JP2013183400A - 偏波モード分散発生装置及び偏波モード分散の発生方法、並びに偏波モード分散補償装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】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。この出力光は、第1ストークス写像器105に入力されて偏光状態が可変に制御されて出力される。この出力光は、第2複屈折結晶106に入力され第2のPMDが付加されて出力される。この出力光は、第2ストークス写像器107に入力され偏光状態が可変に制御されて出力される。
【選択図】図1
Description
図1〜図7を参照して、この発明の実施形態の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。
図1は、PMD発生装置の概略的ブロック構成図である。PMD発生装置103は、第1複屈折結晶104、第1ストークス写像器105、第2複屈折結晶106、及び第2ストークス写像器107を備えている。
図1を参照して、この発明の実施形態のPMD発生装置の動作について説明する。上述したように、入力信号光101は、第1ファイバコリメータ102を介してPMD発生装置103に入力され、第1複屈折結晶104、第1ストークス写像器105、第2複屈折結晶106、第2ストークス写像器107の順に伝播し、第2ファイバコリメータ108を介して出力信号光109として出力される。
以上説明した様に、この発明のPMD発生装置によれば、広波長帯域(周波数に換算して、f0−(2|τb|)-1〜f0+(2|τb|)-1の帯域)にわたってPMDと、PCDと、DRとを独立に制御を行うことができ、光伝送システムの評価に用いて好適であることが分かる。また、上述のように、等しい構造の2つの複屈折結晶(第1複屈折結晶104及び第2複屈折結晶106)と、等しい構造のストークス写像器(第1ストークス写像器105及び第2ストークス写像器107)とを連結させるだけで形成可能であるので、量産に適する構成となっている。
上述のPMD発生装置によって所望のPMDベクトルを発生させる方法について説明する。ここで、所望のPMDベクトルとして次式(5)で与えられるPMDベクトルを想定する。式(5)において、ベクトル(s1(ω), s2(ω), s3(ω))はその大きさが1に規格化されているものとする。
(1)ステップ1(DGD写像ステップ)
所望のPMDの周波数ごとにDGDを決定するDGDパラメータを第1ストークス写像器105に設定するステップである。具体的には、DGDパラメータδ(ω)を次式(6)で与えられるように、第1ストークス写像器105の第2偏光回転器111に設定する。
周波数ごとに異なっているPMDベクトルをストークス空間のS1-S2平面に集めるステップである。具体的には、第1偏光回転器110に入力される光のSOPを、ストークス空間を規定するS1軸を回転中心とした回転の回転量を与えるDGDに対応する位相差γ(ω)と、第2複屈折結晶106の固有軸周りの回転の回転率を与えるφ(ω)とが、γ(ω)=−φ(ω)で与えられる関係を満たすように、第1偏光回転器110を調整する。
ストークス空間のS1-S2平面に周波数ごとに異なった位置に分布するPMDベクトルをストークス空間のS1軸に集めるステップである。
所望のPMDベクトルのストークス成分に基づいて、第3偏光回転器112で発生するDGDに対応する位相差α(ω)、及び第4偏光回転器113で発生するDGDに対応する位相差β(ω)を確定するステップである。
図13を参照して、この発明の実施形態のPMD補償装置の構成、その動作、及び得られる効果について説明する。
図13は、PMD補償装置の概略的ブロック構成図である。PMD補償装置は、光分岐器301と、PMD発生装置103と、PMDアナライザ302と、演算器303とを備えている。光分岐器301は、入力信号光101を第1入力信号光101-1と第2入力信号光101-2とに2分岐する。PMD発生装置103は、上述のPMD発生装置を使用する。
光伝送路で発生するPMDベクトルが、次式(9)で与えられる場合、このPMDベクトルを補償するには次式(10)で与えられる逆PMDベクトルを、PMD発生装置103で発生させれば、光伝送路で発生するPMDベクトルを等化できる。
図14に、PMD発生装置103で発生した逆PMDベクトルについて説明する。図14の横軸は、周波数をf0−(2|τb|)-1〜f0+(2|τb|)-1の範囲で示し、縦軸はストークスパラメータ(s1, s2, s3)を−2|τb|〜2|τb|の範囲で示し、DGDの大きさを0〜2|τb|の範囲で示している。図14において、破線で示すストークスパラメータ(s1, s2, s3)は、光伝送路で発生したPMDベクトルに対するものであり、白丸、四角形、星印で示すストークスパラメータ(s1, s2, s3)は、PMD発生装置103で発生させた逆PMDベクトルに対するものである。
上述のPMD発生装置では、第1複屈折結晶104及び第2複屈折結晶106として複屈折結晶を用いたが、波長依存性のないPMDベクトルを発生する素子であれば、利用可能である。例えば、偏光面維持光ファイバ、光路長可変型のPMD媒体を用いることが可能である。第1ストークス写像器105と第2ストークス写像器107を構成するにあたっては、直交する偏光回転軸を有する偏光回転素子として、S1軸とS3軸とを中心軸として偏光面を回転させる素子を選択したが、S1軸とS2軸とを中心軸として偏光面を回転させる素子等、任意にストークス写像が実現される素子であれば置き換ええることが可能である。
102:第1ファイバコリメータ
103:PMD発生装置
104:第1複屈折結晶
105:第1ストークス写像器
106:第2複屈折結晶
107:第2ストークス写像器
108:第2ファイバコリメータ
109:出力信号光
110:第1偏光回転器
111:第2偏光回転器
112:第3偏光回転器
113:第4偏光回転器
210:偏光ビームスプリッタ
211:第1の1/4波長板
212:第1反射鏡
213:第2の1/4波長板
214:ファイバコリメータ
215:微小分散発生器
216:コリメータ鏡
217:回折格子
218:レンズ
219:位相シフタアレイ
220:第2反射鏡
221:第3の1/4波長板
222:第4の1/4波長板
302:PMDアナライザ
Claims (10)
- 第1複屈折結晶、第1ストークス写像器、第2複屈折結晶、及び第2ストークス写像器を備え、
前記第1複屈折結晶は、入力信号光が入力されて第1の偏波モード分散を付加して出力し、
前記第1ストークス写像器は、前記第1複屈折結晶から出力された出力光が入力されて偏光状態を波長ごとに可変に制御して出力し、
前記第2複屈折結晶は、前記第1ストークス写像器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し、
前記第2ストークス写像器は、前記第2複屈折結晶から出力された出力光が入力されて偏光状態を波長ごとに可変に制御して出力する
ことを特徴とする偏波モード分散発生装置。 - 前記第1ストークス写像器は、第1偏光回転器と第2偏光回転器とを備え、前記第2ストークス写像器は、第3偏光回転器と第4偏光回転器とを備えており、
前記第1偏光回転器及び前記第3偏光回転器のそれぞれは、偏光状態を、ストークス空間を規定するS1軸を回転中心軸として連続可変的に回転量を調整し、
前記第2偏光回転器及び前記第4偏光回転器のそれぞれは、偏光状態を、ストークス空間を規定するS3軸を回転中心軸として連続可変的に回転量を調整する
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。 - 前記第1偏光回転器は、
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、
前記第1複屈折結晶から出力された出力光が、前記偏光ビームスプリッタへ入力されて直交する2偏光成分に分離され、
該2偏光成分の内の一方の偏光成分は、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偏光回転器に入力され、
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偏光回転器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2に記載の偏波モード分散発生装置。 - 前記第3偏光回転器は、
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、
前記第2複屈折結晶から出力された出力光が、前記偏光ビームスプリッタへ入力されて直交する2偏光成分に分離され、
該2偏光成分の内の一方の偏光成分は、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4偏光回転器に入力され、
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4偏光回転器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2に記載の偏波モード分散発生装置。 - 前記第2偏光回転器は、
第3の1/4波長板、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、微小分散発生器、及び第4の1/4波長板を備え、
前記第1偏光回転器から出力され、前記第3の1/4波長板を通過した出力光が、前記偏光ビームスプリッタへ入力されて直交する2偏光成分に分離され、
該2偏光成分の内の一方の偏光成分は、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4の1/4波長板を通過して前記第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、前記第4の1/4波長板を通過して、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2に記載の偏波モード分散発生装置。 - 前記第4偏光回転器は、
第3の1/4波長板、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、微小分散発生器、及び第4の1/4波長板を備え、
前記第3偏光回転器から出力され、前記第3の1/4波長板を通過した出力光が、前記偏光ビームスプリッタへ入力されて直交する2偏光成分に分離され、
該2偏光成分の内の一方の偏光成分は、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4の1/4波長板を通過して外部に出力され、
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、前記第4の1/4波長板を通過して、外部に出力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。 - 前記微小分散発生器は、
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が、前記コリメータ鏡、前記回折格子、前記レンズ、前記位相シフタアレイ、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3〜6のいずれか一項に記載の偏波モード分散発生装置。 - 請求項1から7のいずれか一項に記載の偏波モード分散発生装置を用いて所望の偏波モード分散を発生させる偏波モード分散の発生方法であって、
周波数ごとに偏光状態を決定する偏光状態パラメータを第1ストークス写像器に設定する第1ステップと、
所望の偏波モード分散の周波数ごとに異なっている偏波モード分散ベクトルをストークス空間のS1-S2平面に集める第2ステップと、
ストークス空間のS1-S2平面に周波数ごとに異なった位置に分布する偏波モード分散ベクトルをストークス空間のS1軸に集める第3ステップと、
所望の偏波モード分散ベクトルのストークス成分を基に、第3偏光回転器で発生する偏光状態に対応する位相差、及び第4偏光回転器で発生する偏光状態に対応する位相差を確定する第4ステップと
を含むことを特徴とする偏波モード分散の発生方法。 - 入力信号光を第1入力信号光と第2入力信号光とに2分岐する光分岐器と、
請求項1〜7のいずれか一項に記載の偏波モード分散発生装置と、
前記第2入力信号光の偏波モード分散ベクトルを測定する偏波モード分散アナライザと、
前記偏波モード分散アナライザによって得られた偏波モード分散ベクトルに基づいて逆偏波モード分散ベクトルを求め、前記偏波モード分散発生装置を制御するための制御パラメータを算出する演算器と
を備え、
前記第1入力信号光を前記偏波モード分散発生装置に入力させ、前記第2入力信号光を前記偏波モード分散アナライザに入力させる構成とされていること
を特徴とする偏波モード分散補償装置。 - 前記偏波モード分散発生装置の第1複屈折結晶の前段に、前記第1複屈折結晶の結晶軸へ入力される入力信号光の偏光状態を任意に調整する偏波面コントローラが更に配置されており、
前記第1入力信号光が該偏波面コントローラに入力され当該偏波面コントローラから出力された出力光が前記偏波モード分散発生装置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補償装置。
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