補償器１０は、入力端子ＩＮに入力される信号光を偏波制御器１１を介して偏光子１２に与え、偏光子１２を透過した偏光の一部をモニタ光として光カプラ１３で分岐し、該モニタ光をフォトダイオード１４でベースバンド信号に変換し、該ベースバンド信号よりバンドパスフィルタ１５を用いて信号光のＲＺクロック周波数に対応したＲＦクロックを抽出してその強度をモニタし、ＲＦクロックのモニタ強度が最大になるようにＰＣ制御部１７により偏波制御器１１をフィードバック制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光伝送における偏波モード分散（ＰＭＤ：Polarization Mode Dispersion）の補償技術に関し、特に、ＲＺパルス化された変調方式の信号光の１次偏波モード分散を補償する方法および補償器、並びに、それを用いた光伝送システムに関する。

伝送速度が４０ギガビット／秒（Ｇbit/sec）以上の高速な光伝送システムでは偏波モード分散（ＰＭＤ）が伝送距離を制約する要因となる。そのため、ＰＭＤを補償する技術やＰＭＤ耐力の優れた変調方式が望まれている。

ＰＭＤの補償技術は、光段補償方式と電気段等化方式に大別される。光段補償方式としては、例えば、高速な偏波制御器と、伝送路中のＰＭＤの１次成分である群遅延時間差（ＤＧＤ：Differential Group Delay)をキャンセルするＤＧＤ素子とを組み合わせ、受信光信号の偏光度（ＤＯＰ：Degree Of Polarization）を基にＤＧＤをモニタし偏波制御器を制御する方法や、偏波制御器と偏光子を組み合わせ、偏光子透過後の光強度により偏波制御器を制御する方法が知られている（例えば、下記の特許文献１,２および非特許文献１参照）。このような光段補償方式は、伝送速度や変調方式に依存しない利点があるものの、部品点数が多いことから小型化および低コスト化に課題がある。一方、電気段等化方式は、光受信ＩＣ回路内にトランスバーサルフィルタ等の回路を組み込みＰＭＤの補償を行う。このような電気段等化方式は、小型化および低コスト化に有利があるが、補償効果が小さいという課題がある。

ＰＭＤ耐力の優れた変調方式に関しては、近年、ＲＺ−ＤＱＰＳＫ（Differential Quadrature Phase Shift Keying）が注目されている。このＲＺ−ＤＱＰＳＫ変調方式は、位相変調された二つのデジタル信号を、一つの周波数の信号光を用いて同時に伝送する方式であるため、伝送するデータ速度（例えば、４０Ｇbit/sec）に対してパルス繰り返し周波数が半分（例えば、２０ＧＨｚ）で済み、従来のＮＲＺ（Non-Return-to-Zero）変調方式などと比較して信号スペクトル幅が半分となる。よって、ＲＺ−ＤＱＰＳＫ変調方式は、ＤＧＤ耐力、波長分散耐力、周波数利用効率およびデバイス透過特性などの点で優れた特性を有している。

上記ＲＺ−ＤＱＰＳＫのようなＲＺパルス化された変調方式の信号光についてのＰＭＤ補償に関する従来技術としては、例えば、偏波制御器と偏波ビームスプリッタを組み合わせた構成により、ＲＺ−ＤＰＳＫ（Differential Phase Shift Keying）信号光のＰＭＤ補償を行う技術が提案されている（例えば、下記の非特許文献２参照）。この従来技術は、図１４に示すように、受信器の前段の光路上に偏波制御器１０１および偏波ビームスプリッタ１０２を配置し、偏波ビームスプリッタ１０２で分離した直交する偏光成分のうちの一方の偏光強度を光カプラ１０３を介してフォトダイオード１０４で検出し、他方の偏光強度をフォトダイオード１０５で検出して、各偏光強度の差が最大になるように偏波制御器１０１を制御する。これにより、図１４中にＦａｓｔ軸およびＳｌｏｗ軸で示した伝送路の主偏波状態（ＰＳＰ：Principal State of Polarization）の一方に対応した偏光成分のみが出力光として受信器に送られるようになり、受信信号光のＤＧＤによるクロストーク成分が偏波ビームスプリッタ１０２によって除去されるため、伝送路中で発生するＰＭＤを補償することができる。このような偏波制御器１０１と偏波ビームスプリッタ１０２を用いた光段におけるＰＭＤ補償方式は、ＤＯＰモニタを使わない構成であるため、ＰＭＤ補償器の小型化および低コスト化が期待できる。
特開平１１−１９６０４６号公報 特表２００５−５０２２６５号公報 M. Karlsson et al., "A comparison of different PMD-compensation techniques", ECOC 2000, Vol.2, pp.33-35 M. Daikoku et al., "160 Gbit/s-based field transmission experiments with singlepolarization RZ-DPSK signals and simple PMD compensator"ECOC'05, We2.2.1

しかしながら、上記の図１４に示したような偏波制御器１０１と偏波ビームスプリッタ１０２を用いた従来のＰＭＤ補償方式は、偏波ビームスプリッタ１０２から出力される直交偏光間のパワー差を利用して偏波制御器１０１の最適化を図るため、ＰＳＰに対応した直交偏光間のパワー差が小さい場合に偏波制御器１０１の制御誤差が大きくなってしまうという問題点がある。

具体的には、偏波ビームスプリッタ１０２から出力されるＰＳＰに対応した直交偏光間のパワーの比が１：１になる場合、従来の偏波制御器１０１の制御方法では、例えば図１５に示すように、伝送路のＰＳＰと偏波ビームスプリッタ１０２の主面方向とが一致する最適点（図１５の左側）に対して、該最適点からずれた状態（図１５の右側）でも偏波ビームスプリッタ１０２から出力されるパワーの差が小さくなるため、偏波制御器１０１の制御が収束するようになる。このような状態では、偏波ビームスプリッタ１０２から出力される直交偏光に伝送路のＦａｓｔ軸方向およびＳｌｏｗ軸方向の各成分が混在するようになるため、受信信号光のＤＧＤによるクロストークが発生する。図１６は、ＰＳＰに対応した直交偏光間のパワーの割合に対するＱ値の関係の一例を示したものであり、このように直交偏光間のパワーの割合が０．５付近になるとＰＭＤ補償の性能が劣化して、受信器におけるＱ値が急激に低下してしまう。

本発明は上記の点に着目してなされたもので、ＲＺ−ＤＱＰＳＫ等のＲＺパルス化された変調方式の信号光の１次偏波モード分散を確実に補償できる方法を実現し、小型で低コストの１次偏波モード分散補償器およびそれを用いた光伝送システムを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明による１次偏波モード分散の補償方法は、ＲＺパルス化された変調方式の信号光を偏波制御器および偏光子に順に与えることにより、前記信号光の１次偏波モード分散を補償する方法であって、前記偏光子を透過した偏光を光電変換してベースバンド信号を生成し、該生成したベースバンド信号より、前記信号光のＲＺクロック周波数に対応した周波数を有するＲＦクロックを抽出し、該抽出したＲＦクロックの強度をモニタし、該モニタしたＲＦクロックの強度が最大になるように前記偏波制御器を制御することを特徴とする。

本発明による１次偏波モード分散補償器は、入力端子に入力されるＲＺパルス化された変調方式の信号光を偏波制御器および偏光子に順に与えることにより、１次偏波モード分散を補償した信号光を出力端子から出力するものであって、前記偏光子を透過し前記出力端子に送られる偏光の一部をモニタ光として分岐する光カプラと、該光カプラで分岐されたモニタ光を光電変換してベースバンド信号を生成する第１のフォトダイオードと、該第１のフォトダイオードで生成されたベースバンド信号より、前記信号光のＲＺクロック周波数に対応した周波数を有するＲＦクロックを抽出する第１のバンドパスフィルタと、該第１のバンドパスフィルタで抽出されたＲＦクロックの強度をモニタする第１のＲＦクロック強度モニタと、該第１のＲＦクロック強度モニタでモニタされるＲＦクロックの強度が最大になるように前記偏波制御器を制御する制御部と、を備えて構成されたことを特徴とする。

上記のような１次偏波モード分散の補償方法および補償器では、ＲＺパルス化された変調方式の信号光が、偏波制御器を介して偏光子に入力され、該偏光子から出力される偏光が電気のベースバンド信号に変換され、該ベースバンド信号より信号光のＲＺクロック周波数に対応したＲＦクロックが抽出されて、そのＲＦクロックの強度がモニタされる。そして、ＲＦクロックのモニタ強度が最大になるように偏波制御器が制御されることにより、信号光の直交偏光間のパワーの割合に依存することなく、１次偏波モード分散を補償することができるようになる。

上記のような本発明の１次偏波モード分散の補償方法によれば、ＲＺパルス化された変調方式の信号光の１次偏波モード分散を確実に補償することができ、小型で低コストの１次偏波モード分散補償器を実現することが可能になる。このような１次偏波モード分散補償器を適用して光伝送システムを構築することにより、受信器において良好なＤＧＤ耐力を実現することが可能になる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照しながら説明する。なお、全図を通して同一の符号は同一または相当部分を示すものとする。

図１は、本発明の第１実施形態によるＰＭＤ補償器の構成を示す図である。

図１において、本実施形態のＰＭＤ補償器１０は、例えば、入力端子ＩＮに接続された偏波制御器（ＰＣ：Polarization Controller）１１と、偏波制御器１１の出力光が入力される偏光子１２と、偏光子１２の透過光を２つに分岐する光カプラ１３と、光カプラ１３の一方の出力ポートに接続されたフォトダイオード（ＰＤ）１４と、フォトダイオード１４の出力信号が入力されるバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１５と、バンドパスフィルタ１５の透過信号が入力されるＲＦクロック強度モニタ１６と、ＲＦクロック強度モニタ１６の出力信号に応じて偏波制御器１１を制御するＰＣ制御部１７と、を備える。

偏波制御器１１は、入力端子ＩＮに接続される図示しない伝送路等を伝搬した信号光が入力され、該信号光の偏波状態をＰＣ制御部１７からの制御信号に従って制御する。入力端子ＩＮに与えられる信号光は、ＲＺパルス化された変調方式（例えば、ＲＺ、ＲＺ−ＤＱＰＳＫ、ＣＳ（Carrier Suppressed）ＲＺ−ＤＱＰＳＫ、ＲＺ−ＤＰＳＫ、ＣＳＲＺ−ＤＰＳＫ等）の信号光とする。偏光子１２は、その偏光主軸成分の光を透過し、その他の光成分を遮断する周知の光デバイスである。

光カプラ１３は、偏光子１２を透過した偏光を所要の分岐比に従って２つに分岐し、一方の分岐光を出力ポートＯＵＴに出力すると共に、他方の分岐光をモニタ光としてフォトダイオード１４に出力する。フォトダイオード１４は、光カプラ１３で分岐されたモニタ光を光電変換してベースバンド信号を生成し、該ベースバンド信号をバンドパスフィルタ１５に出力する。

バンドパスフィルタ１５は、入力端子ＩＮに入力される信号光のＲＺクロック周波数に対応させて中心周波数が設定された透過帯域を有しており、フォトダイオード１４からのベースバンド信号よりＲＦクロックを抽出して、それをＲＦクロック強度モニタ１６に出力する。信号光のＲＺクロック周波数は、例えば、４０Ｇbit/secのＲＺ−ＤＱＰＳＫ信号光の場合には２０ＧＨｚとなり、４０Ｇbit/secのＲＺ−ＤＰＳＫ信号光の場合には４０ＧＨｚとなる。また、４０Ｇbit/secのＣＳＲＺ−ＤＱＰＳＫ信号光の場合には２０ＧＨｚとなり、４０Ｇbit/secのＣＳＲＺ−ＤＰＳＫ信号光の場合には４０ＧＨｚとなる。

ＲＦクロック強度モニタ１６は、バンドパスフィルタ１５で抽出されたＲＦクロックの強度をモニタし、そのモニタ結果をＰＣ制御部１７に出力する。ＰＣ制御部１７は、ＲＦクロック強度モニタ１６でモニタされるＲＦクロックの強度が最大になるように偏波制御器１１の動作状態を制御するための信号を生成し、該制御信号を偏波制御器１１に出力する。

次に、第１実施形態の動作について説明する。

上記のような構成のＰＭＤ補償器１０では、伝送路等を伝搬して入力端子ＩＮに入力された信号光が偏波制御器１１を通過した後に偏光子１２に与えられ、偏光子１２の偏光主軸と同じ方向の偏波成分が偏光子１２を透過し、他の偏波成分は遮断される。偏光子１２の透過光は、光カプラ１３において２つに分岐され、一方の分岐光が出力端子ＯＵＴより図示しない受信器等に送られ、他方の分岐光はモニタ光としてフォトダイオード１４に与えられる。フォトダイオード１４に入力されたモニタ光は、ベースバンド信号に変換された後、バンドパスフィルタ１５でＲＦクロックが抽出され、該ＲＦクロックの強度がＲＦクロック強度モニタ１６でモニタされる。

このとき、偏波制御器１１が最適点に制御されている場合（図１５左側参照）、ＤＧＤによるクロストーク成分が偏光子１２により除去されるため、フォトダイオード１４に入力されるモニタ光は、例えば図２の左側に示すように信号光のＲＺパルスに対応したきれいなクロック波形となり、ＲＦクロック強度モニタ１６でモニタされるＲＦクロックの強度が最大となる。一方、最適点からずれた状態に偏波制御器１１が制御されている場合には（図１５右側参照）、伝送路のＤＧＤにより遅延量の異なる直交する２つの信号光成分が干渉するため、フォトダイオード１４に入力されるモニタ光は、図２の右側に示すように歪んだクロック波形となり、ＲＦクロック強度モニタ１６でモニタされるＲＦクロックの強度が低下する。

上記のようなＲＦクロック強度の変化に注目して、本ＰＭＤ補償器１０では、ＰＣ制御部１７によって、図３の破線に示すようにＲＦクロック強度モニタ１６でモニタされるＲＦクロック強度が最大になるように偏波制御器１１がフィードバック制御される。このような制御を適用してＰＭＤ補償された信号光の受信器におけるＱ値は、図３の実線に示すようにＲＦクロック強度の最大点付近で最も良好な値となる。

図４は、前述の図１６に示した従来技術におけるＰＳＰに対応した直交偏光間のパワーの割合に対するＱ値の関係に対応させて、本発明のＰＭＤ補償器における同様の関係を求めた一例である。ここでは４４．５Ｇbit/secのＲＺ−ＤＱＰＳＫ信号光を想定している。図４より、本発明によるＰＭＤ補償方式を適用することによって、従来技術の課題であった直交偏光間のパワー依存性が大幅に改善されることが分かる。

上記のように第１実施形態によれば、ＲＺ−ＤＱＰＳＫ等のＲＺパルス化された変調方式の信号光の１次偏波モード分散を確実に補償できる小型で低コストのＰＭＤ補償器を実現することが可能になる。

次に、本発明によるＰＭＤ補償器を適用した光伝送システムについて説明する。

図５は、上記第１実施形態のＰＭＤ補償器を適用した光伝送システムの構成例を示す図である。

図５に示す光伝送システムの構成例では、波長の異なる複数のＲＺパルス化された変調方式の信号光を合波したＷＤＭ光が、送信器５１から伝送路５２に送信され、該伝送路５２上に所要の間隔で配置された光増幅器５３により伝送路５２の損失が補償されながら受信端まで中継伝送される。受信端では、中継伝送されたＷＤＭ光が分波器５４で各波長の信号光に分波され、各々の信号光が対応する波長分散補償器５５に与えられて伝送路５２における波長分散の補償が行われた後に、第１実施形態のＰＭＤ補償器１０に入力される。ＰＭＤ補償器１０では、前述したように偏波制御器１１および偏光子１２を通過した信号光の一部が光カプラ１３でモニタ光として分岐され、該モニタ光を用いて偏波制御器１１のフィードバック制御が行われることにより、最適点でＰＭＤ補償された信号光が出力される。

なお、上記の偏波制御器１１のフィードバック制御は、前述した通り信号光のＲＺクロック周波数に対応したＲＦクロックの強度をモニタして行われるため、伝送路の波長分散により波形の歪んだ信号光がＰＭＤ補償器１０に入力されると補償能力が劣化する。このため、ＰＭＤ補償器１０の前段で波長分散補償を行うことが必要である。

また、ＰＭＤ補償器１０に入力される信号光の直交偏光間のパワー比や伝送路の主偏波状態（ＰＳＰ）が変化した場合、ＰＭＤ補償器１０から出力される信号光のパワーが変動する。このため、受信器のダイナミックレンジによっては、ＰＭＤ補償器１０の後段に光増幅器５３を配置して、ＰＭＤ補償器１０の出力パワー一定制御を行うことも必要である。

ＰＭＤ補償器１０後段の光増幅器５３により所要のレベルまで増幅された信号光は、周知の受信器５６に送られて受信処理される。

上記のように本発明のＰＭＤ補償器１０を適用した光伝送システムによれば、ＲＺパルス化された変調方式の信号光の１次偏波モード分散がＰＭＤ補償器１０によって確実に補償されるため、受信器において良好なＤＧＤ耐力を実現することができる。図６は、ＰＭＤ補償器に入力される信号光の直交偏光間のパワーの割合を０．５としたときの受信器におけるＤＧＤ耐力を本発明と従来技術とで比較した一例である。ここでは、４４．５Ｇbit/secのＲＺ−ＤＱＰＳＫ信号光を想定している。図６より、本発明のＰＭＤ補償器を適用することで受信器のＤＧＤ耐力が大幅に改善することが分かる。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。

図７は、本発明の第２実施形態によるＰＭＤ補償器の構成を示す図である。

図７において、本実施形態のＰＭＤ補償器１０は、上述の図１に示した第１実施形態の構成について、偏光子１２に代えて偏波ビームスプリッタ２１を設け、該偏波ビームスプリッタ２１の一方の出力ポートに光カプラ１３の入力ポートを接続し、他方の出力ポートにはフォトダイオード２２、バンドパスフィルタ２３およびＲＦクロック強度モニタ２４を順に接続するようにしたものである。

偏波ビームスプリッタ２１は、上述の図１４に示した従来の構成と同様に、偏波制御器１１から出力される信号光より直交する偏光成分を分離するものである。該偏波ビームスプリッタ２１で分離された一方の偏光成分は光カプラ１３に入力されて、第１実施形態の場合と同様にして２分岐され、他方の偏光成分はモニタ光としてフォトダイオード２２に入力される。

フォトダイオード２２、バンドパスフィルタ２３およびＲＦクロック強度モニタ２４は、上述したフォトダイオード１４、バンドパスフィルタ１５およびＲＦクロック強度モニタ１６と同様のものであり、偏波ビームスプリッタ２１で分離されたモニタ光がフォトダイオード２２でベースバンド信号に変換された後、該ベースバンド信号がバンドパスフィルタ２３に与えられることでＲＦクロックが抽出され、当該強度がＲＦクロック強度モニタ２４でモニタされて、そのモニタ結果がＰＣ制御部１７に伝えられる。

ＰＣ制御部１７には、偏波ビームスプリッタ２１で分離された２つの直交偏光にそれぞれ対応したＲＦクロック強度のモニタ結果が、各ＲＦクロック強度モニタ１６，２４より伝えられる。このとき、偏波制御器１１が最適点に制御されている場合、ＤＧＤによるクロストーク成分が偏波ビームスプリッタ２１により除去されるため、各フォトダイオード１４，２２にそれぞれ入力されるモニタ光は、信号光のＲＺパルスに対応したきれいなクロック波形となり、各ＲＦクロック強度モニタ１６，２４でそれぞれモニタされるＲＦクロックの強度が共に最大となる。一方、最適点からずれた状態に偏波制御器１１が制御されている場合には、伝送路のＤＧＤにより遅延量の異なる直交する２つの信号光成分が干渉するため、各フォトダイオード１４，２２にそれぞれ入力されるモニタ光は、歪んだクロック波形となり、各ＲＦクロック強度モニタ１６，２４でそれぞれモニタされる信ＲＦクロック強度が共に低下する。

そこで、本ＰＭＤ補償器１０では、ＰＣ制御部１７により、各ＲＦクロック強度モニタ１６，２４でモニタされるＲＦクロック強度の和が最大になり、かつ、ＲＦクロック強度の差が最小になるように、偏波制御器１１がフィードバック制御される。これにより、偏波制御器１１は、より高い精度で最適点に制御されるようになる。

上記のように第２実施形態によれば、ＲＺパルス化された変調方式の信号光の１次偏波モード分散をより確実に補償できる小型で低コストのＰＭＤ補償器１０を実現することが可能になる。

次に、本発明の第３実施形態について説明する。

図８は、本発明の第３実施形態によるＰＭＤ補償器の構成を示す図である。

図８において、本実施形態のＰＭＤ補償器１０は、例えば上述の図１に示した第１実施形態の構成について、フォトダイオード１４から出力されるベースバンド信号の強度をモニタする信号強度モニタ３１を設け、ＲＦクロック強度だけでなく、ベースバンド信号の強度、すなわち、出力端子ＯＵＴから出力される信号光のパワーも用いて偏波制御器１１のフィードバック制御を行うようにしたものである。

上記のような構成のＰＭＤ補償器１０では、ＰＣ制御部１７により、ＲＦクロック強度モニタ１６でモニタされるＲＦクロック強度が最大になり、かつ、信号強度モニタ３１でモニタされるベースバンド信号の強度（出力信号光のパワー）が最大になるように、偏波制御器１１がフィードバック制御される。これにより、偏波制御器１１は、より高い精度で最適点に制御されるようになる。

上記のように第３実施形態によれば、ＲＺパルス化された変調方式の信号光の１次偏波モード分散をより確実に補償できる小型で低コストのＰＭＤ補償器１０を実現することが可能になる。

なお、上記の第３実施形態では、第１実施形態の構成について信号強度モニタ３１を設けた一例を示したが、例えば図９に示すように、前述した第２実施形態の構成について各フォトダイオード１４，２２からそれぞれ出力されるベースバンド信号の強度をモニタする信号強度モニタ３１，３２を設けるようにしてもよい。この場合、より一層高い精度で偏波制御器１１を最適点に制御することが可能になる。

次に、本発明の第４実施形態について説明する。

図１０は、本発明の第４実施形態によるＰＭＤ補償器の構成を示す図である。

図１０において、本実施形態のＰＭＤ補償器１０は、例えば上述の図１に示した第１実施形態の構成について、フォトダイオード１４から出力されるベースバンド信号が入力される低域透過フィルタ（ＬＰＦ）４１と、該低域透過フィルタ（ＬＰＦ）４１の透過光が入力される低域信号強度モニタ４２とを設けるようにしたものである。

上述した第１〜第３実施形態の構成では、伝送路で生じるＤＧＤが信号光のタイムスロットの倍数になると、偏波制御器１１が最適点からずれた状態に制御されていても、ＲＦクロック強度モニタ１６でモニタされるＲＦクロック強度の変化は小さいため、偏波制御器１１のフィードバック制御に誤差が生じる可能性がある。入力端子ＩＮに入力される信号光がＲＺパルス化された位相変調方式の場合、第４の実施形態にてこの問題を解決することができる。

具体的には、位相変調方式の信号光において、偏波制御器１１が最適点からずれた状態に制御されている場合、タイムスロットの倍数だけ早く（若しくは遅く）送信された信号とクロストークが生じるため、変調されている位相に応じて干渉が起こる。そのため、フォトダイオード１４に入力されるモニタ光の波形は、例えば図１１の右側に示すように、強度の変動が生じるものの、ＲＺパルス波形自体の歪は小さなものとなる。一方、偏波制御器１１が最適点に制御されている場合には上記の干渉は起こらないため、フォトダイオード１４に入力されるモニタ光の波形は、図１１の左側に示すように強度の変動は生じない。

上記のような干渉によりフォトダイオード１４に入力されるモニタ光のＲＺパルス波形の強度に変動が生じると、例えば図１２に示すように、フォトダイオード１４から出力されるベースバンド信号の電気スペクトル（図１２の右側）は、偏波制御器１１が最適点に制御されているときの電気スペクトル（図１２の左側）と比べて、低周波成分の強度が上昇するという特性がある。

そこで、本実施形態のＰＭＤ補償器１０は、フォトダイオード１４からバンドパスフィルタ１５に出力されるベースバンド信号の一部を低域透過フィルタ４１に与え、該低域透過フィルタ４１でベースバンド信号の低周波成分を抽出し、その強度を低域信号強度モニタ４２でモニタして、そのモニタ結果をＰＣ制御部１７に伝える。そして、ＰＣ制御部１７により、ＲＦクロック強度モニタ１６でモニタされるＲＦクロック強度が最大になり、かつ、低域信号強度モニタ４２でモニタされるベースバンド信号の低周波成分の強度が最小になるように、偏波制御器１１がフィードバック制御される。これにより、偏波制御器１１は、伝送路で生じるＤＧＤが信号光のタイムスロットの倍数になっても、確実に最適点に制御されるようになる。

上記のように第４実施形態によれば、ＲＺパルス化された位相変調方式の信号光の１次偏波モード分散を高い精度で補償できる小型で低コストのＰＭＤ補償器１０を実現することが可能になる。

なお、上記の第４実施形態では、第１実施形態の構成について低域透過フィルタ４１および低域信号強度モニタ４２を設けた一例を示したが、例えば図１３に示すように、前述した第２実施形態の構成について各フォトダイオード１４，２２からそれぞれ出力されるベースバンド信号の低周波成分を抽出して強度をモニタする低域透過フィルタ４１，４３および低域信号強度モニタ４２，４４を設けるようにしてもよい。この場合、ＲＺパルス化された位相変調方式の信号光の１次偏波モード分散をより一層高い精度で補償することが可能になる。

以上、本明細書で開示した主な発明について以下にまとめる。

（付記１） ＲＺパルス化された変調方式の信号光を偏波制御器および偏光子に順に与えることにより、前記信号光の１次偏波モード分散を補償する方法であって、
前記偏光子を透過した偏光を光電変換してベースバンド信号を生成し、
該生成したベースバンド信号より、前記信号光のＲＺクロック周波数に対応した周波数を有するＲＦクロックを抽出し、
該抽出したＲＦクロックの強度をモニタし、
該モニタしたＲＦクロックの強度が最大になるように前記偏波制御器を制御することを特徴とする１次偏波モード分散の補償方法。

（付記２） 付記１に記載の１次偏波モード分散の補償方法であって、
前記偏光子に代えて偏波ビームスプリッタを用い、
該偏波ビームスプリッタから出力される２つの直交偏光をそれぞれ光電変換してベースバンド信号を生成し、
該生成した各ベースバンド信号より、前記信号光のＲＺクロック周波数に対応した周波数を有するＲＦクロックをそれぞれ抽出し、
該抽出した各ＲＦクロックの強度をそれぞれモニタし、
該モニタした各ＲＦクロックの強度が共に最大になるように前記偏波制御器を制御することを特徴とする１次偏波モード分散の補償方法。

（付記３） 付記１に記載の１次偏波モード分散の補償方法であって、
前記生成したベースバンド信号の強度をモニタし、
前記モニタしたＲＦクロックの強度およびベースバンド信号の強度が共に最大になるように前記偏波制御器を制御することを特徴とする１次偏波モード分散の補償方法。

（付記４） 付記１に記載の１次偏波モード分散の補償方法であって、
前記信号光がＲＺパルス化された位相変調方式の信号光であるとき、
前記生成したベースバンド信号より低周波成分を抽出し、
該抽出した低周波成分の強度をモニタし、
前記モニタしたＲＦクロックの強度が最大になり、かつ、前記モニタした低周波成分の強度が最小になるように前記偏波制御器を制御することを特徴とする１次偏波モード分散の補償方法。

（付記５） 入力端子に入力されるＲＺパルス化された変調方式の信号光を偏波制御器および偏光子に順に与えることにより、１次偏波モード分散を補償した信号光を出力端子から出力する１次偏波モード分散補償器であって、
前記偏光子を透過し前記出力端子に送られる偏光の一部をモニタ光として分岐する光カプラと、
該光カプラで分岐されたモニタ光を光電変換してベースバンド信号を生成する第１のフォトダイオードと、
該第１のフォトダイオードで生成されたベースバンド信号より、前記信号光のＲＺクロック周波数に対応した周波数を有するＲＦクロックを抽出する第１のバンドパスフィルタと、
該第１のバンドパスフィルタで抽出されたＲＦクロックの強度をモニタする第１のＲＦクロック強度モニタと、
該第１のＲＦクロック強度モニタでモニタされるＲＦクロックの強度が最大になるように前記偏波制御器を制御する制御部と、
を備えて構成されたことを特徴とする１次偏波モード分散補償器。

(付記６） 付記５に記載の１次偏波モード分散補償器であって、
前記偏光子に代えて偏波ビームスプリッタを設け、該偏波ビームスプリッタから出力される２つの直交偏光のうちの一方の偏光を前記光カプラに与えると共に、
前記偏波ビームスプリッタから出力される他方の偏光を光電変換してベースバンド信号を生成する第２のフォトダイオードと、
該第２のフォトダイオードで生成されたベースバンド信号より、前記信号光のＲＺクロック周波数に対応した周波数を有するＲＦクロックを抽出する第２のバンドパスフィルタと、
該第２のバンドパスフィルタで抽出されたＲＦクロックの強度をモニタする第２のＲＦクロック強度モニタと、を備え、
前記制御部は、前記第１のＲＦクロック強度モニタおよび前記第２のＲＦクロック強度モニタでそれぞれモニタされるＲＦクロックの強度が共に最大になるように前記偏波制御器を制御することを特徴とする１次偏波モード分散補償器。

(付記７） 付記５に記載の１次偏波モード分散補償器であって、
前記第１のフォトダイオードで生成されたベースバンド信号の強度をモニタする第１の信号強度モニタを備え、
前記制御部は、前記第１のＲＦクロック強度モニタでモニタされるＲＦクロックの強度および前記第１の信号強度モニタでモニタされるベースバンド信号の強度が共に最大になるように前記偏波制御器を制御することを特徴とする１次偏波モード分散補償器。

(付記８） 付記６に記載の１次偏波モード分散補償器であって、
前記第１のフォトダイオードで生成されたベースバンド信号の強度をモニタする第１の信号強度モニタと、
前記第２のフォトダイオードで生成されたベースバンド信号の強度をモニタする第２の信号強度モニタと、を備え、
前記制御部は、前記第１のＲＦクロック強度モニタでモニタされるＲＦクロックの強度および前記第１の信号強度モニタでモニタされるベースバンド信号の強度が共に最大になり、かつ、前記第２のＲＦクロック強度モニタでモニタされるＲＦクロックの強度および前記第２の信号強度モニタでモニタされるベースバンド信号の強度が共に最大になるように前記偏波制御器を制御することを特徴とする１次偏波モード分散補償器。

(付記９） 付記５に記載の１次偏波モード分散補償器であって、
前記信号光がＲＺパルス化された位相変調方式の信号光であるとき、
前記第１のフォトダイオードで生成されたベースバンド信号より低周波成分を抽出する第１の低域透過フィルタと、
該第１の低域透過フィルタで抽出された低周波成分の強度をモニタする第１の低域信号強度モニタと、を備え、
前記制御部は、前記第１のＲＦクロック強度モニタでモニタされるＲＦクロックの強度が最大になり、かつ、前記第１の低域信号強度モニタでモニタされる低周波成分の強度が最小になるように前記偏波制御器を制御することを特徴とする１次偏波モード分散補償器。

(付記１０） 付記６に記載の１次偏波モード分散補償器であって、
前記信号光がＲＺパルス化された位相変調方式の信号光であるとき、
前記第１のフォトダイオードで生成されたベースバンド信号より低周波成分を抽出する第１の低域透過フィルタと、
該第１の低域透過フィルタで抽出された低周波成分の強度をモニタする第１の低域信号強度モニタと、
前記第２のフォトダイオードで生成されたベースバンド信号より低周波成分を抽出する第２の低域透過フィルタと、
該第２の低域透過フィルタで抽出された低周波成分の強度をモニタする第２の低域信号強度モニタと、を備え、
前記制御部は、前記第１のＲＦクロック強度モニタでモニタされるＲＦクロックの強度が最大になり、かつ、前記第１の低域信号強度モニタでモニタされる低周波成分の強度が最小になると共に、前記第２のＲＦクロック強度モニタでモニタされるＲＦクロックの強度が最大になり、かつ、前記第２の低域信号強度モニタでモニタされる低周波成分の強度が最小になるように前記偏波制御器を制御することを特徴とする１次偏波モード分散補償器。

(付記１１） 付記５に記載の１次偏波モード分散補償器を備えて構成されたことを特徴とする光伝送システム。

(付記１２） 付記１１に記載の光伝送システムであって、
前記１次偏波モード分散補償器に入力される信号光の波長分散を補償する波長分散補償器を備えたことを特徴とする光伝送システム。

(付記１３） 付記１１に記載の光伝送システムであって、
前記１次偏波モード分散補償器から出力される信号光のパワーを一定にする光増幅器を備えたことを特徴とする光伝送システム。

本発明の第１実施形態によるＰＭＤ補償器の構成を示す図である。 上記第１実施形態におけるモニタ光の波形を示す図である。 上記第１実施形態における偏波制御器の制御方法を説明する図である。 上記第１実施形態における直交偏光間のパワーの割合に対するＱ値の関係を示す図である。 上記第１実施形態のＰＭＤ補償器を適用した光伝送システムの構成例を示す図である。 図５の光伝送システムの受信器におけるＤＧＤ耐力の一例を示す図である。 本発明の第２実施形態によるＰＭＤ補償器の構成を示す図である。 本発明の第３実施形態によるＰＭＤ補償器の構成を示す図である。 上記第３実施形態に関連した他の構成例を示す図である。 本発明の第４実施形態によるＰＭＤ補償器の構成を示す図である。 ＲＺパルス化された位相変調方式の信号光についてＤＧＤが信号光のタイムスロットの倍数になった場合のモニタ光の波形を示す図である。 ＲＺパルス化された位相変調方式の信号光についてＤＧＤが信号光のタイムスロットの倍数になった場合のベースバンド信号の電気スペクトルを示す図である。 上記第４実施形態に関連した他の構成例を示す図である。 従来のＰＭＤ補償器の構成を示す図である。 従来のＰＭＤ補償器の問題点を説明する図である。 従来のＰＭＤ補償器における直交偏光間のパワーの割合に対するＱ値の関係を示す図である。

符号の説明

１０…ＰＭＤ補償器
１１…偏波制御器
１２…偏光子
１３…光カプラ
１４，２２…フォトダイオード
１５，２３…バンドパスフィルタ
１６，２４…ＲＦクロック強度モニタ
１７…ＰＣ制御部
２１…偏波ビームスプリッタ
３１，３２…信号強度モニタ
４１，４３…低域透過フィルタ
４２，４４…低域信号強度モニタ
５１…送信器
５２…伝送路
５３…光増幅器
５４…分波器
５５…波長分散補償器
５６…受信器
ＩＮ…入力端子
ＯＵＴ…出力端子

Claims (10)

1. ＲＺパルス化された変調方式の信号光を偏波制御器および偏光子に順に与えることにより、前記信号光の１次偏波モード分散を補償する方法であって、
   前記偏光子を透過した偏光を光電変換してベースバンド信号を生成し、
   該生成したベースバンド信号より、前記信号光のＲＺクロック周波数に対応した周波数を有するＲＦクロックを抽出し、
   該抽出したＲＦクロックの強度をモニタし、
   該モニタしたＲＦクロックの強度が最大になるように前記偏波制御器を制御することを特徴とする１次偏波モード分散の補償方法。
2. 請求項１に記載の１次偏波モード分散の補償方法であって、
   前記偏光子に代えて偏波ビームスプリッタを用い、
   該偏波ビームスプリッタから出力される２つの直交偏光をそれぞれ光電変換してベースバンド信号を生成し、
   該生成した各ベースバンド信号より、前記信号光のＲＺクロック周波数に対応した周波数を有するＲＦクロックをそれぞれ抽出し、
   該抽出した各ＲＦクロックの強度をそれぞれモニタし、
   該モニタした各ＲＦクロックの強度が共に最大になるように前記偏波制御器を制御することを特徴とする１次偏波モード分散の補償方法。
3. 請求項１に記載の１次偏波モード分散の補償方法であって、
   前記生成したベースバンド信号の強度をモニタし、
   前記モニタしたＲＦクロックの強度およびベースバンド信号の強度が共に最大になるように前記偏波制御器を制御することを特徴とする１次偏波モード分散の補償方法。
4. 請求項１に記載の１次偏波モード分散の補償方法であって、
   前記信号光がＲＺパルス化された位相変調方式の信号光であるとき、
   前記生成したベースバンド信号より低周波成分を抽出し、
   該抽出した低周波成分の強度をモニタし、
   前記モニタしたＲＦクロックの強度が最大になり、かつ、前記モニタした低周波成分の強度が最小になるように前記偏波制御器を制御することを特徴とする１次偏波モード分散の補償方法。
5. 入力端子に入力されるＲＺパルス化された変調方式の信号光を偏波制御器および偏光子に順に与えることにより、１次偏波モード分散を補償した信号光を出力端子から出力する１次偏波モード分散補償器であって、
   前記偏光子を透過し前記出力端子に送られる偏光の一部をモニタ光として分岐する光カプラと、
   該光カプラで分岐されたモニタ光を光電変換してベースバンド信号を生成する第１のフォトダイオードと、
   該第１のフォトダイオードで生成されたベースバンド信号より、前記信号光のＲＺクロック周波数に対応した周波数を有するＲＦクロックを抽出する第１のバンドパスフィルタと、
   該第１のバンドパスフィルタで抽出されたＲＦクロックの強度をモニタする第１のＲＦクロック強度モニタと、
   該第１のＲＦクロック強度モニタでモニタされるＲＦクロックの強度が最大になるように前記偏波制御器を制御する制御部と、
   を備えて構成されたことを特徴とする１次偏波モード分散補償器。
6. 請求項５に記載の１次偏波モード分散補償器であって、
   前記偏光子に代えて偏波ビームスプリッタを設け、該偏波ビームスプリッタから出力される２つの直交偏光のうちの一方の偏光を前記光カプラに与えると共に、
   前記偏波ビームスプリッタから出力される他方の偏光を光電変換してベースバンド信号を生成する第２のフォトダイオードと、
   該第２のフォトダイオードで生成されたベースバンド信号より、前記信号光のＲＺクロック周波数に対応した周波数を有するＲＦクロックを抽出する第２のバンドパスフィルタと、
   該第２のバンドパスフィルタで抽出されたＲＦクロックの強度をモニタする第２のＲＦクロック強度モニタと、を備え、
   前記制御部は、前記第１のＲＦクロック強度モニタおよび前記第２のＲＦクロック強度モニタでそれぞれモニタされるＲＦクロックの強度が共に最大になるように前記偏波制御器を制御することを特徴とする１次偏波モード分散補償器。
7. 請求項５に記載の１次偏波モード分散補償器であって、
   前記第１のフォトダイオードで生成されたベースバンド信号の強度をモニタする第１の信号強度モニタを備え、
   前記制御部は、前記第１のＲＦクロック強度モニタでモニタされるＲＦクロックの強度および前記第１の信号強度モニタでモニタされるベースバンド信号の強度が共に最大になるように前記偏波制御器を制御することを特徴とする１次偏波モード分散補償器。
8. 請求項５に記載の１次偏波モード分散補償器であって、
   前記信号光がＲＺパルス化された位相変調方式の信号光であるとき、
   前記第１のフォトダイオードで生成されたベースバンド信号より低周波成分を抽出する第１の低域透過フィルタと、
   該第１の低域透過フィルタで抽出された低周波成分の強度をモニタする第１の低域信号強度モニタと、を備え、
   前記制御部は、前記第１のＲＦクロック強度モニタでモニタされるＲＦクロックの強度が最大になり、かつ、前記第１の低域信号強度モニタでモニタされる低周波成分の強度が最小になるように前記偏波制御器を制御することを特徴とする１次偏波モード分散補償器。
9. 請求項５に記載の１次偏波モード分散補償器を備えて構成されたことを特徴とする光伝送システム。
10. 請求項９に記載の光伝送システムであって、
    前記１次偏波モード分散補償器に入力される信号光の波長分散を補償する波長分散補償器を備えたことを特徴とする光伝送システム。

Images