JP2011124923A - 信号光検出装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】入力される光についての信号成分の有無を簡略な構成により短時間で検出できる信号光検出装置および方法を提供する。
【解決手段】信号光検出装置は、入力光の一部をモニタ光として取り出し、該モニタ光の偏光方向を９０°以上の角度範囲で回転させながら、特定の軸方向に平行な偏光成分を抽出して、該偏光成分のパワーを検出する。そして、偏光成分のパワーに変動を検出した場合に信号光有りを判定し、変動を検出しなかった場合には信号光の断を判定してＬＯＳアラームを発出する。
【選択図】図２

Description

本発明は、光アンプ等を介して入力される光の信号成分の有無を検出する信号光検出装置および方法に関する。

光波長多重（Wavelength Division Multiplexing：ＷＤＭ）伝送において、１０ギガビット毎秒（Ｇｂ／ｓ）以上の伝送速度では、ファイバ伝送による波長分散の影響を受けて信号波形に歪みが生じ、当該信号光の受信特性が劣化する。このため、高速なＷＤＭ光のファイバ伝送では波長分散の補償を行うことが必要になる。波長分散補償は、例えば、分散補償ファイバ（Dispersion Compensating Fiber：ＤＣＦ）を使用して、ＷＤＭ光の全波長帯域に亘る波長分散を一括して補償するのが一般的である。しかし、多数のチャンネル（波長）を含んだ広帯域のＷＤＭ光の場合、チャンネルの違いによりＤＣＦで波長分散が必要以上に補償される、或いは、補償が足りなくなることがある。

上記のような波長分散補償の過不足により残留する波長分散（以下、「残留分散」とする）は、例えば、１０Ｇｂ／ｓの信号光では受信特性に実質的な影響を及ぼさないレベルであっても、４０Ｇｂ／ｓ以上の高速な信号光では受信特性への影響が無視できなくなる。このため、ＷＤＭ光のチャンネル毎に可変分散補償器を設けるなどして残留分散の補償が行われる。

図１は、従来のＷＤＭ光伝送システムにおける受信部の構成例を示すブロック図である。
図１において、光伝送路５０１を伝送されて受信端に到達したＷＤＭ光は、ＷＤＭ用光アンプ５０２で一括増幅された後に、各チャンネルの信号光に生じた波長分散が分散補償ファイバ（ＤＣＦ）５０３で一括補償される。そして、ＤＣＦ５０３から出力されるＷＤＭ光は、分波器５０４で各チャンネルに分波されて各々に対応する光受信ユニット５０５に送られる。

各光受信ユニット５０５は、単一波長用光アンプ５１１、可変分散補償器（Tunable Dispersion Compensator：ＴＤＣ）５１２、光受信器（ＲＸ）５１３および制御回路５１４を備える。単一波長用光アンプ５１１は、上記分波器５０４で分波された信号光を所要のレベルまで増幅してＴＤＣ５１２に出力する。ＴＤＣ５１２は、制御回路５１４によって分散補償量が可変制御され、光アンプ５１１から出力される信号光の残留分散を補償して光受信器５１３に出力する。光受信器５１３は、ＴＤＣ５１２から出力される信号光を識別・再生するための所要の受信処理を実行すると共に、該信号光の受信状態に関する情報を制御回路５１４に出力する。制御回路５１４は、光受信器５１３からの受信情報を基に、ＴＤＣ５１２の分散補償量を最適化するためのフィードバック制御を行う。

上記のような従来のＷＤＭ光伝送システムの受信部において、ＷＤＭ用光アンプ５０２および各光受信ユニット５０５内の単一波長用光アンプ５１１での光増幅の際に、増幅された自然放出（Amplified Spontaneous Emission：ＡＳＥ）光がそれぞれ発生する。ＷＤＭ用光アンプ５０２におけるＡＳＥ光の発生量は、光伝送路５０１に使用される光ファイバの種類、伝送距離および運用波長数などに応じて変化する。また、ＷＤＭ光伝送システムが光伝送路５０１上にインラインアンプを配置した多段中継方式になっている場合、各中継区間でもＡＳＥ光が発生し、該ＡＳＥ光が累積した状態で受信部のＷＤＭ用光アンプ５０２に与えられることになる。

通常、上記ＷＤＭ用光アンプ５０２は、入力されるＷＤＭ光の運用チャンネルが１つも無い場合にはシャットダウンされる。この場合、ＷＤＭ用光アンプ５０２ではＡＳＥ光が発生しないため、各光受信ユニット５０５への光の入力は無くなる。したがって、各光受信ユニット５０５は、入力レベルをモニタすることにより、信号光の断を検出することが可能である。しかし、ＷＤＭ光の運用チャンネルが１つ以上ある場合には、ＷＤＭ用光アンプ５０２が動作し、当該増幅波長帯域の全体に亘ってＡＳＥ光が発生する。このため、運用チャネルに対応する光受信ユニット５０５だけでなく、運用チャネルに対応していない光受信ユニット５０５にも、分波器５０４の各チャンネルに対応した透過帯域内にあるＡＳＥ光成分が入力されることになる。運用チャネルに対応してない光受信ユニット５０５では、ＡＳＥ光が入力されることにより、信号光の断を正しく検出できないという問題が発生する。

具体的に、光受信ユニット５０５内に備えられる光アンプ５１１は、光入力レベルに応じて信号成分の有無を検出する機能を有するのが一般的である。該検出レベルの閾値は、信号光の最小受信レベルよりも所定値（例えば、３ｄＢまたは６ｄＢ等）だけ低いレベルに設定される。つまり、光アンプ５１１への光入力レベルが、上記閾値を下回った場合は信号光の断を検出する一方、上記閾値を超えている場合は信号光有りを検出する。そして、信号光の断検出時には、その後に信号光が復帰することで生じる光サージ等を防止するために、光アンプ５１１の動作がシャットダウンされると共に、信号光の断を外部に知らせるＬＯＳ（Loss Of Signal）アラームが発出される。

このような信号光の検出機能が作動する状況下で、光受信ユニット５０５に入力されるＡＳＥ光のレベルが増大すると、運用チャネルに該当していない時であっても光アンプ５１１への光入力レベルが上記閾値を超えてしまい、信号光の断を検出できなくなる。これにより、光アンプ５１１のシャットダウンおよびＬＯＳアラームの発出が困難になる。光アンプ５１１がシャットダウンされなければ、光サージにより光受信器５１３が破壊される可能性が生じ、かつ、光アンプ５１１を動作させるために無駄な電力を消費することになる。

上記のようなＡＳＥ光による信号光の誤検出を回避するための従来技術として、例えば、光受信器５１３において信号光に同期したクロック信号が検出されたか否かを基に、光受信ユニット５０５への信号光の入力状態を判断する手法がある。具体的に、上記図１に示した構成例では、光受信器５１３から出力される受信情報がクロック検出情報を含み、該クロック検出情報によりクロック信号の検出不可が制御回路５１４に伝えられることで、制御回路５１４が信号光の断を検出してＬＯＳアラームを発出する。

また、他の従来技術として、ここでは図示を省略するが、光受信ユニットへの入力光の一部を取り出して４分岐し、各分岐光より互いに異なる偏光パラメータを有する４つの偏光成分を抽出し、各々の偏光成分に基づいて、信号光が入力されているか否かを判別する手法も提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−２７８０８２号公報

しかし、上記クロック検出情報を基に信号光の有無を検出する従来技術については、光受信器５１３に入力される信号光の残留分散が大きくなるとクロック信号の再生処理に影響を及ぼすことになるので、ＴＤＣ５１２のフィードバック制御がある程度収束した後に、光受信器５１３でのクロック信号の検出状態を確認する必要がある。このため、信号光の有無を検出するまでに時間が掛かってしまうという課題がある。

また、互いに異なる偏光パラメータを有する４つの偏光成分を基に信号光の有無を検出する従来技術については、各偏光成分を抽出するために複雑な構成の光学系が必要になると共に、各偏光成分を光電変換して得た電気信号の処理、具体的には、偏光度（Degree of Polarization：ＤＯＰ）を求めるための演算処理も複雑なものになる。このため、信号光モニタの大型化および高コスト化を招いてしまうという課題がある。

本発明は上記の点に着目してなされたもので、入力される光についての信号成分の有無を簡略な構成により短時間で検出できる低コストの信号光検出装置および方法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、本発明による信号光検出装置の一態様は、入力される光についての信号成分の有無を検出する信号光検出装置であって、入力光より特定の軸方向に平行な偏光成分を抽出する偏光抽出部と、前記入力光の偏光方向および前記偏光抽出部の軸方向の間の相対的な角度を変化させる偏光制御部と、前記偏光抽出部で抽出される偏光成分のパワーを検出する光検出部と、前記光検出部で検出されるパワーに基づいて、前記入力光が信号成分を含むか否かを判定する判定部と、を備える。

また、本発明による信号光検出方法の一態様は、入力される光についての信号成分の有無を検出する信号光検出方法であって、（１）入力光の偏光方向と、該入力光より特定の偏光成分を抽出する素子の軸方向との間の相対的な角度を変化させ、（２）前記素子を用いて前記入力光より特定の偏光成分を抽出し、（３）該抽出した偏光成分のパワーを検出し、（４）該検出したパワーに基づいて、前記入力光が信号成分を含むか否かを判定する。

上記のような信号光検出装置および方法によれば、入力光の偏光方向と偏光抽出部の軸方向との間の相対的な角度を変化させながら、入力光より特定の偏光成分を抽出して当該パワーを検出するという簡略な構成により、光アンプで発生するＡＳＥ光と信号光の偏光状態の違いを利用して、入力光に含まれる信号成分の有無を短時間で検出することができる。

従来のＷＤＭ光伝送システムにおける受信部の構成例を示すブロック図である。 第１実施形態の信号光検出装置を適用した光受信ユニットの構成例を示す図である。 図２の光受信ユニットを用いた複数のトランスポンダを含む端局装置の概略構成を示す図である。 図３の端局装置を使用して構築したＷＤＭ光伝送システムの一例を示す図である。 第１実施形態におけるモニタ光の偏光方向と偏光抽出部の透過軸の方向との関係を説明する図である。 第１実施形態における偏光方向の回転角度に対する光検出パワーの関係を信号光およびＡＳＥ光で比較した一例を示す図である。 光検出部の出力信号のレベル変動を測定するための測定系の構成例を示す図である。 図７の測定系Ａにより、信号光のみの場合とＡＳＥ光のみの場合について測定した光検出部の出力信号波形を示す図である。 図７の測定系Ｂにより、信号光とＡＳＥ光を含む場合について測定した光検出部の出力信号波形を示す図である。 第２実施形態の信号光検出装置を適用した光受信ユニットの構成例を示す図である。 第２実施形態におけるモニタ光の偏光方向と偏光抽出部の透過軸の方向との関係を説明する図である。 光受信ユニット内の光アンプ前段に信号光検出装置を配置した構成例を示す図である。 光受信ユニット内のＴＤＣ後段に信号光検出装置を配置した構成例を示す図である。 直交偏波多重された信号光の有無を検出する場合の応用例を説明する図である。 トランスポンダの送信側に偏波スクランブラを挿入したＷＤＭ光伝送システムの一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図２は、第１実施形態の信号光検出装置を適用した光受信ユニットの構成例を示す図である。また、図３は、図２の光受信ユニットを用いた複数のトランスポンダを含む端局装置の概略構成を示す図である。さらに、図４は、図３の端局装置を使用して構築したＷＤＭ光伝送システムの一例を示す図である。

図２において、第１実施形態の信号光検出装置１０は、例えば、光受信ユニット２０内の単一波長用光アンプ２１および可変分散補償器（ＴＤＣ）２２の間に挿入された分岐器（ＣＰＬ）１１と、分岐器１１の分岐ポートに接続する偏光回転部１２と、偏光回転部１２からの出力光が与えられる偏光抽出部１３と、偏光抽出部１３の透過光が与えられる光検出部１４と、光検出部１４での検出結果を基に信号光の有無を判定する判定部１５と、を備える。また、この信号光検出装置１０を用いた光受信ユニット２０は、上記単一波長用光アンプ２１およびＴＤＣ２２の他に、ＴＤＣ２２からの出力光を識別・再生する光受信器（ＲＸ）２３と、単一波長用光アンプ２１の動作を制御する制御回路２４と、ＴＤＣ２２の分散補償量を制御する制御回路２５と、を備えている。

分岐器１１は、単一波長用光アンプ２１から出力されＴＤＣ２２に送られる光の一部をモニタ光として取り出し、該モニタ光を偏光回転部１２に出力する。
偏光回転部１２は、分岐器１１で分岐されたモニタ光の偏光（振動）方向を９０°以上の角度範囲に亘って回転させる。この偏光回転部１２の具体例としては、ファラデー回転子、液晶、偏波スクランブラー、偏波変調器、波長板、複屈折板、偏光保持ファイバ等を使用することができる。偏光方向を回転させる方法（回転パターン）は、一方向に３６０°連続回転させる、または、０°と９０°の間若しくは０°と１８０°の間で回転角度を連続的に往復させるなどが可能である、回転の速度は、光検出部１４の応答速度を考慮して適宜に設定することができ、具体的には数百ｋＨｚ〜数ＭＨｚの範囲に設定するのが好ましい。

偏光抽出部１３は、偏光回転部１２から出力されるモニタ光より、一定方向の偏光成分を抽出して光検出部１４に与える。この偏光抽出部１３の具体例としては、偏光子、偏光ビームスプリッタ等を用いることができ、ここでは透過軸が特定方向となるように固定して使用する。図５の上段に示すように、偏光抽出部１３の透過軸の方向に対して、偏光抽出部１３に入力されるモニタ光の偏光方向が平行な場合に、偏光抽出部１３で抽出されるモニタ光の偏光成分は最大パワーとなる。一方、図５の下段に示すように、偏光抽出部１３の透過軸の方向に対して、偏光抽出部１３に入力されるモニタ光の偏光方向が直交する場合には、偏光抽出部１３で抽出されるモニタ光の偏光成分は無くなる。

光検出部１４は、偏光抽出部１３で抽出されたモニタ光の偏光成分を電気信号に変換して判定部１５に出力する。この電気信号は、光検出部１４に入力される偏光成分のパワーに応じてレベルが変化する。つまり、光検出部１４では、偏光抽出部１３で抽出されたモニタ光の偏光成分のパワーが検出される。

判定部１５は、光検出部１４から出力される電気信号のレベルを監視し、所要の計測時間内にレベル変動を検出した場合に信号光有りを判定し、レベル変動を検出しなかった場合に信号光の断を判定する。そして、判定部１５は、信号光の断判定時にＬＯＳアラームを発出する。また、判定部１５は、信号光の有無の判定結果を示す信号を、単一波長用光アンプ２１およびＴＤＣ２２に対応する各制御回路２４，２５に出力する。

単一波長用光アンプ２１は、光受信ユニット２０への入力光を所要のレベルまで増幅し、該増幅光を分岐器１１を介してＴＤＣ２２に出力する。この単一波長用光アンプ２１の光増幅動作は、制御回路２４からの出力信号に従って制御される。

ＴＤＣ２２は、単一波長用光アンプ２１から分岐器１１を介して送られてくる光に含まれる信号光の残留分散を補償して光受信器２３に出力する。このＴＤＣ２２における分散補償量は、制御回路２５からの出力信号に従って可変制御される。

光受信器２３は、ＴＤＣ２２からの出力光を識別・再生するための所要の受信処理を実行する。また、光受信器２３は、信号光の受信状態に関する情報（例えば、ビットエラーレートやＦＥＣ処理でのエラー訂正数など）を制御回路２５に出力する。

制御回路２４は、単一波長用光アンプ２１の図示を省略した出力モニタでのモニタ結果を基に、単一波長用光アンプ２１の光出力パワーが所要のレベルで一定となるように、単一波長用光アンプ２１の駆動状態を制御する。また、制御回路２４は、信号光検出装置１０の判定部１５から信号光の断を示す信号が送られてきた時に単一波長用光アンプ２１をシャットダウンする。そして、判定部１５からの信号光有りを示す信号を受けると、制御回路２４は、単一波長用光アンプ２１のシャットダウンを解除する。

制御回路２５は、光受信器２３からの受信情報を基にＴＤＣ２２の分散補償量を最適化する制御信号を生成し、該制御信号をＴＤＣ２２に出力する。この制御回路２５によるＴＤＣ２２の分散補償量のフィードバック制御は、信号光検出装置１０の判定部１５より信号光の断を示す信号が送られてきた時に中止され、信号光有りを示す信号が送られてきた時に実行される。

なお、ここでは信号光検出装置１０の判定結果に応じて、制御回路２４が単一波長用光アンプ２１のシャットダウン制御を行い、かつ、制御回路２５がＴＤＣ２２のフィードバック制御の切り替え（中止または実行）を行う場合を説明するが、単一波長用光アンプ２１のシャットダウン制御、または、ＴＤＣ２２のフィードバック制御の切り替えの一方だけを、信号光検出装置１０の判定結果に応じて行うようにしてもよい。

上記のような信号光検出装置１０を適用した光受信ユニット２０は、例えば図３に示す端局装置１００に具備される複数のトランスポンダ（ＴＲＰＮ）１１１の受信部に用いられる。

各トランスポンダ１１１は、光受信ユニット２０の他に、光送信器（ＴＸ）３１および単一波長用光アンプ３２を有する光送信ユニット３０を含む。
光送信器３１は、光受信ユニット２０における受信チャンネルに対応した波長を持つ信号光を生成する。

単一波長用光アンプ３２は、光送信器３１から出力される信号光を所要のレベルまで増幅する。なお、光送信器３１の光出力パワーが十分なレベルにある場合には、単一波長用光アンプ３２を省略することが可能である。

端局装置１００は、上記トランスポンダ１１１を複数組み合わせたトランスポンダ部１１０と、各トランスポンダ１１１により送受信されるチャンネル（波長）の異なる信号光の合分波を行うＷＤＭ部１２０と、を備える。また、ＷＤＭ部１２０は、合波ユニット１２１および分波ユニット１２２を有する。

合波ユニット１２１は、合波器４１を用いて、各トランスポンダ１１１から出力される互いに波長の異なる信号光を合波してＷＤＭ光を生成した後、該ＷＤＭ光をＷＤＭ用光アンプ４２で一括増幅して出力する。合波ユニット１２１から出力されるＷＤＭ光は、端局装置１００に接続される光伝送路に送信される。

分波ユニット１２２は、光伝送路を伝送されたＷＤＭ光をＷＤＭ用光アンプ４３で一括増幅した後、該ＷＤＭ光を分散補償ファイバ（ＤＣＦ）４４に与えて各チャンネルの信号光に生じた波長分散の一括補償を行う。そして、分波ユニット１２２は、分波器４５を用いて、ＤＣＦ４４から出力されるＷＤＭ光をチャンネル毎に分波し、各々の信号光を対応するトランスポンダ１１１の光受信ユニット２０に出力する。

上記のような端局装置１００を使用して、例えば図４に示すようなＷＤＭ光伝送システムを構築することが可能である。このＷＤＭ光伝送システムは、２つの端局装置１００，１００の間が一対の光伝送路２０１，２０２により双方向に接続されている。なお、各光伝送路２０１，２０２上に図示しないインラインアンプを配置して、各端局装置１００，１００の間で送受信されるＷＤＭ光を多段中継するようにしてもよい。

次に、第１実施形態の信号光検出装置１０の動作について説明する。
信号光検出装置１０を適用した光受信ユニット２０に入力される光は、端局装置１００（図３）の分波ユニット１２２内の分波器４５で各チャンネルに分波された光のうちの１つである。該入力光は、分波ユニット１２２に入力されるＷＤＭ光の１つ以上のチャンネルが運用されていれば、分波ユニット１２２内のＷＤＭ用光アンプ４３で発生するＡＳＥ光の一部（分波器４５を透過した成分）を含む。よって、光受信ユニット２０への入力光は、当該波長が運用チャンネルに該当する場合に信号光およびＡＳＥ光を含み、運用チャンネルに該当しない場合にはＡＳＥ光のみを含むことになる。

上記光受信ユニット２０への入力光は、単一波長用光アンプ２１で増幅されることにより、さらに、単一波長用光アンプ２１で発生するＡＳＥ光が付加される。この単一波長用光アンプ２１で付加されるＡＳＥ光は、上記ＷＤＭ用光アンプ４３のＡＳＥ光のように分波器４５でフィルタリングされないので、単一波長用光アンプ２１の増幅波長帯域に対応した広帯域なものとなる。ＷＤＭ用光アンプ４３および単一波長用光アンプ２１で発生するＡＳＥ光は、いずれも偏光状態がランダムである。これに対して、光伝送路を伝送された信号光の偏光状態は、直線偏光に近い楕円偏光となる。信号光検出装置１０は、上記のようなＡＳＥ光および信号光の偏光状態の違いを利用し、次に説明する手順に従って、光受信ユニット２０への入力光における信号成分の有無を検出する。

信号光検出装置１０では、分岐器１１により、単一波長用光アンプ２１の出力光の一部がモニタ光として取り出されて偏光回転部１２に与えられる。偏光回転部１２では、モニタ光の偏光方向が９０°以上の角度範囲に亘って回転される。偏光回転部１２から出力されるモニタ光は、偏光抽出部１３に与えられて、一定方向の偏光成分のみが抽出される。偏光抽出部１３で抽出された偏光成分は、光検出部１４で電気信号に変換されて、判定部１５に出力される。

図６は、偏光回転部１２における偏光方向の回転角度に対する、光検出部１４で検出される光パワーの関係を、信号光およびＡＳＥ光で比較した一例を示す図である。
光受信ユニット２０への入力光が信号光を含む場合、偏光回転部１２から出力される信号光成分の偏光方向と、偏光抽出部１３の透過軸の方向とが平行になると、光検出部１４で検出される光パワーが最も大きくなる。このときの偏光回転部１２における偏光方向の回転角度を、図６では０°および１８０°としている。また、偏光回転部１２から出力される信号光成分の偏光方向と、偏光抽出部１３の透過軸の方向とが直交すると、光検出部１４で検出される光パワーが最も小さくなる。つまり、光受信ユニット２０への入力光が信号光を含む場合、偏光回転部１２で偏光方向を９０°以上の角度範囲に亘って回転させることにより、光検出部１４で検出される光パワーは大きく変動する。

一方、光受信ユニット２０への入力光が信号光を含まずＡＳＥ光のみである場合、ランダム偏光であるＡＳＥ光を偏光回転部１２に与えても，該偏光回転部１２から出力されるＡＳＥ光はランダム偏光のままである。このため、偏光抽出部１３に与えられるＡＳＥ光のうちで、偏光抽出部１３の透過軸の方向に平行となる僅かな成分だけが、偏光抽出部１３で抽出される。したがって、光検出部１４で検出される光パワーは、偏光回転部１２での回転角度に依存することなく、低いレベルで一定となる。

上記のような信号光およびＡＳＥ光の特性の違いに基づき、判定部１５では、光検出部１４からの出力信号について、所要の計測時間内に実質的なレベル変動が発生するか否かが検出される。このときの計測時間は、信号光が伝搬する光伝送路に応力が加わるなどして信号光の偏光状態が偶発的に変化する可能性があることを考慮して設定される。すなわち、上記偏光状態の偶発的な変化により、偏光回転部１２での回転による偏光方向の変化が打ち消されてしまう状況が、可能性としては低いが起こり得る。このため、光アンプのシャットダウン制御等に影響を及ぼさない範囲である程度の計測時間を確保しておき、上記のような状況でも偏光回転部１２での偏光方向の回転に起因したレベル変動が検出できるようにするのが望ましい。

判定部１５において、光検出部１４からの出力信号にレベル変動が検出された場合には、光受信ユニット２０への入力光に信号光が含まれていることが判定される。一方、光検出部１４からの出力信号にレベル変動が検出されなかった場合には、光受信ユニット２０への入力光にはＡＳＥ光のみが含まれ、信号光は断の状態にあることが判定される。信号光の断判定がなされると、ＬＯＳアラームが判定部１５から発出される。また、ここではＬＯＳアラームの発出と同時に、信号光の断を示す信号が判定部１５から各制御回路２４，２５に出力される。これにより、制御回路２４では、単一波長用光アンプ２１をシャットダウンさせる制御が行われる。また、制御回路２５では、ＴＤＣ２２の分散補償量のフィードバック制御が中止される。そして、信号光有りを示す信号が判定部１５から各制御回路２４，２５に送られることにより、単一波長用光アンプ２１のシャットダウンが解除されると共に、ＴＤＣ２２の分散補償量のフィードバック制御が実行される。

ここで、光検出部１４からの出力信号のレベルが実際にどのように変動するかについて、図７に示す測定系Ａ，Ｂを用いて確認した結果を図８および図９に示しておく。
図７の測定系Ａは、信号光源またはＡＳＥ光源を個々に用い、信号光のみの場合と、ＡＳＥ光のみの場合とについて、光検出部（ＰＤ）の出力信号波形をオシロスコープで測定する構成となっている。また、測定系Ｂは、信号光源で生成した信号光を光アンプで増幅するようにし、信号光およびＡＳＥ光の両方を含む場合について、光検出部（ＰＤ）の出力信号波形をオシロスコープで測定する構成となっている。なお、各測定系Ａ，Ｂでは、偏光子を回転駆動して透過軸の方向を連続的に回転させることにより、図２に示した偏光回転部１２および偏光抽出部１３の両機能が実現されている。偏光子を回転駆動する構成の詳細については後述する。

図８の上段は、上記測定系Ａにより、信号光のみの場合についてオシロスコープで測定した光検出部の出力信号波形である。光検出部の出力信号のレベルが時間の経過とともに周期的に変動する様子が分かる。また、図８の下段は、上記測定系Ａにより、ＡＳＥ光のみの場合についてオシロスコープで測定した光検出部の出力信号波形である。光検出部の出力信号のレベルは、信号光のみの場合とは対照的に、時間が経過しても一定となることが分かる。

図９の上段は、上記測定系Ｂにより、信号光およびＡＳＥ光の両方を含む場合についてオシロスコープで測定した光検出部の出力信号波形である。なお、図９の下段は、光アンプから出力される光のスペクトルの測定結果を示している。この場合、単一波長の信号光と伴に広帯域のＡＳＥ光が、回転する偏光子に与えられることになる。光検出部の出力信号のレベルは、図８の上段に示した信号光のみの場合と同様にして、時間の経過とともに周期的に変動する様子が分かる。

上述したような信号光検出装置１０によれば、簡略な構成の光学系と電気信号のレベル変動の簡単な検出により、光受信ユニット２０への入力光に信号光が含まれているか否かを、ＡＳＥ光の影響を受けることなく短時間で検出でき、信号光の断判定時にはＬＯＳアラームを確実に発出することが可能になる。この信号光検出装置１０による信号光の有無の判定結果に応じて、光受信ユニット２０内の単一波長用光アンプ２１のシャットダウン制御を行うことで、光サージの防止および単一波長用光アンプ２１の消費電力低減が可能になる。また、信号光の断判定時にＴＤＣ２２のフィードバック制御を中止することで、ＡＳＥ光に基づいて行われる無駄なフィードバック制御が回避されるようになるので、ＴＤＣ２２の消費電力低減が可能になる。ＴＤＣ２２が機械的な駆動要素持つデバイス（例えば、ＶＩＰＡなど）であれば部品寿命を延ばすこともできる。

次に、本発明による信号光検出装置の第２実施形態について説明する。
図１０は、第２実施形態の信号光検出装置を適用した光受信ユニットの構成例を示す図である。なお、上述した第１実施形態と同一の符号は、同一または相当部分を示しており、以下、他の図面においても同様とする。

図１０において、本実施形態の信号光検出装置１０は、上述した第１実施形態の偏光回転部１２に代えて、偏光抽出部１３を回転させる回転駆動部１６を設けている。回転駆動部１６は、例えば図１１に示すように、偏光抽出部１３として用いる偏光子そのものを９０°以上の角度範囲に亘って回転させる。このような構成は前述の図７に示した測定系Ａ，Ｂに対応している。偏光子を回転させる方法（回転パターン）や回転の速度は、上述した偏光回転部１２における偏光方向の回転の場合と同様である。

上記のような構成の信号光検出装置１０では、分岐器１１で分岐されたモニタ光が、回転駆動部１６により回転する偏光抽出部１３に直接与えられる。偏光抽出部１３では、モニタ光が信号光を含む場合、上記図１１に示したように、モニタ光の偏光方向に対して、回転する偏光抽出部１３の透過軸が平行になると、光検出部１４で検出される光パワーが最も大きくなる（上述した図６における０°および１８０°の状態に相当）。また、モニタ光の偏光方向に対して、回転する偏光抽出部１３の透過軸が直交すると、光検出部１４で検出される光パワーが最も小さくなる（図６における９０°の状態に相当）。一方、モニタ光が信号光を含まず、単一波長用光アンプ２１等で発生するＡＳＥ光のみの場合、該ＡＳＥ光はランダム偏光であるので、偏光抽出部１３の回転により透過軸の方向が変化していても、光検出部１４で検出される光パワーは低レベルで一定となる。

したがって、上述した第１実施形態の場合と同様にして、判定部１５において、光検出部１４からの出力信号のレベル変動が検出された場合に信号光有りが判定され、レベル変動が検出されなかった場合に信号光の断が判定される。信号光の断判定時には、判定部１５よりＬＯＳアラームが発出される。また、判定部１５の判定結果に応じて、制御回路２４による単一波長用光アンプ２１のシャットダウン制御や、制御回路２５によるＴＤＣ２２のフィードバック制御の切り替え（中止または実行）が行われる。

上記のように第２実施形態の信号光検出装置１０によれば、偏光子等を用いた偏光抽出部１３自体を回転駆動部１６により回転させて透過軸の方向を変化させるようにしても、上述した第１実施形態の場合と同様の効果が得られる。

なお、上述した第１および第２実施形態では、光受信ユニット２０内において、信号光検出装置１０が単一波長用光アンプ２１およびＴＤＣ２２の間に配置される一例を示したが、光受信ユニット２０内での信号光検出装置１０の配置は上記の例に限定されない。例えば、図１２に示すように単一波長用光アンプ２１の前段に信号光検出装置１０を配置する、或いは、図１３に示すようにＴＤＣ２２および光受信器２３の間に信号光検出装置１０を配置することも可能である。

ただし、ＴＤＣ２２の後段に信号光検出装置１０を配置する場合、分岐器１１で分岐されるモニタ光は、ＴＤＣ２２の透過波長特性に応じた光スペクトルを有することになる。例えば、ＴＤＣ２２としてＶＩＰＡを利用する場合、その透過波長特性は周期的に変化するので、単一波長用光アンプ２１で発生した広帯域のＡＳＥ光はＴＤＣ２２でフィルタリングされた後に分岐器１１でモニタ光として取り出されることになる。このような場合、モニタ光に含まれるＡＳＥ光のパワーは半減するため、一般的な入力光パワーの閾値判定により信号光の有無を判断できる場合もある。一方、ＴＤＣ２２が周期性のない透過波長特性を持つ場合、単一波長用光アンプ２１で発生した広帯域のＡＳＥ光の大部分がＴＤＣ２２を通過して分岐器１１でモニタ光として取り出されることになる。このような場合、一般的な入力光パワーの閾値判定では、ＡＳＥ光パワーにより信号光の有無を誤って判断する可能性が高まる。この点を考慮すると、周期性のない透過波長特性を持つＴＤＣの後段において信号光の有無を検出する場合には、上述した各実施形態の信号光検出装置１０の適用が特に有効である。

また、上述した第１および第２実施形態では、光受信ユニット２０に入力される単一波長の信号光の偏光状態が、直線偏光に近い楕円偏光である場合について説明したが、例えば、偏波多重方式の信号光が光受信ユニット２０に入力される場合についても、各実施形態と基本的に同様な構成の信号光検出装置により該信号光の有無を検出することが可能である。

具体的に、偏光方向が直交する２つの光を偏波多重した信号光について説明すると、図１４に示すように、縦方向に振動する信号成分Ｓ１に対しては、偏光子の回転角度が０°および１８０°の時に透過光パワーが最大になる。また、横方向に振動する信号成分Ｓ２に対しては、偏光子の回転角度が９０°の時に透過光パワーが最大になる。このような特性を基に、２つの信号成分Ｓ１，Ｓ２の組合せを考えると、各信号成分のパワーが等しい場合、光検出部１４で検出される光パワーは、偏光子の回転角度に関係なく一定になる。ただし、光伝送路の偏波依存性損失（Polarization Dependent Loss：ＰＤＬ）等により各信号成分のパワーが異なっている場合には、光検出部１４で検出される光パワーは偏光子の回転角度に応じて変動することになる。いずれの場合にも、直交偏波多重された信号光に対応して光検出部１４で検出される光パワーの平均レベルは、ＡＳＥ光に対応して光検出部１４で検出される光パワー（一定レベル）に比べて顕著に高くなる。このため、判定部１５において、光検出部１４からの出力信号のレベル変動を監視する代わりに、該出力信号の平均レベルを求めて閾値判定を行うことで、直交偏波多重された信号光の有無を判定できるようになる。上記閾値は、図１４下段のグラフに示したＡＳＥ光に対応するレベルと信号光（Ｓ１＋Ｓ２）に対応するレベルとの間の範囲に適宜設定しておけばよい。つまり、光検出部１４からの出力信号の平均レベルが、予め設定した閾値以上の場合に信号光有りを判定し、閾値より低い場合に信号光の断を判定することが可能である。

さらに、上述した第１および第２実施形態に関連して、例えば図１５に示すようなＷＤＭ光伝送システム、すなわち、各トランスポンダの送信端に偏波スクランブラ１１２が挿入されているようなシステムを想定した場合、各トランスポンダの光受信ユニットには、既に偏光状態がスクランブルされた信号光が入力されることになる。この場合、第１実施形態における偏光回転部１２、または、第２実施形態における回転駆動部１６によって実現していた偏光状態を回転させる機能が、光伝送路２０１，２０２を介して対向する端局装置の各トランスポンダの送信側に挿入された偏波スクランブラにより実現できている。したがって、信号光検出装置１０内の偏光回転部１２または回転駆動部１６を省略して、分岐器１１で取り出したモニタ光を、透過軸を固定とした偏光抽出部１３に直接与え、その透過光のパワーを光検出部１４で検出するようにしても、判定部１５で信号光の有無を判定することができる。なお、一般に使用される偏波スクランブラの偏波回転速度は、数百ｋＨｚ〜１００ＭＨｚ程度であり、このような回転速度であれば偏光抽出部１３で抽出された偏光成分のパワーの変化を光検出部１４により十分に検出することが可能である。

以上の各実施形態に関して、さらに以下の付記を開示する。
（付記１） 入力される光についての信号成分の有無を検出する信号光検出装置であって、
入力光より特定の軸方向に平行な偏光成分を抽出する偏光抽出部と、
前記入力光の偏光方向および前記偏光抽出部の軸方向の間の相対的な角度を変化させる偏光制御部と、
前記偏光抽出部で抽出される偏光成分のパワーを検出する光検出部と、
前記光検出部で検出されるパワーに基づいて、前記入力光が信号成分を含むか否かを判定する判定部と、
を備えたことを特徴とする信号光検出装置。

（付記２） 付記１に記載の信号光検出装置であって、
前記光検出部は、前記偏光抽出部で抽出される偏光成分を電気信号に変換して前記判定部に出力し、
前記判定部は、予め設定した計測時間内に、前記光検出部からの出力信号のレベルが変動ときに前記入力光が信号成分を含むと判定し、該出力信号のレベルが一定のときに前記入力光が信号成分を含まないと判定することを特徴とする信号光検出装置。

（付記３） 付記１または２に記載の信号光検出装置であって、
前記偏光制御部は、前記相対的な角度を０°から９０°以上の範囲に亘って変化させることを特徴とする信号光検出装置。

（付記４） 付記１〜３のいずれか１つに記載の信号光検出装置であって、
前記偏光抽出部の軸方向が固定されており、
前記偏光制御部は、前記入力光の偏光方向を回転させる偏光回転部を含むこと特徴とする信号光検出装置。

（付記５） 付記４に記載の信号光検出装置であって、
前記偏光回転部は、ファラデー回転子、液晶、偏波スクランブラー、偏波変調器、波長板、複屈折板および偏光保持ファイバのいずれか１つを用いて構成されることを特徴とする信号光検出装置。

（付記６） 付記４に記載の信号光検出装置であって、
信号光の送信側に偏波スクランブラーが具備されているとき、該偏波スクランブラが前記偏光回転部として機能することを特徴とする信号光検出装置。

（付記７） 付記１〜３のいずれか１つに記載の信号光検出装置であって、
前記偏光制御部は、前記偏光抽出部を回転駆動することで前記入力光の偏光方向に対して前記偏光抽出部の軸方向を変化させる回転駆動部を含むことを特徴とする信号光検出装置。

（付記８） 付記１〜７のいずれか１つに記載の信号光検出装置であって、
前記偏光抽出部は、偏光子または偏光ビームスプリッタを用いて構成されることを特徴とする信号光検出装置。

（付記９） 付記１〜８のいずれか１つに記載の信号光検出装置であって、
前記判定部は、前記入力光が信号成分を含まないと判定したときに、ＬＯＳアラームを発出することを特徴とする信号光検出装置。

（付記１０） 付記１〜９のいずれか１つに記載の信号光検出装置であって、
前記判定部は、光アンプのシャットダウン制御のために、前記入力光が信号成分を含むか否かの判定結果を示す信号を外部に出力することを特徴とする信号光検出装置。

（付記１１） 付記１、３〜１０のいずれか１つに記載の信号光検出装置であって、
偏波多重方式の信号光が入力されるとき、
前記判定部は、前記光検出部で検出されるパワーの平均レベルが予め設定した閾値以上のときに前記入力光が信号成分を含むと判定し、該閾値より低いときに前記入力光が信号成分を含まないと判定することを特徴とする信号光検出装置。

（付記１２） 入力される光についての信号成分の有無を検出する信号光検出方法であって、
入力光の偏光方向と、該入力光より特定の偏光成分を抽出する素子の軸方向との間の相対的な角度を変化させ、
前記素子を用いて前記入力光より特定の偏光成分を抽出し、
該抽出した偏光成分のパワーを検出し、
該検出したパワーに基づいて、前記入力光が信号成分を含むか否かを判定することを特徴とする信号光検出方法。

１０…信号光検出装置
１１…分岐器（ＣＰＬ）
１２…偏光回転部
１３…偏光抽出部
１４…光検出部
１５…判定部
１６…回転駆動部
２０…光受信ユニット
２１，３２…単一波長用光アンプ
２２…可変分散補償器（ＴＤＣ）
２３…光受信器（ＲＸ）
２４，２５…制御回路
３０…光送信ユニット
３１…光送信器（ＴＸ）
４１…合波器
４２，４３…ＷＤＭ用光アンプ
４４…分散補償ファイバ（ＤＣＦ）
４５…分波器
１００…端局装置
１１０…トランスポンダ部
１１１…トランスポンダ
１１２…偏波スクランブラ
１２０…ＷＤＭ部
１２１…合波ユニット
１２２…分波ユニット
２０１，２０２…光伝送路

Claims (10)

1. 入力される光についての信号成分の有無を検出する信号光検出装置であって、
   入力光より特定の軸方向に平行な偏光成分を抽出する偏光抽出部と、
   前記入力光の偏光方向および前記偏光抽出部の軸方向の間の相対的な角度を変化させる偏光制御部と、
   前記偏光抽出部で抽出される偏光成分のパワーを検出する光検出部と、
   前記光検出部で検出されるパワーに基づいて、前記入力光が信号成分を含むか否かを判定する判定部と、
   を備えたことを特徴とする信号光検出装置。
2. 請求項１に記載の信号光検出装置であって、
   前記光検出部は、前記偏光抽出部で抽出される偏光成分を電気信号に変換して前記判定部に出力し、
   前記判定部は、予め設定した計測時間内に、前記光検出部からの出力信号のレベルが変動ときに前記入力光が信号成分を含むと判定し、該出力信号のレベルが一定のときに前記入力光が信号成分を含まないと判定することを特徴とする信号光検出装置。
3. 請求項１または２に記載の信号光検出装置であって、
   前記偏光制御部は、前記相対的な角度を０°から９０°以上の範囲に亘って変化させることを特徴とする信号光検出装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の信号光検出装置であって、
   前記偏光抽出部の軸方向が固定されており、
   前記偏光制御部は、前記入力光の偏光方向を回転させる偏光回転部を含むこと特徴とする信号光検出装置。
5. 請求項４に記載の信号光検出装置であって、
   前記偏光回転部は、ファラデー回転子、液晶、偏波スクランブラー、偏波変調器、波長板、複屈折板および偏光保持ファイバのいずれか１つを用いて構成されることを特徴とする信号光検出装置。
6. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の信号光検出装置であって、
   前記偏光制御部は、前記偏光抽出部を回転駆動することで前記入力光の偏光方向に対して前記偏光抽出部の軸方向を変化させる回転駆動部を含むことを特徴とする信号光検出装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１つに記載の信号光検出装置であって、
   前記偏光抽出部は、偏光子または偏光ビームスプリッタを用いて構成されることを特徴とする信号光検出装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１つに記載の信号光検出装置であって、
   前記判定部は、前記入力光が信号成分を含まないと判定したときに、ＬＯＳアラームを発出することを特徴とする信号光検出装置。
9. 請求項１、３〜８のいずれか１つに記載の信号光検出装置であって、
   偏波多重方式の信号光が入力されるとき、
   前記判定部は、前記光検出部で検出されるパワーの平均レベルが予め設定した閾値以上のときに前記入力光が信号成分を含むと判定し、該閾値より低いときに前記入力光が信号成分を含まないと判定することを特徴とする信号光検出装置。
10. 入力される光についての信号成分の有無を検出する信号光検出方法であって、
    入力光の偏光方向と、該入力光より特定の偏光成分を抽出する素子の軸方向との間の相対的な角度を変化させ、
    前記素子を用いて前記入力光より特定の偏光成分を抽出し、
    該抽出した偏光成分のパワーを検出し、
    該検出したパワーに基づいて、前記入力光が信号成分を含むか否かを判定することを特徴とする信号光検出方法。

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