JP2013182235A - Polarization mode dispersion generator - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、光ファイバ伝送路において発生する偏波モード分散が光伝送システムに与える影響を評価する際に利用可能な、偏波モード分散発生装置に関する。 The present invention relates to a polarization mode dispersion generating apparatus that can be used when evaluating the influence of polarization mode dispersion generated in an optical fiber transmission line on an optical transmission system.
偏波モード分散(PMD: Polarization Mode Dispersion)とは、光ファイバ伝送路内に分布した複屈折性が原因となり、受信端において信号光の直交偏光モード成分間に到達時間差が生じる現象である。この到達時間差は、差分群遅延(DGD: Differential Group Delay)と呼ばれる。 Polarization mode dispersion (PMD) is a phenomenon in which arrival time differences occur between orthogonal polarization mode components of signal light at the receiving end due to birefringence distributed in the optical fiber transmission line. This arrival time difference is called a differential group delay (DGD).
一般に、光伝送の高速化には、信号光の強度情報及び位相情報の多値化、シンボルレートの向上、波長領域の拡張、偏光空間の多重などの方法が適用される。シンボルレートを向上させると、ビット周期が短くなるのでPMDの影響が顕著に現れる。また、PMDの影響を受けた信号光は、波長に対してその偏光状態(SOP: State of Polarization)が異なるため、直交偏光空間を利用した偏波多重信号光による光通信においては、受信側で実行される偏波分離処理に悪影響を与える。 In general, methods such as multi-level signal light intensity information and phase information, improvement of symbol rate, expansion of wavelength region, multiplexing of polarization space, and the like are applied to speed up optical transmission. When the symbol rate is increased, the bit period is shortened, so the influence of PMD appears significantly. In addition, the signal light affected by PMD has a different polarization state (SOP: State of Polarization) with respect to the wavelength. Therefore, in optical communication using polarization multiplexed signal light using orthogonal polarization space, the receiving side This has an adverse effect on the polarization separation processing to be performed.
近年、実用段階にある位相情報を利用したコヒーレント光通信システムでは、PMDに対して、受信側における光学段補償方法や、電気段補償方法が知られている。光学段補償方法は、光ファイバ伝送路のPMDと逆特性のPMDを、光学素子を組み合わせて構成される光学回路によって実現し、光ファイバ伝送路のPMDを補償する方法であるこの方法をPMDの等化ということもある。 In recent years, in a coherent optical communication system using phase information in a practical stage, an optical stage compensation method and an electrical stage compensation method on the receiving side are known for PMD. The optical stage compensation method realizes a PMD having a reverse characteristic to the PMD of the optical fiber transmission line by an optical circuit configured by combining optical elements, and this method is a method for compensating the PMD of the optical fiber transmission line. There is also equalization.
一方、電気段補償方法としてシンボルレートの2倍の速度でA/D(Analog to Digital)変換を行ない有限インパルス応答(FIR:Finite Impulse Response)フィルタによってデジタル信号処理をして波形等化を行う方法も知られている。これは、受信側でFIRフィルタを用いて線形現象の逆伝達特性の演算が可能なため、偏波多重信号の分離、及びPMDの等化が可能とされたものである。これらのデジタル信号処理システムではマイクロ秒(μs)程度の処理時間で偏光分離が可能であるとの報告もあり、一般に電気的に実行されるPMD等化応答速度も、光学的PMD補償器を用いた場合と比較して高速である。 On the other hand, as an electrical stage compensation method, A / D (Analog to Digital) conversion is performed at twice the symbol rate, and digital signal processing is performed by a finite impulse response (FIR) filter to perform waveform equalization. Is also known. This is because a reverse transfer characteristic of a linear phenomenon can be calculated using an FIR filter on the receiving side, so that the polarization multiplexed signal can be separated and the PMD can be equalized. These digital signal processing systems have reported that polarization separation is possible in a processing time on the order of microseconds (μs), and the PMD equalization response speed generally performed electrically uses an optical PMD compensator. It is faster than if it were.
これらの偏波依存性を有する光伝送路を備えた光伝送システムに対してはPMD耐性を評価する必要があり、この評価にはシステムにおけるデジタル信号処理の速度以上の速度で動作するPMD発生装置が必要である。また、例えば、PMD発生装置を波長分割多重方式の光伝送システムの評価に利用する場合には、そのPMD発生装置は波長依存性を有しないことが好ましい。 It is necessary to evaluate PMD tolerance for optical transmission systems equipped with these polarization-dependent optical transmission lines. For this evaluation, a PMD generator that operates at a speed higher than the digital signal processing speed in the system. is necessary. Further, for example, when a PMD generator is used for evaluation of a wavelength division multiplexing optical transmission system, it is preferable that the PMD generator does not have wavelength dependency.
一方、光信号のシンボルレートがA/D変換器のナイキスト周波数の1/2と比較して大きいコヒーレント光通信システムを評価する場合には、光学的な手段でPMDの逆伝達特性を発現させるPMD補償装置が必要である。このような超広波長帯域の信号に適用するPMD補償装置には、高速な応答特性と、信号帯域幅に対して十分な広波長帯域性を確保することが要請される。 On the other hand, when evaluating a coherent optical communication system in which the symbol rate of the optical signal is large compared to 1/2 of the Nyquist frequency of the A / D converter, PMD that exhibits the reverse transfer characteristics of PMD by optical means A compensation device is required. A PMD compensation device applied to such an ultra-wide wavelength band signal is required to ensure a high-speed response characteristic and a wide wavelength bandwidth sufficient for the signal bandwidth.
光学的にPMD補償を実現するPMD補償装置には、光パルス信号の変調フォーマット及び伝送ビットレートに依存しないという優れた特長があり、将来実現すべきシンボルレートの拡張に対応可能とするための研究が広く行われている。また、PMDエミュレータ及びPMD発生装置には、高速な応答特性が要請されるため、これら装置に対する設定パラメータの数の低減や、設定の簡便さが求められる。 The PMD compensator that realizes PMD compensation optically has the excellent feature that it does not depend on the modulation format and transmission bit rate of the optical pulse signal, and research to make it possible to cope with the expansion of the symbol rate that should be realized in the future. Is widely practiced. In addition, since the PMD emulator and the PMD generation device are required to have high-speed response characteristics, the number of setting parameters for these devices and the ease of setting are required.
PMDエミュレータを偏波多重光伝送システムのPMD変動耐性評価に用いる場合、このPMDエミュレータには、光ファイバ伝送路で生じるPMD変化に似せた擬似的なPMDの発生が可能であることが要請される。 When a PMD emulator is used for PMD fluctuation tolerance evaluation of a polarization multiplexed optical transmission system, the PMD emulator is required to be able to generate a pseudo PMD that resembles a PMD change that occurs in an optical fiber transmission line. .
このため、偏光ビームスプリッタを用いたマイケルソン干渉計型の構成のPMD補償装置が開示されている(非特許文献1参照)。このPMD補償装置は、偏光ビームスプリッタにより入力信号光を2つの光経路に分離後、片方の光信号に対して光路長を変化させることによってDGDを発生させる。このPMD補償装置は、入力信号光を光学的に2つの経路に分離するため、波長依存性の無い可変1次PMDを発生させることが可能である。 For this reason, a PMD compensation device having a Michelson interferometer type configuration using a polarizing beam splitter has been disclosed (see Non-Patent Document 1). This PMD compensator generates DGD by changing the optical path length for one optical signal after the input signal light is separated into two optical paths by the polarization beam splitter. Since this PMD compensation device optically separates the input signal light into two paths, it is possible to generate a variable primary PMD having no wavelength dependency.
特許文献1に開示されたPMD発生装置では、複屈折結晶と偏光回転素子を、反射鏡を用いて形成した光経路を往復させてPMDを発生させる手法が採用されており、連続的に高速度でPMDを発生させることが可能である。しかしながら、発生するPMDベクトルは波長に強く依存する。ここで、PMDベクトルとは、その大きさがDGDの大きさを示し、その方向が主偏光状態の単位ストークスベクトルに平行な方向として定義されるベクトルである。
The PMD generator disclosed in
また、異なる大きさの複数の複屈折結晶を、偏光回転素子を介して接続して構成されたPMD補償装置が開示されている(非特許文献2参照)。このPMD補償装置は、異なる大きさの複数の複屈折結晶を、偏光回転素子を介して接続して構成されており、それぞれの複屈折結晶で発生するDGDの値が2のべき乗で与えられる数値となるような6つの複屈折結晶が用いられている。そして、これらの複屈折結晶の間に設置された偏光回転素子を制御することにより64通りのDGD値を設定できる構成とされている。偏光回転素子は、複屈折結晶の主偏光軸(PSP: Principal State of Polarization)とストークス空間で直交する偏光回転軸を有するものが使われている。 In addition, a PMD compensation device configured by connecting a plurality of birefringent crystals of different sizes via a polarization rotation element is disclosed (see Non-Patent Document 2). This PMD compensator is configured by connecting multiple birefringent crystals of different sizes via polarization rotation elements, and the value of DGD generated in each birefringent crystal is a power of 2 Six birefringent crystals are used. And it is set as the structure which can set 64 types of DGD values by controlling the polarization | polarized-light rotation element installed between these birefringent crystals. As the polarization rotation element, an element having a polarization rotation axis orthogonal to the main polarization axis (PSP: Principal State of Polarization) of the birefringent crystal in Stokes space is used.
このPMD補償装置によれば、偏光回転素子の0度と90度のバイナリ偏光回転制御によりこれらの複屈折結晶の進相軸(fast axis)・遅相軸(slow axis)の組み合わせを選択することにより可変PMDを実現することが可能であり、波長選択性の極めて少ない1次PMDを発生させることが可能である。また、90度偏光スイッチは、磁気光学効果を利用したスイッチ等を利用して形成でき、マイクロ秒の速度領域でPMDを可変に発生させることが可能である。 According to this PMD compensator, the combination of fast axis and slow axis of these birefringent crystals can be selected by binary polarization rotation control of 0 degree and 90 degree of the polarization rotation element. Thus, a variable PMD can be realized, and a primary PMD with extremely low wavelength selectivity can be generated. The 90-degree polarization switch can be formed by using a switch using a magneto-optic effect, etc., and can generate PMD variably in a microsecond speed range.
PMD耐性の評価は、光伝送システムに対する重要な評価項目である。特に、PMDの影響を受けた光信号のSOPは、そのスペクトル内で不均一であるため、PMDは偏波多重信号の偏波分離等の偏波依存システムの動作性能に悪影響を与える。更に、光伝送システムに対して、動的にPMDベクトルの大きさ(DGDの値)が変動する場合の受信特性の評価を実施する必要がある。 The evaluation of PMD resistance is an important evaluation item for an optical transmission system. In particular, since the SOP of an optical signal affected by PMD is not uniform in its spectrum, PMD adversely affects the operation performance of a polarization dependent system such as polarization separation of a polarization multiplexed signal. Furthermore, it is necessary to evaluate the reception characteristics when the magnitude of the PMD vector (DGD value) dynamically changes in the optical transmission system.
近年、商用段階にあるデジタルコヒーレントシステムでは、デジタル信号処理回路によりマイクロ秒領域での偏光分離が可能である。上述したように、デジタルコヒーレント受信機では、光信号を電気信号に変換した後、PMDの逆伝達関数となるFIRフィルタによりPMDを含めた線形現象の波形等化が行われる。適応的なFIRフィルタのタップ係数の更新によって、PMDの等化が実施されるがその処理速度の評価には高速に動作するPMDエミュレータが必要である。 In recent years, in a digital coherent system in a commercial stage, polarization separation in the microsecond region is possible by a digital signal processing circuit. As described above, in a digital coherent receiver, after converting an optical signal into an electrical signal, waveform equalization of a linear phenomenon including PMD is performed by an FIR filter that is an inverse transfer function of PMD. PMD equalization is performed by updating the tap coefficient of the adaptive FIR filter, but a high-speed PMD emulator is required to evaluate the processing speed.
更に、受信器においては、適応的にSOP及びPMDの変化に追従するために、PMD耐性の評価に用いるPMDエミュレータには、敷設されている光ファイバにおいて発生するPMDの変化と同様に変化するPMDを発生させること(PMDの動的模倣)が必要とされる。このため、PMDエミュレータは、PMDを離散的に変化させるのではなく連続的に高速で変化させる機能を有することが必要となる。 Furthermore, in order to follow the changes of SOP and PMD adaptively at the receiver, the PMD emulator used for PMD tolerance evaluation has a PMD that changes in the same way as the PMD changes that occur in the installed optical fiber. Is required (dynamic imitation of PMD). For this reason, the PMD emulator needs to have a function of changing the PMD continuously at a high speed, not discretely.
また、シンボルレートが100Gb/sを超える超高速光伝送では、一般に光学的にPMDを補償するPMD補償装置が用いられる。すなわち、超高速光信号の伝送に関して、受信側におけるシンボル間干渉を低減する目的でPMD補償装置が用いられる。また、PMDの影響を受けた光信号は、SOPがスペクトル領域で不均一であるため偏波依存デバイスを併用することが困難である。このため偏波依存デバイスの前段でPMD補償装置によるPMD補償を実行することが必要である。 Further, in ultra-high speed optical transmission with a symbol rate exceeding 100 Gb / s, a PMD compensation device that optically compensates for PMD is generally used. That is, with respect to transmission of an ultrahigh-speed optical signal, a PMD compensation device is used for the purpose of reducing intersymbol interference on the receiving side. In addition, optical signals affected by PMD are difficult to use with polarization dependent devices because SOP is non-uniform in the spectral domain. For this reason, it is necessary to execute PMD compensation by the PMD compensator before the polarization dependent device.
PMDエミュレータはPMDの伝達関数を発生させる。また、PMD補償装置は伝送路のPMDの伝達関数の逆関数を発生させる。これら何れの装置も、PMDを発生させる同一形態のPMD発生装置を用いて従来の周知の技術を用いて適宜形成することができる。すなわちPMD発生装置が存在すれば、PMD補償装置及びPMDエミュレータは、このPMD発生装置に偏波面コントローラ等の素子を周知の技術を以って適宜組み合わせることによって形成することが可能である。そこで、以後、PMD発生装置について説明する。 The PMD emulator generates a PMD transfer function. The PMD compensator generates an inverse function of the transfer function of the PMD of the transmission line. Any of these devices can be appropriately formed by using a conventional well-known technique using a PMD generator of the same form for generating PMD. That is, if a PMD generator exists, the PMD compensator and the PMD emulator can be formed by appropriately combining elements such as a polarization plane controller with the PMD generator using a known technique. Therefore, the PMD generator will be described below.
超高速信号(超広波長帯域信号)や、デジタルコヒーレントシステムを含め、波長分割多重信号への適用を考慮すると、PMD発生装置の広波長帯域性の確保が必要となる。一般に複数の任意のPSPを有する複屈折媒体を接続すると、複屈折位相の影響によりPMDスペクトルは強い波長依存性を持つ。すなわち、偏波モードの方向を示すPSPの変化に加え、高次のPMDが発生する。高次のPMDは、進相軸に平行な光電場成分と遅相軸に平行な光電場成分との伝播速度の差が光搬送波の周波数(波長)に依存して変化する現象である。 Considering application to wavelength division multiplexed signals including ultra-high-speed signals (ultra-wide wavelength band signals) and digital coherent systems, it is necessary to ensure the wide wavelength band of the PMD generator. In general, when a birefringent medium having a plurality of arbitrary PSPs is connected, the PMD spectrum has a strong wavelength dependence due to the influence of the birefringent phase. That is, in addition to the change in PSP indicating the direction of the polarization mode, higher-order PMD occurs. High-order PMD is a phenomenon in which the difference in propagation speed between a photoelectric field component parallel to the fast axis and a photoelectric field component parallel to the slow axis changes depending on the frequency (wavelength) of the optical carrier.
以上説明した状況を鑑みると、光伝送システムのPMD耐性を評価する際に利用可能なPMD発生装置には、以下(1)から(3)に示す特性を有することが要請される。すなわち、
(1)マイクロ秒領域で可変にDGDを発生させることが可能であること。
(2)発生するPMDの波長依存性が小さく、広波長帯域で利用が可能であること。
(3)敷設されている光ファイバにおいて発生するPMDの変化と同様に変化するPMDを発生させること、すなわちPMDの動的模倣が可能であること。
が要請される。
In view of the situation described above, a PMD generator that can be used when evaluating the PMD tolerance of an optical transmission system is required to have the following characteristics (1) to (3). That is,
(1) It is possible to variably generate DGD in the microsecond range.
(2) The wavelength dependency of the generated PMD is small and can be used in a wide wavelength band.
(3) To generate PMD that changes in the same way as PMD changes that occur in installed optical fibers, that is, to be able to imitate PMD dynamically.
Is requested.
非特許文献1に開示されたPMD補償装置は、広波長帯域で一様なPMDを発生させることが可能であるが、可変PMD動作によって直交偏光成分間に対して光学的に光路長を変化させているため、直交偏光成分間の伝播時間差(DGD)が光搬送波の周期(数フェムト秒)程度でポアンカレ球上を一周する。そのため、敷設されている光ファイバで発生するPMDと比較して、数ピコ秒のDGD変化に伴うSOP変化量が膨大で偏波依存システムの評価に適していない。しかも、DGDの変化を、ステッピングモータ等を利用して機械的に実現させているので、その操作速度がミリ秒程度と低速である。また、特許文献1に開示されたPMD補償装置は、PMDの値とそれに伴うSOPの変動量も連続的に変化させることが可能であるが、波長依存性が大きい。
The PMD compensation device disclosed in
非特許文献2に開示されたPMD補償装置は、非特許文献1に開示されたPMD補償装置と同様に、広波長帯域で一様なPMDを発生させることが可能である。しかしながら、DGD可変動作に伴い90度偏光回転素子を制御しているので、出力されるPMD付加光のSOPが離散的である。上述したように、PMDエミュレータは、PMDの動的模倣をするには、PMDの連続的な変化を実現させることが必要であるが、非特許文献2に開示されたPMD補償装置では出力光の、PMDの値に伴うSOPが離散的であることからこの要件を満たさない。また、非特許文献2に開示されたPMD補償装置は、構成するために多くの制御素子を必要とする。
Similar to the PMD compensation apparatus disclosed in
以上説明した何れのPMD補償装置を構成するPMD発生装置によっても、広波長帯域において一様なPMDを発生させること、及び高速に連続可変にPMD発生させることの両方が同時には実現されない。 Neither of the PMD generators constituting any of the PMD compensators described above can generate a uniform PMD in a wide wavelength band and generate a PMD continuously and rapidly at a high speed.
この出願の発明者は、上述の課題を解決するに当り、信号光の波長帯域内で直交偏光成分間の位相差が均一となるように位相シフト量を調整することが可能である複屈折位相キャンセラ、及び1つの偏光回転素子を制御することで信号光の直交する偏光成分間のDGD値が可変に制御可能であるモードミキサを新たに発案した。そして、これら複屈折位相キャンセラ、及びモードミキサを備えてPMD発生装置を適宜構成することで、上述の課題が解決するPMD発生装置を構築できることに思い至った。 In order to solve the above-mentioned problems, the inventor of this application can adjust the phase shift amount so that the phase difference between the orthogonal polarization components is uniform within the wavelength band of the signal light. A new mode mixer has been devised in which the DGD value between the orthogonal polarization components of the signal light can be variably controlled by controlling the canceller and one polarization rotation element. Then, the inventors came up with the idea that a PMD generator capable of solving the above-described problems can be constructed by appropriately configuring a PMD generator with the birefringence phase canceller and the mode mixer.
そこで、この発明の目的は、上述の(1)から(3)に示す特性が得られるPMD発生装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a PMD generator capable of obtaining the characteristics shown in the above (1) to (3).
上述の理念に基づくこの発明の第1〜第3の要旨によれば、以下のPMD発生装置が提供される。 According to the first to third aspects of the present invention based on the above philosophy, the following PMD generator is provided.
この発明の第1の要旨によるPMD発生装置は、第1複屈折結晶、モードミキサ、複屈折位相キャンセラ、及び第2複屈折結晶を備えて構成される。入力信号光は、第1複屈折結晶に入力され第1のPMDが付加されて出力される。この第1複屈折結晶から出力された出力光は、モードミキサに入力されSOPが可変に制御され、かつSOPがストークス空間で第1複屈折結晶および第2複屈折結晶のPMDベクトルと直交する一つの軸を中心として回転されて出力される。このモードミキサから出力された出力光は、複屈折位相キャンセラに入力され、この出力光の波長帯域内で直交偏光成分間の位相差が均一となるように位相シフト量が調整されて出力される。複屈折位相キャンセラから出力された出力光は、第2複屈折結晶に入力されて第2のPMDが付加されて出力される。PMD発生装置の動的なDGD動作は、モードミキサのSOP回転により得られる。 The PMD generator according to the first aspect of the present invention includes a first birefringent crystal, a mode mixer, a birefringent phase canceller, and a second birefringent crystal. The input signal light is input to the first birefringent crystal, added with the first PMD, and output. The output light output from the first birefringent crystal is input to the mode mixer, the SOP is variably controlled, and the SOP is orthogonal to the PMD vectors of the first birefringent crystal and the second birefringent crystal in the Stokes space. Rotated around one axis and output. The output light output from this mode mixer is input to the birefringence phase canceller, and the phase shift amount is adjusted and output so that the phase difference between the orthogonal polarization components is uniform within the wavelength band of this output light. . The output light output from the birefringent phase canceller is input to the second birefringent crystal, added with the second PMD, and output. The dynamic DGD operation of the PMD generator is obtained by SOP rotation of the mode mixer.
この発明の第2の要旨によるPMD発生装置は、光サーキュレータ、複屈折結晶、複屈折位相キャンセラ、モードミキサ、及び反射鏡を備えて構成される。入力信号光は、光サーキュレータを介して複屈折結晶に入力されPMDが付加されて出力される。この複屈折結晶から出力された出力光は、複屈折位相キャンセラに入力され、この出力光の波長帯域内で直交偏光成分間の位相差が均一となるように位相シフト量が調整されて出力される。複屈折位相キャンセラから出力された出力光は、モードミキサに入力されSOPが可変に制御され、かつSOPがストークス空間で第1複屈折結晶および第2複屈折結晶のPMDベクトルと直交する一つの軸を中心として回転されて出力される。モードミキサら出力された出力光は、反射鏡で反射されて、再びモードミキサ、複屈折位相キャンセラ、複屈折結晶を通過して光サーキュレータを介して出力される。PMD発生装置の動的なDGD動作は、モードミキサのSOP回転により得られる。 The PMD generator according to the second aspect of the present invention includes an optical circulator, a birefringent crystal, a birefringent phase canceller, a mode mixer, and a reflecting mirror. The input signal light is input to the birefringent crystal via the optical circulator, added with PMD, and output. The output light output from the birefringent crystal is input to the birefringence phase canceller, and the phase shift amount is adjusted and output so that the phase difference between the orthogonal polarization components is uniform within the wavelength band of the output light. The The output light output from the birefringence phase canceller is input to the mode mixer, the SOP is variably controlled, and the SOP is one axis orthogonal to the PMD vectors of the first birefringent crystal and the second birefringent crystal in the Stokes space. Is rotated around the center and output. The output light output from the mode mixer is reflected by the reflecting mirror, passes through the mode mixer, the birefringent phase canceller, and the birefringent crystal again, and is output via the optical circulator. The dynamic DGD operation of the PMD generator is obtained by SOP rotation of the mode mixer.
この発明の第3の要旨によるPMD発生装置は、光サーキュレータ、複屈折位相補償差分群遅延発生器(以後、複屈折位相補償DGD発生器ということもある)、モードミキサ、及び反射鏡を備えて構成される。入力信号光は、光サーキュレータを介して複屈折位相補償DGD発生器に入力されPMDが付加されて、この入力信号光の直交する偏光成分の一方の波長に対する位相差がキャンセルされて、この直交する偏光成分の双方が偏光合成され偏光合成信号とされて出力される。この偏光合成信号は、モードミキサに入力されSOPが可変に制御され、かつSOPがストークス空間で第1複屈折結晶および第2複屈折結晶のPMDベクトルと直交する一つの軸を中心として回転されて出力される。モードミキサから出力された出力光は、反射鏡で反射されて、再びモードミキサ、複屈折位相補償DGD発生器を通過して、光サーキュレータを介して出力される。PMD発生装置の動的なDGD動作は、モードミキサのSOP回転により得られる。 A PMD generator according to a third aspect of the present invention includes an optical circulator, a birefringence phase compensation difference group delay generator (hereinafter also referred to as a birefringence phase compensation DGD generator), a mode mixer, and a reflecting mirror. Composed. The input signal light is input to the birefringence phase compensation DGD generator via the optical circulator, PMD is added, and the phase difference with respect to one wavelength of the orthogonal polarization component of the input signal light is canceled, and this orthogonal Both polarization components are combined into a polarization combined signal and output. This polarization composite signal is input to the mode mixer, the SOP is variably controlled, and the SOP is rotated around one axis orthogonal to the PMD vector of the first birefringent crystal and the second birefringent crystal in the Stokes space. Is output. The output light output from the mode mixer is reflected by the reflecting mirror, passes through the mode mixer and the birefringence phase compensation DGD generator again, and is output through the optical circulator. The dynamic DGD operation of the PMD generator is obtained by SOP rotation of the mode mixer.
この発明の第1〜3の要旨によれば、詳細は後述するが、上述の(1)から(3)に示す特性を有するPMD発生装置が実現される。すなわち、広波長帯域にわたって均一なPMDスペクトルの発生が可能であり、及び高速に連続可変にPMD発生させることが可能であるPMD発生装置が実現される。 According to the first to third aspects of the present invention, although described in detail later, a PMD generator having the characteristics shown in the above (1) to (3) is realized. In other words, a PMD generator capable of generating a uniform PMD spectrum over a wide wavelength band and generating PMD continuously and variably at high speed is realized.
また、第1の要旨によれば、入力信号光の高速DGDの可変制御がモードミキサによって容易に実現される。 Further, according to the first aspect, variable control of the high-speed DGD of the input signal light can be easily realized by the mode mixer.
第2の要旨によれば、複屈折結晶を1つだけ用いてPMD発生を実現させているので、外部環境に左右されにくいという効果が得られる。 According to the second aspect, since PMD generation is realized using only one birefringent crystal, an effect of being hardly influenced by the external environment can be obtained.
第3の要旨によれば、第2の要旨のPMD発生装置と同様に、複屈折結晶を1つだけ用いてPMD発生を実現させているので、外部環境に左右されにくいという効果が得られることに加えて、複屈折位相補償DGD発生器を用いることによって、必要とされる部品点数の低減が実現されている。 According to the third aspect, similar to the PMD generator of the second aspect, the PMD generation is realized by using only one birefringent crystal, so that the effect of being hardly influenced by the external environment can be obtained. In addition, by using the birefringence phase compensation DGD generator, the required number of parts can be reduced.
以下、図を参照して、この発明の実施の形態につき説明する。なお、図1〜図4、図10〜図12、図14、及び図15はこの発明に係る一構成例を図示するものであり、この発明が理解できる程度に各構成要素の配置関係などを概略的に示しているに過ぎず、この発明を図示例に限定するものではない。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 4, FIG. 10 to FIG. 12, FIG. 14, and FIG. 15 illustrate one configuration example according to the present invention, and the arrangement relationship of each component is understood to the extent that the present invention can be understood. It is only schematically shown and the present invention is not limited to the illustrated example.
また、以下の説明において、特定の素子および動作条件などを取り上げることがあるが、これら素子および動作条件は好適例の一つに過ぎず、この発明は何らこれらに限定されない。また、ベクトルを表記するに当り、ベクトル量を示す文字の上に矢印を付するかあるいは太字によって示し、ベクトルの大きさそのものを通常の文字を以って表すのが一般的であるが、以下の説明においては、ベクトル量を数式の中で用いる場合を除き、ベクトル量を通常の文字によって示す。 In the following description, specific elements and operating conditions may be taken up. However, these elements and operating conditions are only one preferred example, and the present invention is not limited to these. In addition, when expressing a vector, it is common to add an arrow on the letter indicating the vector quantity or indicate it with bold letters, and the vector size itself is represented with ordinary letters. In the description, the vector quantity is indicated by ordinary characters except when the vector quantity is used in the mathematical expression.
<第1のPMD発生装置>
図1〜図4を参照して、この発明の実施形態の第1のPMD発生装置の構成、その動作、及び得られる効果について説明する。
<First PMD generator>
With reference to FIGS. 1 to 4, the configuration, the operation, and the effects obtained of the first PMD generator according to the embodiment of the present invention will be described.
(構成)
図1は、第1のPMD発生装置の概略的ブロック構成図である。第1のPMD発生装置は、第1複屈折結晶104、モードミキサ105、複屈折位相キャンセラ106、及び第2複屈折結晶107を備えている。
(Constitution)
FIG. 1 is a schematic block diagram of the first PMD generator. The first PMD generator includes a first
図1において、第1複屈折結晶104を「τ1」と表示し、モードミキサ105を「C0」と表示し、複屈折位相キャンセラ106を「C1(f)」と表示し、第2複屈折結晶107を「τ2」と表示してある。
In FIG. 1, the first
入力信号光101が、第1ファイバコリメータ102を介して第1複屈折結晶104に入力され第1のPMDが付加されて出力される。第1複屈折結晶104から出力された出力光は、モードミキサ105に入力されSOPが可変に制御され、かつSOPがストークス空間で第1複屈折結晶および第2複屈折結晶のPMDベクトルと直交する一つの軸を中心として回転されて出力される。モードミキサ105から出力された出力光は、複屈折位相キャンセラ106に入力され、この出力光の波長帯域内で直交偏光成分間の位相差が均一となるように位相シフト量が調整されて出力される。複屈折位相キャンセラ106から出力された出力光は、第2複屈折結晶107に入力されて第2のPMDが付加されて出力され、第2ファイバコリメータ108を介して外部に出力信号光109として出力される。
The
図2は、複屈折位相キャンセラ106の概略的ブロック構成図である。複屈折位相キャンセラ106は、偏光ビームスプリッタ110、第1の1/4波長板111(45度λ/4板)、第2の1/4波長板113(45度λ/4板)、第1反射鏡112、及び微小分散発生器115を備えている。
FIG. 2 is a schematic block diagram of the
モードミキサ105から出力された出力光は、偏光ビームスプリッタ110によって直交する2偏光成分に分離される。
The output light output from the
この分離された一方の偏光成分は第1の1/4波長板111を通過して第1反射鏡112で反射されて再び第1の1/4波長板111を通過して偏光ビームスプリッタ110で反射されて出力される。複屈折位相キャンセラ106から出力された出力光は、第2複屈折結晶107に入力される。
One of the separated polarization components passes through the first quarter-
他方の偏光成分は第2の1/4波長板113を通過し、ファイバコリメータ114を介して微小分散発生器115に入力され、波長ごとに位相シフト量が調整されて出力される。この出力光は、再びファイバコリメータ114を介して第2の1/4波長板113に入力されこれを通過して偏光ビームスプリッタ110を通過して第2複屈折結晶107に入力される。
The other polarization component passes through the second quarter-
微小分散発生器115は、コリメータ鏡116、回折格子117、レンズ118、位相シフタアレイ119、及び第2反射鏡120を備えている。微小分散発生器115に入力された偏光成分は、順次、コリメータ鏡116、回折格子117、レンズ118、位相シフタアレイ119を経て第2反射鏡120で反射される。その後、再び位相シフタアレイ119、レンズ118、回折格子117、コリメータ鏡116を経て出力される。
The
微小分散発生器115は、波長ごとに独立に位相シフト量を調整することが可能である装置であり、例えばオプトクエスト社の可変帯域スペクトルシェーパー等を適宜利用することができる(可変帯域スペクトルシェーパーの技術的詳細な情報は、特開2008-310190号公報等を参照)。微小分散発生器115は、図2に示すように、回折格子117によってスペクトル分光され、スペクトル分光された後に位相シフタアレイ119によって波長ごとに可変的に位相シフト量を変化させることができる構成とされる。微小分散発生器115をマイケルソン干渉計構造の一方の光路に配置することによって、波長ごとにSOPを制御可能な複屈折位相キャンセラ106を構成している。
The
図3は、モードミキサ105の概略的ブロック構成図である。モードミキサ105は、第3の1/4波長板121(45度λ/4板)、偏光回転素子122、及び第4の1/4波長板(-45度λ/4板)123をこの順に配列して備えた構成とされている。
FIG. 3 is a schematic block diagram of the
偏光回転素子122は、外部から電圧を印加することによって直交偏光成分間の位相差を連続的に変化させることが可能とされた素子である。この偏光回転素子122によって、DGDの可変動作が実現される。
The
偏光回転素子122の光学軸は、第1複屈折結晶104及び第2複屈折結晶107の光学軸と同一の方向に向くように設置される。偏光回転素子122を挟んで両側に第3の1/4波長板121(45度λ/4板)と第4の1/4波長板123(-45度λ/4板)とを配置することによって、偏光回転素子122で生じる直交偏光軸間の位相差量に対して、ストークス空間のS3軸を中心にSOPを回転させることができる。なお、第1複屈折結晶104と第2複屈折結晶107のSOP回転の中心軸はストークス空間のS1軸、モードミキサ105で生じる偏光回転の中心軸はストークス空間のS3軸であり、これらS1軸とS3軸とは互いに直交している。
The optical axis of the
偏光回転素子122の動作特性によって、第1のPMD発生装置の動作速度が決定されるので、偏光回転素子122には高速で可変にDGDを発生させることが可能である素子を利用することが好ましい。マイクロ秒領域での動作が可能である偏光回転素子として、例えば、Boston Applied Technology INC.の偏光回転素子(Dynamic Polarization Rotator: http://www.bostonati.com/Products_PRM.html参照)を適宜利用することができる。
Since the operation speed of the first PMD generator is determined by the operation characteristics of the
(動作)
図4を参照して、第1のPMD発生装置の動作について説明する。図4は、第1のPMD発生装置の全体の概略的構成をモードミキサ105、複屈折位相キャンセラ106、及び微小分散発生器115の概略的構成を含めて示すブロック構成図である。
(Operation)
The operation of the first PMD generator will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a block configuration diagram showing a schematic overall configuration of the first PMD generator including the schematic configurations of the
入力信号光101は、第1ファイバコリメータ102を介して、第1複屈折結晶104に入力される。第1複屈折結晶104は、入力信号光101に第1のPMDとして、波長依存性のないPMDベクトルτ1を与える。
The
第1複屈折結晶104から出力された信号光は、モードミキサ105に入力される。モードミキサ105は、入力された信号光のSOPをストークス空間のS3軸を中心として回転させる。モードミキサ105から出力された信号光は、複屈折位相キャンセラ106に入力される。複屈折位相キャンセラ106は、入力された信号光の波長帯域内で直交偏光成分間の位相差が均一となるように位相シフト量を調整する。複屈折位相キャンセラ106から出力された信号光は、第2複屈折結晶107へ入力される。第2複屈折結晶107は、第2のPMDとして、波長依存性のないPMDベクトルτ2を与える。
The signal light output from the first
第1複屈折結晶104のPMDベクトルを(τ1, 0, 0)T、第2複屈折結晶107のPMDベクトルを(τ2, 0, 0)T、第2複屈折結晶107の回転行列をR2、複屈折位相キャンセラ106の回転行列をC1(f)、モードミキサ105の回転行列をC0とすると、それぞれの素子の回転行列は、次のように与えられる。ここで、φは第2複屈折結晶107で生じる複屈折位相であり、φ=2πf|τ2|で与えられる。fは信号光の周波数である。αはモードミキサ105内の偏光回転素子122で生じる直交偏光成分間の位相差である。θは位相シフタアレイ119で生じる位相であり、回折格子117で分光された波長帯域ごとに可変である。
The PMD vector of the first
第2複屈折結晶107と複屈折位相キャンセラ106との回転行列の乗算は、次のように与えられる。
The multiplication of the rotation matrix of the second
ここで、簡単のため、τ=τ1=τ2とすると、第1のPMD発生装置における合計PMDベクトルτallは、PMD連結の法則を用い、次式(1)で与えられる。 Here, for simplicity, assuming that τ = τ 1 = τ 2 , the total PMD vector τ all in the first PMD generator is given by the following equation (1) using the PMD connection law.
ここで、第2複屈折結晶107によって生じる直交偏光成分間の位相差(複屈折位相)φは2πf|τ2|で与えられるが、通常の光通信における適用光信号の波長帯域内のいずれの波長に関しても、φ+θ=(一定値)となるように、複屈折位相キャンセラ106が調整される。
Here, the phase difference (birefringence phase) φ between the orthogonal polarization components generated by the second
PMDベクトルの大きさτallがDGD量を与えるので、偏光回転素子122で生じる位相αに関して、次式(2)に従う波長依存性のない可変PMD動作が実現される。
Since the size tau all the PMD vector gives the DGD amount, with respect to the phase α caused by the
PMDベクトルに波長依存性が生じるのは、複屈折位相φ(=2πf|τ2|)が波長によって異なることに起因する。複屈折位相キャンセラ106は、回転行列R2の波長依存性をキャンセルする構成となっている。微小分散発生器115に対する設定条件は、第1複屈折結晶104及び第2複屈折結晶107で生じるDGD量に依存する。例えば、第1複屈折結晶104あるいは第2複屈折結晶107のDGD量が10 ps(ピコ秒)である場合、その複屈折位相φは100 GHzの周波数遷移で同じSOPとなる。
The wavelength dependency of the PMD vector is caused by the fact that the birefringence phase φ (= 2πf | τ 2 |) differs depending on the wavelength.
以上に説明したことから、第1のPMD発生装置によれば、式(1)に基づくスペクトルのPMDベクトル(広波長帯域において一様なPMDベクトル)が得られ、式(2)に基づく連続可変DGDが発生させられる。 As described above, according to the first PMD generator, a PMD vector of a spectrum based on the equation (1) (a uniform PMD vector in a wide wavelength band) can be obtained, and continuously variable based on the equation (2). DGD is generated.
(効果)
次に、図5〜図8を参照して、第1のPMD発生装置によって得られる効果について、従来の同種のPMD発生装置によって得られる効果と比較して説明する。
(effect)
Next, the effects obtained by the first PMD generator will be described with reference to FIGS. 5 to 8 in comparison with the effects obtained by the conventional PMD generator of the same type.
図5は従来の同種のPMD発生装置の概略的立体構成図である。図5に示すPMD発生装置は、複屈折結晶404の後段にモードミキサ405を配置し、このモードミキサ405からの出力光を反射鏡406で反射させる。以下に示すシミュレーションによるPMDベクトルの計算を行うにあたって、従来の同種のPMD発生装置を構成する複屈折結晶404として、第1のPMD発生装置を構成する第1複屈折結晶104及び第2複屈折結晶107と同じものを用いることとした。またモードミキサ405としてモードミキサ105と同じものを用いることとした。
FIG. 5 is a schematic three-dimensional configuration diagram of a conventional PMD generator of the same type. In the PMD generation device shown in FIG. 5, a
図6に、従来の同種のPMD発生装置によって得られるPMDベクトルの計算例を示す。図7に、回折格子117の分解能が10 GHzよりも十分に高く理想的な第1のPMD発生装置によって得られるPMDベクトルの計算例を示す。また、図8に回折格子117の分解能が10 GHzである第1のPMD発生装置によって得られるPMDベクトルの計算例を示す。図6〜図8に示すそれぞれの計算例は、第1複屈折結晶104及び第2複屈折結晶107のDGD量を10 psとし、偏光回転素子122の位相発生量αをπ/4として計算して得られたものである。
FIG. 6 shows a calculation example of a PMD vector obtained by a conventional PMD generator of the same type. FIG. 7 shows a calculation example of the PMD vector obtained by the ideal first PMD generator in which the resolution of the
図6〜図8のそれぞれの横軸は2πf|τ|の値をラジアン(rad)目盛で示してあり、また、それぞれの縦軸はストークスパラメータ(s1, s2, s3)及びDGDをps単位で目盛って示してある。図6〜図8のそれぞれの横軸は、複屈折結晶で生じる10 psの位相差に対応し、波長帯域を用いた表現では0から2πの範囲が0から100 GHzに対応する。ここで、偏光回転素子122の位相発生量αをπ/4としたため、式(2)で与えられるDGDの値|τall|は18.48 psとなる。
6 to 8, the horizontal axis indicates the value of 2πf | τ | in radians (rad), and the vertical axis indicates the Stokes parameters (s 1 , s 2 , s 3 ) and DGD. Scaled in ps units. Each of the horizontal axes in FIGS. 6 to 8 corresponds to a 10 ps phase difference generated in the birefringent crystal, and in the expression using the wavelength band, the range from 0 to 2π corresponds to 0 to 100 GHz. Here, since the phase generation amount α of the
図6に示すように、従来の同種のPMD発生装置によれば、波長に対して大きくPMDベクトルの方向が回転している。これは、図6において、ストークスパラメータ(s1, s2, s3)の値が大きく変動していることから読み取れる。これに対して、第1のPMD発生装置によれば、波長に対するPMDベクトルの変化の遷移を十分に抑圧可能であり、広波長帯域において均一性の高いPMD発生特性が得られていることが分かる。これは、図7において、ストークスパラメータ(s1, s2, s3)の値が変動しておらず、図8において、ストークスパラメータ(s1, s2, s3)の値が図6におけるほど大きくは変動していないことから理解される。図6〜図8に示すように、回折格子117の分解能を高めるほど、ストークスパラメータ(s1, s2, s3)の値の変動を小さくできる。
As shown in FIG. 6, according to the conventional PMD generator of the same type, the direction of the PMD vector is largely rotated with respect to the wavelength. This can be read from FIG. 6 because the values of the Stokes parameters (s 1 , s 2 , s 3 ) vary greatly. On the other hand, according to the first PMD generator, it can be seen that the transition of the change in the PMD vector with respect to the wavelength can be sufficiently suppressed, and a highly uniform PMD generation characteristic is obtained in a wide wavelength band. . This is because the values of the Stokes parameters (s 1 , s 2 , s 3 ) are not changed in FIG. 7, and the values of the Stokes parameters (s 1 , s 2 , s 3 ) are the same as those in FIG. It is understood that it does not fluctuate as much. As shown in FIGS. 6 to 8, the higher the resolution of the
また、微小分散発生器115に対する条件設定は、1度行えばそれ以後は変更する必要がないため、DGD可変動作は偏光回転素子122への印加電圧の変調のみで実現させることが可能である。
In addition, once the condition setting for the
上述の式(2)から明らかなように、最大DGDから最小DGDにいたるDGD制御に必要とされる偏光回転素子122で発生させるべき位相シフト量の範囲は0〜πradである。図9を参照して、偏光回転素子122で生じる位相差に対して、制御されるDGDの大きさについて説明する。図9の横軸は偏光回転素子122で生じる位相差をラジアン目盛で示してあり、縦軸はDGD量をps単位で目盛って示してある。偏光回転素子122で生じる位相差が0のときのDGDの大きさは20 ps、位相差がπradであるときのDGDの大きさは0 psとなっている。すなわち、偏光回転素子122で発生させるべき位相シフト量が0〜πradの範囲で、最大DGD(20 ps)から最小DGD(0 ps)にいたるDGD制御が実現されている。
As is clear from the above equation (2), the range of the phase shift amount to be generated by the
偏光回転素子122として、マイクロ秒領域での連続位相変化を可能とする素子を利用すれば、マイクロ秒領域での高速可変DGDの発生が可能である。更に、最小DGDから最大DGDへ可変制御に必要な直交偏光成分間の位相差はπであり、それに伴うSOPの変動も十分に小さい。位相シフト量αがπ/4である場合の計算結果を図7〜図9を参照して示したが、αの値に関わらずPMDベクトルの波長広がりは一般的に十分抑圧される。
If an element capable of continuous phase change in the microsecond region is used as the
以上のことから、第1のPMD発生装置によれば、PMD発生装置が具えるべき上述の(1)から(3)に示す特性を実現させることができる。 From the above, according to the first PMD generator, the characteristics shown in the above (1) to (3) to be provided by the PMD generator can be realized.
<第2のPMD発生装置>
図10〜図13を参照して、この発明の実施形態の第2のPMD発生装置の構成、その動作、及び得られる効果について説明する。上述の第1のPMD発生装置と同様の機能を果す素子に対しては同一の符号を付し、その重複する説明を省略することもある。また、上述の第1のPMD発生装置と同様の構成部分については、その動作及び効果について重複する説明を省略する。
<Second PMD generator>
With reference to FIGS. 10 to 13, the configuration of the second PMD generator according to the embodiment of the present invention, the operation thereof, and the obtained effects will be described. Elements having the same functions as those of the first PMD generator described above are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof may be omitted. In addition, regarding the same components as those of the first PMD generation device described above, redundant description of the operations and effects thereof will be omitted.
(構成)
図10は、第2のPMD発生装置の概略的ブロック構成図である。第2のPMD発生装置は、光サーキュレータ202、複屈折結晶204、複屈折位相キャンセラ106、モードミキサ205、及び反射鏡206を備えている。複屈折結晶204は上述の第1のPMD発生装置が具える第1あるいは第2複屈折結晶(104、107)と同様の素子であり、複屈折位相キャンセラ106も上述の第1のPMD発生装置が具える複屈折位相キャンセラと同様の素子である。
(Constitution)
FIG. 10 is a schematic block configuration diagram of the second PMD generator. The second PMD generator includes an
入力信号光201が光サーキュレータ202及びファイバコリメータ203を介して複屈折結晶204に入力されPMDが付加されて複屈折結晶204から出力される。この複屈折結晶204から出力された出力光は、複屈折位相キャンセラ106に入力され、この出力光の波長帯域内で直交偏光成分間の位相差が均一となるように位相シフト量が調整されて出力される。複屈折位相キャンセラ106から出力された出力光は、モードミキサ205に入力されてSOPが可変に制御され、かつSOPがストークス空間で第1複屈折結晶および第2複屈折結晶のPMDベクトルと直交する一つの軸を中心として回転されて出力される。モードミキサ205から出力された出力光は、反射鏡206で反射されて、再びモードミキサ205、複屈折位相キャンセラ106、複屈折結晶204を通過して光サーキュレータ202を介して出力される構成とされている。
The
図10において、複屈折結晶204を「τ1」と表示し、複屈折位相キャンセラ106を「C1(f)」と表示し、モードミキサ205を「C02」と表示してある。
In FIG. 10, the
図11(A)及び(B)を参照して、モードミキサ205の光学軸と複屈折結晶204の光学軸との関係について説明する。図11(A)はモードミキサ205と複屈折結晶204との配置関係を示す図であり、図11(B)はモードミキサ205の方向についての説明に供する図である。
With reference to FIGS. 11A and 11B, the relationship between the optical axis of the
モードミキサ205は、上述の第1のPMD発生装置が具えるモードミキサ105と同様の構成及び機能を有する偏光回転素子が使われている。そして、偏光回転素子122の光学軸は、複屈折結晶204の光学軸に対して45度傾けて配置されている。モードミキサ205をこのように構成することによって、モードミキサ205は、ストークス空間のS2軸を中心にSOPを回転させることができる。なお、複屈折結晶204のSOP回転の中心軸はストークス空間のS1軸、モードミキサ205で生じる偏光回転の中心軸はストークス空間のS2軸であり、これらS1軸とS2軸とは互いに直交している。
The
図12を参照して、第2のPMD発生装置が備える、複屈折位相キャンセラ106、モードミキサ205、微小分散発生器115について説明する。複屈折位相キャンセラ106も上述の第1のPMD発生装置が備える素子と同一構造である。
With reference to FIG. 12, the
複屈折結晶204から出力された出力光は、偏光ビームスプリッタ110によって直交する2偏光成分に分離される。
The output light output from the
一方の偏光成分は、第1の1/4波長板111を通過して第1反射鏡112で反射されて再び第1の1/4波長板111を通過して偏光ビームスプリッタ110で反射されてモードミキサ205に入力されて、このモードミキサ205を出力して反射鏡206で反射されて再びモードミキサ205を通過して偏光ビームスプリッタ110で反射されて第1の1/4波長板111、第1反射鏡112を往復して再び偏光ビームスプリッタ110を通過して複屈折結晶204に入力される。
One polarization component passes through the first quarter-
他方の偏光成分は、第2の1/4波長板113を通過し、ファイバコリメータ114を介して微小分散発生器115に入力されてこの他方の偏光成分の波長ごとに位相シフト量が調整されて出力される。この出力光は、再びファイバコリメータ114を介して、第2の1/4波長板113に入力され、これを通過して偏光ビームスプリッタ110で反射されて複屈折結晶204に入力される構成とされている。
The other polarization component passes through the second
微小分散発生器115は、コリメータ鏡116、回折格子117、レンズ118、位相シフタアレイ119、及び第2反射鏡120を備えている。
The
複屈折結晶204から出力され偏光ビームスプリッタ110によって直交する2偏光成分に分離された他方の偏光成分であって、第2の1/4波長板113を通過した偏光成分は、コリメータ鏡116、回折格子117、レンズ118、位相シフタアレイ119、を順次通過して第2反射鏡120で反射されて、再び位相シフタアレイ119、レンズ118、回折格子117の順に通過してコリメータ鏡116で反射されて、第2の1/4波長板113に戻される構成とされている。
The other polarization component output from the
(動作)
図12を参照して第2のPMD発生装置の動作について説明する。図12は、第2のPMD発生装置の全体の概略的構成をモードミキサ205、複屈折位相キャンセラ106、及び微小分散発生器115の概略的構成を含めて示すブロック構成図である。
(Operation)
The operation of the second PMD generator will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a block diagram showing the overall configuration of the second PMD generator including the schematic configurations of the
入力信号光201は、光サーキュレータ202とファイバコリメータ203を介して、複屈折結晶204に入力され、波長依存性のないPMDベクトルτ1が与えられる。複屈折結晶204から出力された出力光は、複屈折位相キャンセラ106に入力され、波長に対して直交偏光成分間の位相差が等しくなるように調整される。複屈折位相キャンセラ106からの出力光は、モードミキサ205によってそのSOPがストークス空間のS2軸を中心として回転される。モードミキサ205からの出力光は、反射鏡206によって反射され、モードミキサ205、複屈折位相キャンセラ106、複屈折結晶204の経路をたどる。PMDを与えられた出力信号光207は、光サーキュレータ202の出力端から外部に出力される。
The
複屈折結晶204で発生するPMDベクトルと、複屈折位相キャンセラ106を規定する回転行列は、第1のPMD発生装置が備える対応する素子に対するものと同一である。
The PMD vector generated in the
複屈折結晶204の回転行列をR1、モードミキサ205の回転行列をC02とすると、それぞれの回転行列は、次のように与えられる。
When the rotation matrix of the
ここで、φは複屈折結晶204で生じる複屈折位相であり、φ=2πf|τ|と与えられる。fは光の周波数である。αはモードミキサ205内の偏光回転素子で生じる直交偏光成分間の位相差である。第2のPMD発生装置における合計PMDベクトルτallは、PMD連結の法則を用い、次式(3)で与えられる。
Here, φ is a birefringent phase generated in the
ここで、複屈折結晶204によって生じる直交偏光成分間の位相差(複屈折位相)φは2πf|τ|で与えられるが、通常の光通信における適用光信号の波長帯域内のいずれの波長に関しても、φ+θ=(一定値)となるように、複屈折位相キャンセラ106が調整される。
Here, the phase difference (birefringence phase) φ between orthogonal polarization components generated by the
モードミキサ205で生じる位相αに関しては、第2のPMD発生装置が反射型の構成とされていることからモードミキサ205を2回通過するので、第2のPMD発生装置においては、モードミキサ205で生じる位相αに関して、次式(4)に従う波長依存性のない可変PMD動作が実現される。
Regarding the phase α generated in the
(効果)
次に、図13を参照して、第2のPMD発生装置によって得られる効果について説明する。図13に、回折格子117の分解能が10 GHzよりも十分に高く理想的な第2のPMD発生装置によって得られるPMDベクトルの計算例を示す。図13に示す計算例は、複屈折結晶204のDGD量を10 psとし、モードミキサ205の位相発生量αをπ/4として計算して得られたものである。
(effect)
Next, effects obtained by the second PMD generator will be described with reference to FIG. FIG. 13 shows a calculation example of the PMD vector obtained by the ideal second PMD generator whose resolution of the
図13の横軸は2πf|τ|の値をラジアン目盛で示してあり、また縦軸はストークスパラメータ(s1, s2, s3)及びDGDをps単位で目盛って示してある。図13の横軸は、複屈折結晶204で生じる10 psの位相差に対応し、波長帯域を用いた表現では0から2πの範囲が0から100 GHzに対応する。ここで、モードミキサ205で生じる位相発生量αをπ/4としたため、式(4)で与えられるDGDの値|τall|は14.14psとなる。
The horizontal axis of FIG. 13 shows the value of 2πf | τ | in radians, and the vertical axis shows the Stokes parameters (s 1 , s 2 , s 3 ) and DGD in units of ps. The horizontal axis in FIG. 13 corresponds to the 10 ps phase difference generated in the
第2のPMD発生装置によれば、波長に対するPMDベクトルの変化の遷移を十分に抑圧可能であり、広波長帯域において均一性の高いPMD発生特性が得られていることが分かる。これは、図13において、ストークスパラメータ(s1, s2, s3)の値が変動していないことから読み取れる。 According to the second PMD generation device, it can be seen that the transition of the change in the PMD vector with respect to the wavelength can be sufficiently suppressed, and PMD generation characteristics with high uniformity can be obtained in a wide wavelength band. This can be read from FIG. 13 because the values of the Stokes parameters (s 1 , s 2 , s 3 ) do not change.
反射型の構成としても、平坦な波長依存性のないPMDの発生が可能であることが示された。更に、反射型の構成としたことによって複屈折結晶が1つで済み、外部環境の影響を受けにくいという利点がある。αの値は第1のPMD発生装置の場合と比較して半分の値でよく、モードミキサ205を構成する偏光回転素子への印加電圧を低くすることができるという利点もある。
It was shown that a PMD with a flat wavelength dependence can be generated even with a reflective configuration. In addition, the reflection type configuration requires only one birefringent crystal and is not easily affected by the external environment. The value of α may be half that of the first PMD generator, and there is an advantage that the voltage applied to the polarization rotator constituting the
<第3のPMD発生装置>
図14〜図16を参照して、この発明の実施形態の第3のPMD発生装置の構成、その動作、及び得られる効果について説明する。上述の第1及び第2のPMD発生装置と同様の機能を果す素子に対しては同一の符号を付し、その重複する説明を省略することもある。また、上述の第1及び第2のPMD発生装置と同様の構成部分については、その動作及び効果について重複する説明を省略する。
<Third PMD generator>
With reference to FIGS. 14 to 16, the configuration of the third PMD generating apparatus according to the embodiment of the present invention, the operation thereof, and the obtained effects will be described. Elements having the same functions as those of the first and second PMD generators described above may be denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof may be omitted. In addition, regarding the same components as those of the first and second PMD generators described above, redundant description of the operations and effects will be omitted.
図14は、第3のPMD発生装置の概略的ブロック構成図である。第3のPMD発生装置は、光サーキュレータ202、複屈折位相補償DGD発生器305、モードミキサ306、及び反射鏡206を備えている。
FIG. 14 is a schematic block diagram of a third PMD generator. The third PMD generation device includes an
入力信号光301は、光サーキュレータ202を介して複屈折位相補償DGD発生器305に入力されて、PMDが付加されて、この入力信号光の直交する偏光成分の一方の波長に対する位相差をキャンセルされて、この直交する偏光成分の双方が偏光合成され偏光合成信号とされて出力される。
The
偏光合成信号は、モードミキサ306に入力されてSOPが可変に制御され、かつSOPがストークス空間で第1複屈折結晶および第2複屈折結晶のPMDベクトルと直交する一つの軸を中心として回転されて出力される。
The polarization synthesis signal is input to the
モードミキサ306から出力された出力光は、反射鏡206で反射されて、再びモードミキサ306、複屈折位相補償DGD発生器305を通過して、光サーキュレータ202を介して出力される構成とされている。
The output light output from the
図14において、複屈折位相補償DGD発生器305を「τ1&C1(f)」と表示し、モードミキサ306を「C02」と表示してある。
In FIG. 14, the birefringence phase
図15を参照して、第3のPMD発生装置が備える、複屈折位相補償DGD発生器305、モードミキサ306、微小分散発生器115について説明する。
With reference to FIG. 15, the birefringence phase
複屈折位相補償DGD発生器305は、偏光ビームスプリッタ110、第1の1/4波長板111、第2の1/4波長板113、第1反射鏡112、及び微小分散発生器115を備えている。また、微小分散発生器115は、コリメータ鏡116、回折格子117、レンズ118、位相シフタアレイ119、及び第2反射鏡120を備えている。
The birefringence phase
光サーキュレータ202からファイバコリメータ203を介して複屈折位相補償DGD発生器305に入力された入力信号光301は、偏光ビームスプリッタ110によって直交する2偏光成分に分離される。
The
このうち一方の偏光成分は、第1の1/4波長板111を通過して第1反射鏡112で反射されて再び第1の1/4波長板111を通過して偏光ビームスプリッタ110で反射されてモードミキサ306に入力されて、モードミキサ306を出力して反射鏡206で反射されて再びモードミキサ306を通過して偏光ビームスプリッタ110で反射されて第1の1/4波長板111、第1反射鏡112を往復して再び偏光ビームスプリッタ110に入力されてこの偏光ビームスプリッタ110を通過して光サーキュレータ202を介して出力される。
One of the polarization components passes through the first quarter-
他方の偏光成分は、第2の1/4波長板113を通過して微小分散発生器115に入力されてこの他方の偏光成分の波長ごとに位相シフト量が調整されて出力され、この出力光は再び第2の1/4波長板113を通過して偏光ビームスプリッタ110に入力されてこの偏光ビームスプリッタ110で反射される微小分散発生器115に入力された偏光成分は、波長ごとに位相シフト量が調整されて出力される。
The other polarization component passes through the second quarter-
モードミキサ306は、上述の第2のPMD発生装置が備えるモードミキサ205と同一の素子であり、第3の1/4波長板121、偏光回転素子122、及び第4の1/4波長板123をこの順に配列して備えた構成とされている。
The
複屈折位相補償DGD発生器305も、上述の第1及び第2のPMD発生装置が備える複屈折位相キャンセラ106と同一の構成のマイケルソン干渉計型のDGD発生器である。そして、一方の光路の波長に対して位相シフト量を調整可能な微小分散発生器115が配置されている。偏光ビームスプリッタ110から第1反射鏡112間の往復の光路と、偏光ビームスプリッタ110から第2反射鏡120間の往復の光路との光路差から生じる時間差がDGDに相当する。すなわち、ここで生じるDGDが、上述の第1のPMD発生装置が備える第1及び第2の複屈折結晶で発生されるDGDに相当し、及び第2のPMD発生装置が備える複屈折結晶で発生されるDGDに相当する。
The birefringence phase
このDGDにより生じる直交偏光モード間の位相差φは、微小分散発生器115を関与させない場合のPMDベクトルτを用いて、次式(5)で与えられる。ここで、fは信号光の周波数である。
The phase difference φ between orthogonal polarization modes generated by the DGD is given by the following equation (5) using the PMD vector τ when the
また、複屈折位相補償DGD発生器305の回転行列Rcは、次式で与えられる。
The rotation matrix R c of the birefringence phase
(動作)
第3のPMD発生装置の全体の概略的構成を複屈折位相補償DGD発生器305、モードミキサ306、及び微小分散発生器115の概略的構成を含めて示すブロック構成図である図15を参照して、第3のPMD発生装置の動作について説明する。
(Operation)
Refer to FIG. 15, which is a block diagram showing the overall schematic configuration of the third PMD generator including the schematic configurations of the birefringence phase
偏光ビームスプリッタ110によって分離され、第1及び第2偏光成分とされた2つの偏光成分は、再び偏光ビームスプリッタ110で偏波合成されて偏波合成信号として生成される。この偏波合成信号は、モードミキサ306に入力される。モードミキサ306に入力された偏波合成信号は、その偏光軸をストークス空間のS2軸を回転中心としてαだけ回転されて反射鏡206で反射される。そしてこの反射された偏波合成信号は、モードミキサ306を通過して偏光ビームスプリッタ110に入力されて反射され、ファイバコリメータ203及び光サーキュレータ202を介して、最終的に出力信号光307として出力される。
The two polarization components separated into the first and second polarization components by the
第3のPMD発生装置における合計PMDベクトルτallは、PMD連結の法則を用い、次式(6)で与えられる。 The total PMD vector τ all in the third PMD generator is given by the following equation (6) using the PMD connection law.
ここで、直交偏光成分間の位相差(複屈折位相)を、回折格子117の各中心波長において、φ+θ=(一定値)となるように、微小分散発生器115を調整する。
Here, the
モードミキサ306で生じる位相αに関しては、上述の第2のPMD発生装置と同様に、第3のPMD発生装置が反射型の構成とされていることからモードミキサ306を2回通過するので、第3のPMD発生装置においては、モードミキサ306で生じる位相αに関して、次式(7)に従う波長依存性のない可変PMD動作が実現される。
Regarding the phase α generated in the
(効果)
次に、図16を参照して、第3のPMD発生装置によって得られる効果について説明する。図16に、回折格子117の分解能が10 GHzよりも十分に高く理想的な第3のPMD発生装置によって得られるPMDベクトルの計算例を示す。図16に示す計算例は、複屈折位相補償DGD発生器305で生じるDGD量を10 psとし、モードミキサ306の位相発生量αをπ/4として計算して得られたものである。
(effect)
Next, effects obtained by the third PMD generator will be described with reference to FIG. FIG. 16 shows a calculation example of a PMD vector obtained by an ideal third PMD generator whose resolution of the
図16の横軸は2πf|τ|の値をラジアン目盛で示してあり、また縦軸はストークスパラメータ及びDGDをps単位で目盛って示してある。モードミキサ306で生じる位相発生量αをπ/4としたため、式(6)で与えられるDGDの値|τall|は14.14 psとなる。
The horizontal axis of FIG. 16 shows the value of 2πf | τ | in radians, and the vertical axis shows the Stokes parameters and DGD in units of ps. Since the phase generation amount α generated in the
第3のPMD発生装置によれば、波長に対するPMDベクトルの変化の遷移を十分に抑圧可能であり、広波長帯域において均一性の高いPMD発生特性が得られていることが分かる。これは、図16において、ストークスパラメータ(s1, s2, s3)の値が変動していないことから読み取れる。 According to the third PMD generation device, it can be seen that the transition of the change in the PMD vector with respect to the wavelength can be sufficiently suppressed, and PMD generation characteristics with high uniformity can be obtained in a wide wavelength band. This can be read from FIG. 16 because the values of the Stokes parameters (s 1 , s 2 , s 3 ) do not change.
第3のPMD発生装置によれば、上述の第2のPMD発生装置によって得られる格別な効果に加えて、マイケルソン干渉計型の複屈折位相補償DGD発生器でDGD発生部分を実現したことにより、装置の構成に必要とされる部品点数を少なくすることが可能となった。 According to the third PMD generator, in addition to the special effects obtained by the second PMD generator described above, the DGD generator is realized by the birefringence phase compensation DGD generator of the Michelson interferometer type. Therefore, it is possible to reduce the number of parts required for the configuration of the apparatus.
<PMD発生装置の応用例>
第1〜第3のPMD発生装置は、PMDを発生することを主眼とした装置である。これらのPMD発生装置を利用すれば、装置の前段に、入力信号光のSOPを任意に調整するための偏波面コントローラを配置することによってPMD補償装置を形成することができる。
<Application example of PMD generator>
The first to third PMD generation devices are devices whose main purpose is to generate PMD. If these PMD generators are used, a PMD compensation device can be formed by disposing a polarization plane controller for arbitrarily adjusting the SOP of the input signal light in the previous stage of the device.
更に、偏波面コントローラと上述のPMD補償装置とを接続して構成される装置によって、光伝送路のPMDを補償した状態でモードミキサ105、205あるいは306で発生させた位相シフト量を読み取れば、DGDの大きさが、第1のPMD発生装置を利用した場合は次式(8)によって、第2あるいは第3のPMD発生装置を利用した場合は次式(9)によって判断できるので、PMD測定装置としても利用できる。
Further, by reading the phase shift amount generated by the
なお、第1〜第3のPMD発生装置において、モードミキサ105、205あるいは306を構成するに当り偏光回転素子を利用したが、偏光回転素子の代わりに1/2波長板を利用することも可能である。また、第1及び第2のPMD発生装置において利用した複屈折結晶として、偏波保持光ファイバ等の複屈折媒体を利用することも可能である。
In the first to third PMD generators, the polarization rotator is used to configure the
101、201、301:入力信号光
102:第1ファイバコリメータ
104:第1複屈折結晶
105、205、306、405:モードミキサ
106:複屈折位相キャンセラ
107:第2複屈折結晶
108:第2ファイバコリメータ
109、207、307:出力信号光
110:偏光ビームスプリッタ
111:第1の1/4波長板(45度λ/2板)
112:第1反射鏡
113:第2の1/4波長板(45度λ/2板)
114、203:ファイバコリメータ
115:微小分散発生器
116:コリメータ鏡
117:回折格子
118:レンズ
119:位相シフタアレイ
120:第2反射鏡
121:第3の1/4波長板(45度λ/2板)
122:偏光回転素子
123:第4の1/4波長板(-45度λ/2板)
202:光サーキュレータ
204、404:複屈折結晶
206、406:反射鏡
305:複屈折位相補償差分群遅延発生器(複屈折位相補償DGD発生器)
101, 201, 301: Input signal light
102: 1st fiber collimator
104: First birefringent crystal
105, 205, 306, 405: Mode mixer
106: Birefringence phase canceller
107: Second birefringent crystal
108: Second fiber collimator
109, 207, 307: Output signal light
110: Polarizing beam splitter
111: First quarter wave plate (45 degree λ / 2 plate)
112: First reflector
113: Second quarter wave plate (45 degree λ / 2 plate)
114, 203: Fiber collimator
115: Fine dispersion generator
116: Collimator mirror
117: Diffraction grating
118: Lens
119: Phase shifter array
120: Second reflector
121: Third quarter wave plate (45 degree λ / 2 plate)
122: Polarization rotating element
123: Fourth quarter wave plate (-45 degrees λ / 2 plate)
202: Optical circulator
204, 404: Birefringent crystal
206, 406: Reflector
305: Birefringence phase compensation differential group delay generator (birefringence phase compensation DGD generator)
Claims (12)
前記第1複屈折結晶は、入力信号光が入力され第1の偏波モード分散を付加して出力し、
前記モードミキサは、前記第1複屈折結晶から出力された出力光が入力され、偏光状態を可変に制御し、かつ当該偏光状態をストークス空間で前記第1複屈折結晶および前記第2複屈折結晶の偏波モード分散ベクトルと直交する一つの軸を中心として回転して出力し、
前記複屈折位相キャンセラは、該モードミキサから出力された出力光が入力され、当該出力光の波長帯域内で直交偏光成分間の位相差が均一となるように位相シフト量を調整して出力し、
前記第2複屈折結晶は、該複屈折位相キャンセラから出力された出力光が入力されて第2の偏波モード分散を付加して出力する
ことを特徴とする偏波モード分散発生装置。 Comprising a first birefringent crystal, a mode mixer, a birefringent phase canceller, and a second birefringent crystal;
The first birefringent crystal is inputted with input signal light, added with first polarization mode dispersion, and outputted,
The mode mixer receives the output light output from the first birefringent crystal, variably controls the polarization state, and the polarization state in the Stokes space, the first birefringent crystal and the second birefringent crystal Rotate and output around one axis orthogonal to the polarization mode dispersion vector of
The birefringence phase canceller receives the output light output from the mode mixer, and adjusts and outputs the phase shift amount so that the phase difference between the orthogonal polarization components is uniform within the wavelength band of the output light. ,
The polarization mode dispersion generating apparatus, wherein the second birefringent crystal receives the output light output from the birefringence phase canceller, adds the second polarization mode dispersion, and outputs the added light.
偏光ビームスプリッタ、第1の1/4波長板、第2の1/4波長板、第1反射鏡、及び微小分散発生器を備え、
前記偏光ビームスプリッタは、前記モードミキサから出力された出力光を直交する2偏光成分に分離し、
一方の偏光成分は前記第1の1/4波長板を通過して前記第1反射鏡で反射されて再び前記第1の1/4波長板を通過して前記偏光ビームスプリッタで反射されて前記第2複屈折結晶に入力され、
他方の偏光成分は前記第2の1/4波長板を通過して前記微小分散発生器に入力されて当該他方の偏光成分の波長ごとに位相シフト量が調整されて出力され、当該出力光は再び前記第2の1/4波長板を通過して前記偏光ビームスプリッタを通過して前記第2複屈折結晶に入力される構成とされている
ことを特徴とする請求項1に記載の偏波モード分散発生装置。 The birefringence phase canceller is
A polarizing beam splitter, a first 1/4 wavelength plate, a second 1/4 wavelength plate, a first reflecting mirror, and a microdispersion generator,
The polarization beam splitter separates the output light output from the mode mixer into two orthogonally polarized components,
One polarization component passes through the first quarter-wave plate, is reflected by the first reflecting mirror, passes again through the first quarter-wave plate, is reflected by the polarization beam splitter, and is reflected by the polarization beam splitter. Input to the second birefringent crystal,
The other polarization component passes through the second quarter-wave plate and is input to the micro-dispersion generator, the phase shift amount is adjusted for each wavelength of the other polarization component, and the output light is output. 2. The polarization according to claim 1, wherein the polarization is again input to the second birefringent crystal through the second quarter-wave plate, through the polarization beam splitter. Mode dispersion generator.
前記偏光回転素子の光学軸は、前記1複屈折結晶及び前記第2複屈折結晶の光学軸と同一の方向に向くように配置されている
ことを特徴とする請求項1に記載の偏波モード分散発生装置。 The mode mixer is configured to include a third quarter-wave plate, a polarization rotation element, and a fourth quarter-wave plate arranged in this order,
2. The polarization mode according to claim 1, wherein an optical axis of the polarization rotation element is disposed so as to face the same direction as the optical axes of the first birefringent crystal and the second birefringent crystal. Distributed generator.
コリメータ鏡、回折格子、レンズ、位相シフタアレイ、及び第2反射鏡を備え、
前記モードミキサから出力され前記偏光ビームスプリッタによって直交する2偏光成分に分離された他方の偏光成分であって、前記第2の1/4波長板を通過した偏光成分は、前記コリメータ鏡、前記回折格子、前記レンズ、前記シフタアレイ、を順次通過して前記第2反射鏡で反射されて、再び前記位相シフタアレイ、前記レンズ、前記回折格子の順に通過して前記コリメータ鏡で反射されて、前記第2の1/4波長板に戻される構成とされている
ことを特徴とする請求項2に記載の偏波モード分散発生装置。 The fine dispersion generator is
A collimator mirror, a diffraction grating, a lens, a phase shifter array, and a second reflecting mirror,
The other polarization component output from the mode mixer and separated into two orthogonal polarization components by the polarization beam splitter, and the polarization component that has passed through the second quarter-wave plate is the collimator mirror, the diffraction It passes through the grating, the lens, and the shifter array in order and is reflected by the second reflecting mirror, passes again through the phase shifter array, the lens, and the diffraction grating in this order, and is reflected by the collimator mirror, and 3. The polarization mode dispersion generator according to claim 2, wherein the polarization mode dispersion generator is configured to be returned to the ¼ wavelength plate.
入力信号光が前記光サーキュレータを介して前記複屈折結晶に入力され、
該複屈折結晶は、前記入力信号光に偏波モード分散を付加して出力し、
前記複屈折位相キャンセラは、前記複屈折結晶から出力された出力光が入力され、当該出力光の波長帯域内で直交偏光成分間の位相差が均一となるように位相シフト量を調整して出力し、
前記モードミキサは、前記複屈折位相キャンセラから出力された出力光が入力されて、偏光状態を可変に制御し、かつ当該偏光状態をストークス空間で前記第1複屈折結晶および前記第2複屈折結晶の偏波モード分散ベクトルと直交する一つの軸を中心として回転して出力し、
前記モードミキサら出力された出力光は、前記反射鏡で反射されて、再び前記モードミキサ、前記複屈折位相キャンセラ、前記複屈折結晶を通過して前記光サーキュレータを介して出力される構成とされている
ことを特徴とする偏波モード分散発生装置。 An optical circulator, a birefringent crystal, a birefringent phase canceller, a mode mixer, and a reflecting mirror;
Input signal light is input to the birefringent crystal through the optical circulator,
The birefringent crystal adds polarization mode dispersion to the input signal light and outputs it,
The birefringent phase canceller receives the output light output from the birefringent crystal and adjusts the phase shift amount so that the phase difference between the orthogonal polarization components is uniform within the wavelength band of the output light. And
The mode mixer receives the output light output from the birefringence phase canceller, variably controls the polarization state, and the polarization state in the Stokes space, the first birefringent crystal and the second birefringent crystal Rotate and output around one axis orthogonal to the polarization mode dispersion vector of
The output light output from the mode mixer is reflected by the reflecting mirror, and again passes through the mode mixer, the birefringent phase canceller, and the birefringent crystal and is output via the optical circulator. A polarization mode dispersion generator characterized by comprising:
偏光ビームスプリッタ、第1の1/4波長板、第2の1/4波長板、第1反射鏡、及び微小分散発生器を備え、
前記偏光ビームスプリッタは、前記複屈折結晶から出力された出力光を直交する2偏光成分に分離し、
一方の偏光成分は、前記第1の1/4波長板を通過して前記第1反射鏡で反射されて再び前記第1の1/4波長板を通過して前記偏光ビームスプリッタで反射されて前記モードミキサに入力されて、該モードミキサから出力されて前記反射鏡で反射されて再び前記モードミキサを通過して前記偏光ビームスプリッタで反射されて前記第1の1/4波長板、前記第1反射鏡を往復して再び前記偏光ビームスプリッタを通過して前記複屈折結晶に入力され、
他方の偏光成分は、前記第2の1/4波長板を通過して前記微小分散発生器に入力されて当該他方の偏光成分の波長ごとに位相シフト量が調整されて出力され、当該出力光は再び前記第2の1/4波長板を通過して前記偏光ビームスプリッタで反射されて前記複屈折結晶に入力される構成とされている
ことを特徴とする請求項5に記載の偏波モード分散発生装置。 The birefringence phase canceller is
A polarizing beam splitter, a first 1/4 wavelength plate, a second 1/4 wavelength plate, a first reflecting mirror, and a microdispersion generator,
The polarizing beam splitter separates the output light output from the birefringent crystal into two orthogonally polarized components,
One polarization component passes through the first quarter-wave plate, is reflected by the first reflecting mirror, passes again through the first quarter-wave plate, and is reflected by the polarizing beam splitter. Input to the mode mixer, output from the mode mixer, reflected by the reflecting mirror, again passed through the mode mixer and reflected by the polarization beam splitter, and the first quarter-wave plate, the first 1 Reciprocating through the reflecting mirror and passing through the polarizing beam splitter again and input to the birefringent crystal,
The other polarization component passes through the second quarter-wave plate and is input to the microdispersion generator, and the phase shift amount is adjusted and output for each wavelength of the other polarization component. 6. The polarization mode according to claim 5, wherein the polarization mode is configured to pass through the second quarter-wave plate again and be reflected by the polarization beam splitter and input to the birefringent crystal. Distributed generator.
前記偏光回転素子の光学軸は、前記複屈折結晶の光学軸に対して45度傾けて配置されている
ことを特徴とする請求項5に記載の偏波モード分散発生装置。 The mode mixer is configured to include a third quarter-wave plate, a polarization rotation element, and a fourth quarter-wave plate arranged in this order,
6. The polarization mode dispersion generating apparatus according to claim 5, wherein an optical axis of the polarization rotation element is arranged to be inclined by 45 degrees with respect to an optical axis of the birefringent crystal.
コリメータ鏡、回折格子、レンズ、位相シフタアレイ、及び第2反射鏡を備え、
前記複屈折結晶から出力され前記偏光ビームスプリッタによって直交する2偏光成分に分離された前記他方の偏光成分であって、前記第2の1/4波長板を通過した偏光成分は、前記コリメータ鏡、前記回折格子、前記レンズ、前記シフタアレイ、を順次通過して前記第2反射鏡で反射されて、再び前記シフタアレイ、前記レンズ、前記回折格子の順に通過して前記コリメータ鏡で反射されて、前記第2の1/4波長板に戻される構成とされている
ことを特徴とする請求項6に記載の偏波モード分散発生装置。 The fine dispersion generator is
A collimator mirror, a diffraction grating, a lens, a phase shifter array, and a second reflecting mirror,
The other polarization component output from the birefringent crystal and separated into two polarization components orthogonal to each other by the polarization beam splitter, and the polarization component that has passed through the second quarter-wave plate is the collimator mirror, Passing sequentially through the diffraction grating, the lens, and the shifter array, and reflected by the second reflecting mirror, and again passing through the shifter array, the lens, and the diffraction grating, and then reflected by the collimator mirror, 7. The polarization mode dispersion generating apparatus according to claim 6, wherein the polarization mode dispersion generating apparatus is configured to be returned to the two-quarter wavelength plate.
入力信号光が前記光サーキュレータを介して前記複屈折位相補償差分群遅延発生器に入力され、
該複屈折位相補償差分群遅延発生器は、当該入力信号光に偏波モード分散を付加し、当該入力信号光の直交する偏光成分の一方の波長に対する位相差をキャンセルして、当該直交する偏光成分の双方を偏光合成し偏光合成信号として出力し、
前記モードミキサは、該偏光合成信号が入力されて偏光状態を可変に制御し、かつ当該偏光状態をストークス空間で前記第1複屈折結晶および前記第2複屈折結晶の偏波モード分散ベクトルと直交する一つの軸を中心として回転して出力し、
前記モードミキサから出力された出力光は、前記反射鏡で反射されて、再び前記モードミキサ、前記複屈折位相補償差分群遅延発生器を通過して、前記光サーキュレータを介して出力される構成とされている
ことを特徴とする偏波モード分散発生装置。 An optical circulator, a birefringence phase compensation difference group delay generator, a mode mixer, and a reflecting mirror,
Input signal light is input to the birefringence phase compensation difference group delay generator via the optical circulator,
The birefringence phase compensation difference group delay generator adds polarization mode dispersion to the input signal light, cancels a phase difference with respect to one wavelength of orthogonal polarization components of the input signal light, and Both components are combined and output as a combined signal.
The mode mixer receives the polarization composite signal and variably controls the polarization state, and the polarization state is orthogonal to the polarization mode dispersion vector of the first birefringent crystal and the second birefringent crystal in Stokes space. Rotate around one axis to output,
The output light output from the mode mixer is reflected by the reflecting mirror, passes again through the mode mixer and the birefringence phase compensation difference group delay generator, and is output through the optical circulator. A polarization mode dispersion generating device characterized by the above.
偏光ビームスプリッタ、第1の1/4波長板、第2の1/4波長板、第1反射鏡、及び微小分散発生器を備え、
前記偏光ビームスプリッタは、前記光サーキュレータを介して前記入力信号光が入力され、該入力信号光を直交する2偏光成分に分離して出力し、
一方の偏光成分は、前記第1の1/4波長板を通過して前記第1反射鏡で反射されて再び前記第1の1/4波長板を通過して前記偏光ビームスプリッタで反射されて前記モードミキサに入力されて、該モードミキサから出力されて前記反射鏡で反射されて再び前記モードミキサを通過して前記偏光ビームスプリッタで反射されて前記第1の1/4波長板、前記第1反射鏡を往復して再び前記偏光ビームスプリッタを通過して前記光サーキュレータに入力され、
他方の偏光成分は、前記第2の1/4波長板を通過して前記微小分散発生器に入力されて当該他方の偏光成分の波長ごとに位相シフト量が調整されて出力され、当該出力光は再び前記第2の1/4波長板を通過して前記偏光ビームスプリッタで反射されて前記光サーキュレータに入力される構成とされている
ことを特徴とする請求項9に記載の偏波モード分散発生装置。 The birefringence phase compensation difference group delay generator is
A polarizing beam splitter, a first 1/4 wavelength plate, a second 1/4 wavelength plate, a first reflecting mirror, and a microdispersion generator,
The polarization beam splitter is inputted with the input signal light through the optical circulator, and separates the input signal light into two orthogonally polarized components and outputs them,
One polarization component passes through the first quarter-wave plate, is reflected by the first reflecting mirror, passes again through the first quarter-wave plate, and is reflected by the polarizing beam splitter. Input to the mode mixer, output from the mode mixer, reflected by the reflecting mirror, again passed through the mode mixer and reflected by the polarization beam splitter, and the first quarter-wave plate, the first 1 Reciprocating through the reflecting mirror and again passing through the polarizing beam splitter and input to the optical circulator,
The other polarization component passes through the second quarter-wave plate and is input to the microdispersion generator, and the phase shift amount is adjusted and output for each wavelength of the other polarization component. 10. The polarization mode dispersion according to claim 9, wherein the polarization mode dispersion is configured to pass through the second quarter-wave plate again and be reflected by the polarization beam splitter and input to the optical circulator. Generator.
ことを特徴とする請求項9に記載の偏波モード分散発生装置。 10. The mode mixer according to claim 9, wherein the mode mixer includes a third quarter-wave plate, a polarization rotation element, and a fourth quarter-wave plate arranged in this order. Polarization mode dispersion generator.
コリメータ鏡、回折格子、レンズ、位相シフタアレイ、及び第2反射鏡を備え、
前記光サーキュレータから出力された前記入力信号光が前記偏光ビームスプリッタによって直交する2偏光成分に分離された前記他方の偏光成分であって、前記第2の1/4波長板を通過した偏光成分は、前記コリメータ鏡、前記回折格子、前記レンズ、前記シフタアレイ、を順次通過して前記第2反射鏡で反射されて、再び前記シフタアレイ、前記レンズ、前記回折格子の順に通過して前記コリメータ鏡で反射されて、前記第2の1/4波長板に戻される構成とされている
ことを特徴とする請求項10に記載の偏波モード分散発生装置。 The fine dispersion generator is
A collimator mirror, a diffraction grating, a lens, a phase shifter array, and a second reflecting mirror,
The other polarization component in which the input signal light output from the optical circulator is separated into two orthogonal polarization components by the polarization beam splitter, and the polarization component that has passed through the second quarter-wave plate is , Sequentially passing through the collimator mirror, the diffraction grating, the lens, and the shifter array, reflected by the second reflecting mirror, and again passing through the shifter array, the lens, and the diffraction grating in this order and reflecting by the collimator mirror. 11. The polarization mode dispersion generator according to claim 10, wherein the polarization mode dispersion generator is configured to be returned to the second quarter-wave plate.
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