JP2018169487A - 位相共役光発生装置及び光通信システム、並びに位相共役光発生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ポンプ光に印加する変調信号の位相関係を簡易な構成で好適な状態に調整することができる位相共役光発生装置及び光通信システム、並びに位相共役光発生方法を提供すること。【解決手段】位相共役光発生装置は、第１変調信号によって位相変調された第１ポンプ光を出力する第１ポンプ光源と、第２変調信号によって位相変調された第２ポンプ光を出力する第２ポンプ光源と、試験光を出力する試験光源と、第１ポンプ光と第２ポンプ光と試験光と信号光とが入力されて、信号光の位相共役光と試験位相共役光とを発生させる位相共役光発生部と、試験位相共役光をもとに試験位相共役光の波長変動を示す波長変動信号を発生させる波長変動信号発生部と、波長変動信号をもとに位相誤差情報を含む位相誤差信号を出力する位相誤差検出器と、位相誤差信号をもとに、位相誤差が小さくなるように第１変調信号又は第２変調信号の位相を調整する位相調整手段と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、位相共役光発生装置及び光通信システム、並びに位相共役光発生方法に関する。

光ファイバ通信システムの長距離化、大容量化を行う上で問題となるものとして、伝送路である光ファイバ中を信号光が伝搬する際に発生する信号光の非線形波形歪みがある。非線形波形歪みとは、自己位相変調（ＳＰＭ）などの非線形光学現象による波形の歪みである。

非線形波形歪みを補償する第１の方法として、信号光の受信装置において演算処理を行う方法が提案されている。この方法では、例えば、受信装置において信号光に含まれる信号の演算処理を行う公知のデジタル信号処理装置（ＤＳＰ）が、信号の逆伝搬計算を行って信号光が伝搬中に受けた位相変化を算出し、これを基に非線形波形歪みを補償する。しかしながら、この方法では、計算の負荷によるＤＳＰの消費電力の増加の問題や、計算に要する時間だけ信号処理が遅延するという問題がある。さらに、信号光が波長分割多重（ＷＤＭ）信号光である場合は、チャネル数が増加するにつれて計算の負荷が急激に増大するので、消費電力や遅延の問題が急激に大きくなる。

一方、第２の方法として、信号光の位相共役光を発生させることにより、非線形波形歪みを補償する方法が提案されている。この方法では、信号光を、所定の長さの伝送路を伝搬させた後、位相共役光発生装置において信号光の位相共役光を発生し、位相共役光を、同じ所定の長さ及び同じ光学特性の伝送路を伝搬させる。位相共役光は、時間軸を反転させた信号光のように振る舞うため、伝送路を伝搬中に信号光が受けた非線形波形歪み及び光ファイバの波長分散による波形歪みは、同じ長さ及び同じ光学特性の伝送路を伝搬した位相共役光では補償されることとなる。位相共役光を発生させる方法としては、例えば光ファイバ中で発生する四光波混合（ＦＷＭ）を利用する方法がある。

第２の方法では、消費電力や遅延の問題は発生せず、かつＷＤＭ信号光の各チャネルの位相共役光を一括して発生させることができる。また、信号光が伝搬する伝送路の長さ及び光学特性と位相共役光が伝搬する伝送路の長さ及び光学特性とが完全に等しく無い場合でも、位相共役光に残留する波形歪みの量は、第１の方法のみを採用した場合よりも大幅に小さくなる。したがって、この残留分の波形歪みをＤＳＰで補償する方法を併用する場合にも、消費電力や遅延は著しく少なくなる。

ＦＷＭを利用して位相共役光を発生させる場合、互いに波長が異なる２つのポンプ光を用いる技術が開示されている。また、誘導ブリュアン散乱（ＳＢＳ）を抑制するために、ポンプ光を位相変調する技術も開示されている（非特許文献１〜３）。

Min-Chen Ho, et al., JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, VOL.20, NO.3, MARCH 2002 pp.469 Mark Pelusi, et al., OFC 2015, M2E.3 Hung Nguyen Tan, et al., JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, VOL.34, NO.13, JULY 1, 2016, pp.3194

２つのポンプ光を位相変調する場合、位相共役光がポンプ光の位相変調の影響を受けて位相変調されないようにするには、各ポンプ光に印加する２つの変調信号の位相を互いに逆位相にする必要がある。

しかしながら、従来技術では、２つの変調信号を互いに逆位相になるように調整することは困難であった。例えば、非特許文献１では、発生した位相共役光を局部発振光と干渉させ、発生したビート信号の波形を、技術者が電気スペクトラムアナライザで観測しながら２つの変調信号が互いに逆位相となるように調整している。また、非特許文献２では、技術者が位相共役光を、分解能が５ＭＨｚという超高分解能の光スペクトラムアナライザで観測しながら２つの変調信号が互いに逆位相となるように調整している。また、非特許文献３では、技術者が位相共役光のコンスタレーションをデジタルコヒーレントレシーバで観測しながら、２つの変調信号が互いに逆位相となるように調整している。このように、従来技術では、２つの変調信号を高精度に逆位相とするために、高度の知識、技量を有する技術者が高価又は操作に高度の技量が必要な装置を用いて調整している。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ポンプ光に印加する変調信号の位相関係を簡易な構成で好適な状態に調整することができる位相共役光発生装置及び光通信システム、並びに位相共役光発生方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る位相共役光発生装置は、第１変調信号によって位相変調された第１ポンプ光を出力する第１ポンプ光源と、第２変調信号によって位相変調された第２ポンプ光を出力する第２ポンプ光源と、試験光を出力する試験光源と、前記第１ポンプ光と、前記第２ポンプ光と、前記試験光と、信号光とが入力されて、前記信号光の位相共役光と前記試験光の位相共役光である試験位相共役光とを発生させる位相共役光発生部と、前記試験位相共役光をもとに前記試験位相共役光の波長変動を示す波長変動信号を発生させる波長変動信号発生部と、前記波長変動信号をもとに、前記第１ポンプ光の位相変調と前記第２ポンプ光の位相変調との間の位相誤差の情報を含む位相誤差信号を出力する位相誤差検出器と、前記位相誤差信号をもとに、前記位相誤差が小さくなるように前記第１変調信号又は前記第２変調信号の位相を調整する位相調整手段と、を備えることを特徴とする。

本発明の一態様に係る位相共役光発生装置は、前記位相共役光発生部は、前記位相共役光と前記試験位相共役光とが発生する光ファイバを備えることを特徴とする。

本発明の一態様に係る位相共役光発生装置は、前記第１ポンプ光の光周波数と前記第２ポンプ光の光周波数との平均光周波数が、前記光ファイバのゼロ分散光周波数から１ＴＨｚの範囲にあることを特徴とする。

本発明の一態様に係る位相共役光発生装置は、前記試験光の波長は、前記信号光の波長と前記位相共役光の波長との間の波長に設定されていることを特徴とする。

本発明の一態様に係る位相共役光発生装置は、前記波長変動信号発生部は、前記試験位相共役光の波長変動範囲において透過率スペクトルが波長に対して単調に変化しており、前記試験位相共役光が入力される光フィルタと、前記光フィルタを透過した前記試験位相共役光を受光してその受光強度に応じた量の電流を前記波長変動信号として出力する受光器とを備えることを特徴とする。

本発明の一態様に係る位相共役光発生装置は、前記光フィルタは、バンドパスフィルタであることを特徴とする。

本発明の一態様に係る位相共役光発生装置は、前記光フィルタは、エタロンフィルタであることを特徴とする。

本発明の一態様に係る位相共役光発生装置は、前記光フィルタは、アレイ導波路回折格子を備えることを特徴とする。

本発明の一態様に係る位相共役光発生装置は、前記波長変動信号発生部は、前記試験位相共役光と局部発振光とを干渉させて２つの干渉光を発生させる光干渉計と、前記２つの干渉光を受光してその受光強度の差分を変位信号として出力する受光器と、前記変位信号を信号処理して前記波長変動信号を出力する信号処理器とを備えることを特徴とする。

本発明の一態様に係る位相共役光発生装置は、前記位相誤差検出器は、前記第１変調信号又は前記第２変調信号と同一の振幅及び周波数を有する基準信号と、前記波長変動信号と、を乗算し、前記位相誤差信号を出力するＲＦミキサを備えることを特徴とする。

本発明の一態様に係る位相共役光発生装置は、前記位相誤差検出器は、前記波長変動信号を２つに分離してＩ信号とＱ信号とを生成し、前記Ｉ信号と前記Ｑ信号とのそれぞれと、前記第１変調信号又は前記第２変調信号と同一の振幅及び周波数を有する基準信号と、を乗算し、前記位相誤差信号を出力するＲＦ−ＩＱミキサを備えることを特徴とする。

本発明の一態様に係る位相共役光発生装置は、前記位相調整手段は、電圧制御発振器であることを特徴とする。

本発明の一態様に係る位相共役光発生装置は、前記位相誤差信号が入力されて、該位相誤差信号のＤＣ成分を前記位相調整手段に出力するループフィルタを備えることを特徴とする。

本発明の一態様に係る光通信システムは、前記位相共役光発生装置と、前記信号光を出力する送信装置と、前記信号光の位相共役光の入力を受け付ける受信装置と、前記信号光を前記位相共役光発生装置に入力させるように前記送信装置と前記位相共役光発生装置とを接続する第１伝送路と、前記信号光の位相共役光を前記受信装置に入力させるように前記位相共役光発生装置と前記受信装置とを接続する第２伝送路と、を備えることを特徴とする。

本発明の一態様に係る位相共役光発生方法は、第１変調信号によって位相変調された第１ポンプ光と、第２変調信号によって位相変調された第２ポンプ光と、試験光と、信号光とによって、前記信号光の位相共役光と前記試験光の位相共役光である試験位相共役光とを発生させ、前記試験位相共役光をもとに前記試験位相共役光の波長変動を示す波長変動信号を発生させ、前記波長変動信号をもとに、前記第１ポンプ光の位相変調と前記第２ポンプ光の位相変調との間の位相誤差の情報を含む位相誤差信号を出力し、前記位相誤差信号をもとに、前記位相誤差が小さくなるように前記第１変調信号又は前記第２変調信号の位相を調整する、ことを含むことを特徴とする。

本発明によれば、位相共役光発生装置において、簡易な構成でポンプ光に印加する変調信号の位相を好適な状態に調整することができるという効果を奏する。

図１は、実施形態１に係る位相共役光発生装置の模式的なブロック構成図である。 図２は、第１ポンプ光源の一例の模式的な構成図である。 図３は、位相共役光発生部の一例の模式的な構成図である。 図４は、第１ポンプ光の波長、第２ポンプ光の波長、信号光の波長帯域、信号光の位相共役光の波長帯域、試験光の波長及び試験光の位相共役光の波長の配置の一例を示す図である。 図５は、波長変動信号発生部の一例を説明する図である。 図６は、位相誤差検出器の一例の模式的な構成図である。 図７は、光フィルタがエタロンフィルタである場合を説明する図である。 図８は、波長変動信号発生部の他の一例を説明する図である。 図９は、波長変動信号発生部のさらに他の一例の模式的な構成図である。 図１０は、位相誤差検出器の他の一例を説明する図である。 図１１は、実施形態２に係る位相共役光発生装置の模式的な構成図である。 図１２は、ラグ・リードフィルタの一例のボード線図である。 図１３は、実施形態３に係る位相共役光発生装置の模式的な構成図である。 図１４は、実施形態４に係る位相共役光発生装置の模式的な構成図である。 図１５は、実施形態５に係る光通信システムの模式的な構成図である。

以下に、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、各図面において、同一又は対応する構成要素には適宜同一の符号を付している。

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る位相共役光発生装置の模式的なブロック構成図である。位相共役光発生装置１００は、第１ポンプ光源１と、第２ポンプ光源２と、偏波ビーム合成器（ＰＢＣ）３と、試験光源４と、位相共役光発生部５と、波長変動信号発生部６と、位相誤差検出器７と、ループフィルタ８と、位相調整手段としての位相調整器９と、ＲＦ（Radio Frequency）信号源１０と、を備えている。なお、図１において実線の矢印は光を示しており、光の経路は光ファイバや空間光学系等で構成されている。破線の矢印は電気信号を示しており、電気信号の経路は高周波信号線等で構成されている。

第１ポンプ光源１は、第１ポンプ光ＰＬ１を出力する。第１ポンプ光ＰＬ１は、ＲＦ信号源１０から出力された正弦波のＲＦ信号である第１変調信号ＭＳ１によって位相変調された、直線偏波の光である。第２ポンプ光源２は、正弦波の第２変調信号ＭＳ２によって位相変調された、直線偏波の第２ポンプ光ＰＬ２を出力する。第２ポンプ光ＰＬ２の波長は第１ポンプ光ＰＬ１の波長とは異なる。第２変調信号ＭＳ２は、ＲＦ信号源１０から出力された第１変調信号ＭＳ１が、位相調整器９によって、第１変調信号ＭＳ１と逆位相（すなわち、１８０度の位相差）になるように位相を調整された変調信号である。したがって、第１変調信号ＭＳ１と第２変調信号ＭＳ２とは、同一の振幅及び周波数を有する。また、ＲＦ信号源１０は、第１変調信号ＭＳ１と同一の振幅及び周波数を有するＲＦ信号である基準信号ＲＳを出力する。ＲＦ信号源１０が出力する各ＲＦ信号の周波数は、２０ＭＨｚよりも大きい周波数で、１００ＭＨｚから１ＧＨｚの間の周波数が望ましいが、これに限られない。

図２は、第１ポンプ光源１の一例の模式的な構成図である。第１ポンプ光源１は、単一縦モードの連続波（ＣＷ）のレーザ光を出力するＣＷ光源１ａと、位相変調器１ｂと、光増幅器１ｃとを備える。ＣＷ光源１ａは、半導体レーザ素子や外部共振器を備えたレーザなどを備えており、直線偏波のレーザ光を出力するために、偏波保持光ファイバを出力光ファイバとして備える。位相変調器１ｂは、例えばＬＮ変調器であり、第１変調信号ＭＳ１によって駆動され、ＣＷ光源１ａから出力されたレーザ光を位相変調する。第１変調信号ＭＳ１の電圧振幅は、位相変調器１ｂの半波長電圧（Ｖπ）よりも大きいことが望ましい。光増幅器１ｃは、位相変調器１ｂによって位相変調されたレーザ光を光増幅し、第１ポンプ光ＰＬ１を出力する。光増幅器１ｃは、ラマン光増幅器、パラメトリック光増幅器、エルビウム添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）、エルビウム−イッテルビウム添加光ファイバ増幅器（ＥＹＤＦＡ）などの光ファイバ増幅器である。光増幅器１ｃの光出力は２０ｄＢｍ以上が好ましく、３０ｄＢｍ以上がより好ましい。なお、第２ポンプ光源２も図２と同様の構成とできる。

図１に戻って、偏波ビーム合成器３は、第１ポンプ光ＰＬ１と第２ポンプ光ＰＬ２とを偏波合成し、ポンプ光ＰＬとして位相共役光発生部５に出力する。この時、第１ポンプ光ＰＬ１と第２ポンプ光ＰＬ２の偏波は互いに直交している。試験光源４は、試験光ＴＬを位相共役光発生部５に出力する。試験光源４は、半導体レーザ素子などの、単一縦モードのＣＷレーザ光を出力する光源である。

位相共役光発生部５は、第１ポンプ光ＰＬ１と、第２ポンプ光ＰＬ２と、試験光ＴＬと、信号光ＳＬとが入力されて、第１ポンプ光ＰＬ１と第２ポンプ光ＰＬ２とによって、信号光ＳＬの位相共役光ＰＣＬと、試験光ＴＬの位相共役光である試験位相共役光ＴＰＣＬと、を、アイドラ光として発生させる。ここで、信号光ＳＬは、本実施形態１では多チャネルのＷＤＭ信号光であるが、１チャネルの信号光でもよい。また、信号光ＳＬがＷＤＭ信号光であるので、位相共役光ＰＣＬもＷＤＭ光となる。

図３は、位相共役光発生部５の一例の模式的な構成図である。位相共役光発生部５は波長合分波器であるＷＤＭカプラ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄと、高非線形光ファイバ（ＨＮＬＦ）５ｅとを備えている。ＷＤＭカプラ５ａは信号光ＳＬと試験光ＴＬとを合波してＷＤＭカプラ５ｂに出力する。ＷＤＭカプラ５ｂは信号光ＳＬと試験光ＴＬとポンプ光ＰＬとを合波して高非線形光ファイバ５ｅに出力する。なお、信号光ＳＬと試験光ＴＬとポンプ光ＰＬとの合波の順序や合波するための合波器の構成は図３のものには限定されない。

高非線形光ファイバ５ｅは、第１ポンプ光ＰＬ１と第２ポンプ光ＰＬ２が入力されると、ＦＷＭ（Four Wave Mixing）により、位相共役光ＰＣＬと、試験位相共役光ＴＰＣＬと、を発生させる。高非線形光ファイバ５ｅは、非線形定数が１０[１／Ｗ／ｋｍ]以上であることが好ましく、ゼロ分散波長が１５３０ｎｍ〜１６２０ｎｍの範囲内にあることが好ましい。また、高非線形光ファイバ５ｅは、４次の波長分散(β４)はできる限りゼロに近く、例えば絶対値が１０^−４［ｐｓ^４／ｋｍ］よりも小さい方が、広帯域で位相共役光を発生できるので好ましい。また、高非線形光ファイバ５ｅの長さは、１０ｍ〜１０００ｍであり、典型的には２００〜８００ｍである。

なお、第１ポンプ光源１、第２ポンプ光源２は、位相変調されていることによってそのスペクトル幅が広げられており、高非線形光ファイバ５ｅにおいて第１ポンプ光源１、第２ポンプ光源２に起因するＳＢＳの発生は抑制される。その結果、第１ポンプ光源１、第２ポンプ光源２の光強度に対する位相共役光の発生効率を、位相変調をしない場合より高くすることができる。

図４は、第１ポンプ光ＰＬ１の波長、第２ポンプ光ＰＬ２の波長、信号光ＳＬの波長帯域、位相共役光ＰＣＬの波長帯域、試験光ＴＬの波長及び試験位相共役光ＴＰＣＬの波長の配置の一例を示す図である。本実施形態１では、第２ポンプ光ＰＬ２の波長を第１ポンプ光ＰＬ１の波長よりも長くする。信号光ＳＬは図示した波長帯域ＷＢ１に含まれている。本実施形態１では、この波長帯域ＷＢ１を基準として、以下の第１及び第２の条件を満たすように第１ポンプ光ＰＬ１の波長、第２ポンプ光ＰＬ２の波長及び高非線形光ファイバ５ｅのゼロ分散波長を設定している。

第１の条件として、第１ポンプ光ＰＬ１の波長を周波数で表したもの（以下、光周波数とする）と第２ポンプ光ＰＬ２の光周波数との平均光周波数が、高非線形光ファイバ５ｅのゼロ分散光周波数（ゼロ分散波長を周波数で表したもの）から１ＴＨｚの範囲にあるようにする。これにより、ポンプ光ＰＬと信号光ＳＬと位相共役光ＰＣＬとで伝搬定数の関係が位相整合条件に近くなり、位相共役光の発生効率ＰＣＬが高くなる。さらに、第２の条件として、波長帯域ＷＢ１が、第１ポンプ光ＰＬ１と第２ポンプ光ＰＬ２との間であって、２つのポンプ光の平均波長よりも短波長側に配置されるようにする。これにより、信号光ＳＬの位相共役光ＰＣＬは、波長帯域ＷＢ２内に発生する。波長帯域ＷＢ２は、第１ポンプ光ＰＬ１と第２ポンプ光ＰＬ２との間であって、２つのポンプ光の平均波長よりも長波長側に位置する。具体的には、第１ポンプ光ＰＬ１の光周波数をｆｐ１、第２ポンプ光ＰＬ２の光周波数をｆｐ２、信号光ＳＬのうちの或るチャネルの光周波数をｆｓとし、当該チャネルに対応する位相共役光ＰＣＬのチャネルの光周波数をｆｃとすると、下記式が成り立つ。
ｆｃ＝ｆｐ１＋ｆｐ２−ｆｓ

また、信号光ＳＬがＣバンド（約１５３０ｎｍ〜約１５６５ｎｍ）内のどの波長であっても位相共役光ＰＣＬをＬバンド（約１５６５ｎｍ〜約１６００ｎｍ）に発生させるためには、上述した平均光周波数が１９１．５５〜１９１．６０ＴＨｚ（１５６５ｎｍ）となるように２つのポンプ光の光周波数を設定しつつ、第１ポンプ光ＰＬ１の波長を１５３０ｎｍよりも短く設定する。第１ポンプ光ＰＬ１の波長を１５３０ｎｍよりも短く設定する場合、第１ポンプ光ＰＬ１はラマン光増幅器やパラメトリック光増幅器を用いて光増幅できるので、図２の光増幅器１ｃとしてこれらの光増幅器を使用できる。また、第２ポンプ光ＰＬ２の波長は１６００ｎｍよりも長く設定するが、ＥＤＦＡやＥＹＤＦＡを用いて光増幅できる。

また、上述した平均光周波数が１９１．５５〜１９１．６０ＴＨｚ（１５６５ｎｍ）となるように２つのポンプ光の光周波数を設定しつつ、第１ポンプ光ＰＬ１の波長を１５３０ｎｍと１５４５ｎｍとの間に設定してもよい。これにより、Ｃバンド内で第１ポンプ光ＰＬ１より長い波長の信号光ＳＬについて、その位相共役光ＰＣＬをＬバンドに発生させることができる。第１ポンプ光ＰＬ１の波長を１５３０ｎｍと１５４５ｎｍとの間に設定する場合、第１ポンプ光ＰＬ１はＥＤＦＡやＥＹＤＦＡを用いて光増幅できるので、図２の光増幅器１ｃとしてこれらの光増幅器を使用できる。また、第２ポンプ光ＰＬ２の波長は１５８５ｎｍと１６００ｎｍとの間に設定するが、ＥＤＦＡやＥＹＤＦＡを用いて光増幅できる。

なお、本実施形態１では、信号光ＳＬが波長帯域ＷＢ１に含まれ、位相共役光ＰＣＬが波長帯域ＷＢ２内に発生するようにしているが、信号光ＳＬが波長帯域ＷＢ２に含まれるように第１ポンプ光ＰＬ１の波長及び第２ポンプ光ＰＬ２の波長を設定し、位相共役光ＰＣＬが波長帯域ＷＢ１内に発生するようにしてもよい。

つぎに、試験光ＴＬの波長については、本実施形態１では、波長帯域ＷＢ１と波長帯域ＷＢ２との間であって、試験位相共役光ＴＰＣＬが波長帯域ＷＢ２とは重ならないような波長に設定する。ただし、試験光ＴＬの波長については、試験光ＴＬ及び試験位相共役光ＴＰＣＬが波長帯域ＷＢ１又は波長帯域ＷＢ２に重ならない波長であれば、特に限定されない。

第１ポンプ光ＰＬ１は、第１変調信号ＭＳ１によって位相変調されているため、矢印Ａｒ１に示すようにその波長が時間的に変動する。第２ポンプ光ＰＬ２は第２変調信号ＭＳ２によって位相変調されているため、矢印Ａｒ２に示すようにその波長が、第１ポンプ光ＰＬ１の波長とは逆位相かつ同じ振幅で時間的に変動する。但し、実際には第１ポンプ光ＰＬ１の位相変調と第２ポンプ光ＰＬ２の位相変調との間の位相差には１８０度から誤差（位相誤差）が生じる場合がある。位相誤差が生じている場合、位相共役光ＰＣＬ及び試験位相共役光ＴＰＣＬは位相誤差の分だけ位相変調される。図４では位相誤差による試験位相共役光ＴＰＣＬの波長変動を矢印Ａｒ３で表している。

図３に戻って、ＷＤＭカプラ５ｃは、第１のポートから位相共役光ＰＣＬと試験位相共役光ＴＰＣＬとをＷＤＭカプラ５ｄに出力するとともに、第２のポートから信号光ＳＬとポンプ光ＰＬとを出力する。信号光ＳＬとポンプ光ＰＬとは公知の光処理器によって処理される。このような光処理器は、例えば光を吸収してそのエネルギーを熱に変換し、変換した熱を放熱する機能を有するものである。ＷＤＭカプラ５ｄは、第１のポートから位相共役光ＰＣＬを出力するとともに、第２のポートから試験位相共役光ＴＰＣＬを出力する。なお、位相共役光ＰＣＬと試験位相共役光ＴＰＣＬと信号光ＳＬとポンプ光ＰＬとの分波の順序や分波するための合分波器の構成は図３のものには限定されない。

図１に戻って、波長変動信号発生部６は、試験位相共役光ＴＰＣＬが入力されて、入力された試験位相共役光ＴＰＣＬをもとに試験位相共役光ＴＰＣＬの波長変動を示す波長変動信号ＷＶＳを発生させる。

図５は、波長変動信号発生部６の一例を説明する図である。図５（ａ）に示すように、波長変動信号発生部６は、光フィルタ６ａと受光器６ｂとを備える。光フィルタ６ａは、本実施形態１ではバンドパスフィルタである。光フィルタ６ａは、図５（ｂ）に示すように、矢印Ａｒ３で示す試験位相共役光ＴＰＣＬの波長変動範囲において、透過率スペクトルが波長に対して単調に減少している特性を有する。光フィルタ６ａは、入力された試験位相共役光ＴＰＣＬを透過するが、透過後の試験位相共役光ＴＰＣＬの光強度は、変動する波長に応じて変動する。したがって、光フィルタ６ａは、試験位相共役光ＴＰＣＬの波長変動を強度変動に変換するように機能する。なお、光フィルタ６ａの透過率スペクトルと試験位相共役光ＴＰＣＬの波長変動範囲との関係は図５（ｂ）に示すものに限られない。例えば、試験位相共役光ＴＰＣＬの波長変動範囲が光フィルタ６ａの透過中心波長よりも短波長側になるようにして、波長変動範囲において透過率スペクトルが波長に対して単調に増加するようにしてもよい。

受光器６ｂは、光フィルタ６ａを透過した試験位相共役光ＴＰＣＬを受光してその受光強度に応じた量の電流を出力する。光フィルタ６ａが試験位相共役光ＴＰＣＬの波長変動を強度変動に変換するため、受光器６ｂが出力する電流は、試験位相共役光ＴＰＣＬの波長変動を示す波長変動信号ＷＶＳとなる。例えば、光フィルタ６ａの透過率スペクトルと試験位相共役光ＴＰＣＬの波長変動範囲との関係が図５（ｂ）に示す関係の場合、試験位相共役光ＴＰＣＬの波長が長波長側に変動すると、光フィルタ６ａの透過率は低下するので、透過した試験位相共役光ＴＰＣＬの強度も低下する。その結果、波長変動信号ＷＶＳの電流値も低下する。同様に、試験位相共役光ＴＰＣＬの波長が短波長側に変動すると、波長変動信号ＷＶＳの電流値は増加する。なお、光フィルタ６ａの透過帯域（半値全幅）は０．１ｎｍから１０ｎｍの範囲が好ましい。透過帯域が小さいほど、波長に対する透過率スペクトルの傾きが急峻なので、波長変動に対する強度変動が大きく、波長変動の検知感度を向上させることができる。

図６は、位相誤差検出器７の一例の模式的な構成図である。位相誤差検出器７は、ＲＦミキサ７ａを備える。位相誤差検出器７は、波長変動信号ＷＶＳをもとに、第１ポンプ光ＰＬ１の位相変調と第２ポンプ光ＰＬ２の位相変調との間の位相誤差の情報を含む位相誤差信号ＰＥＳ１を出力する。具体的には、位相誤差検出器７では、波長変動信号ＷＶＳとＲＦ信号源１０からの基準信号ＲＳとがＲＦミキサ７ａに入力される。ＲＦミキサ７ａは、波長変動信号ＷＶＳと基準信号ＲＳを乗算し、その位相差に応じて電圧値が変化する電気信号を出力する。

波長変動信号ＷＶＳと基準信号ＲＳとの位相差は、第１ポンプ光ＰＬ１と第２ポンプ光ＰＬ２との間の位相差に生じている位相誤差（１８０度の位相差に対する誤差）と、位相共役光発生部５や波長変動信号発生部６で発生した位相遅れ（例えば、高非線形光ファイバ５ｅやＷＤＭカプラ５ａ〜５ｄ等のポートを構成するファイバ等の伝搬により発生する位相遅れ）とを含むものである。したがって、この位相差に応じて電圧値が変化する電気信号は位相誤差の情報を含む電気信号であるので、以下では位相誤差信号ＰＥＳ１とする。例えば、ローパスフィルタもしくはラグ・リードフィルタであるループフィルタ８は、位相誤差信号ＰＥＳ１のうち、フィルタにより決まるループ帯域以下のＤＣ成分を含む低周波成分を位相誤差信号ＰＥＳ２として出力する。

図１に戻って、位相調整器９は、位相誤差信号ＰＥＳ２が入力され、位相誤差が小さくなるように第２変調信号ＭＳ２の位相を自動的に調整する機能を有する。例えば、位相調整器９は、位相誤差が予め設定された許容値（例えば、３．６度）以下に小さくなるように、好ましくはゼロになるように第２変調信号ＭＳ２の位相を調整する。位相誤差が小さくなるように位相を調整された第２変調信号ＭＳ２は、第２ポンプ光ＰＬ２を位相変調する。なお、本実施形態１では、位相調整器９は、第２変調信号ＭＳ２の位相を調整するように配置されているが、第１変調信号ＭＳ１の位相を調整するように配置されていてもよい。

上記のような構成とされた位相共役光発生装置１００では、試験位相共役光ＴＰＣＬに発生する位相誤差に伴う波長変動を検出し、この波長変動から位相誤差の情報を含む位相誤差信号ＰＥＳ１、ＰＥＳ２を生成し、位相誤差信号ＰＥＳ２を位相調整器９に負帰還させ、位相調整器９が、位相誤差が小さくなるように第２変調信号ＭＳ２の位相を自動的に調整する。これにより、簡易な構成で各ポンプ光に印加する各変調信号の位相関係を好適な状態（すなわち、位相差が１８０度またはそれに近い状態）に調整することができる。

なお、本実施形態１では、位相調整器９は、ＲＦ信号源１０から、第１ポンプ光ＰＬ１を位相変調する第１変調信号ＭＳ１が入力され、第２ポンプ光ＰＬ２を位相変調する第２変調信号ＭＳ２を生成するとともに、位相誤差信号ＰＥＳ２が入力され、位相誤差が小さくなるように第２変調信号ＭＳ２の位相を調整するように配置されているが、位相調整器９の配置はこれに限られない。例えば、位相調整器９は、ＲＦ信号源から、第２ポンプ光を位相変調する第２変調信号が入力され、第１ポンプ光を位相変調する第１変調信号を生成するとともに、位相誤差信号が入力され、位相誤差が小さくなるように第１変調信号の位相を調整するように配置されていてもよい。

（光フィルタの他の構成例）
本実施形態１では、波長変動信号発生部６における光フィルタ６ａはバンドパスフィルタであるが、試験位相共役光ＴＰＣＬの波長変動範囲において透過率スペクトルが波長に対して単調に変化する特性を有する光フィルタであれば特に限定されない。

図７は、波長変動信号発生部６における光フィルタ６ａがエタロンフィルタである場合を説明する図である。エタロンフィルタは、透過率スペクトルが波長（光周波数）に対して周期的に変化する特性を有するフィルタである。光フィルタ６ａがエタロンフィルタである場合も、矢印Ａｒ３で示す試験位相共役光ＴＰＣＬの波長変動範囲が、光フィルタ６ａの透過ピーク波長よりも長波長側、又は短波長側になるようにすることによって、試験位相共役光ＴＰＣＬの波長変動を強度変動に変換することができる。また、光フィルタ６ａは、エタロンフィルタの他にも、透過率スペクトルが波長（光周波数）に対して周期的に変化する特性を有する光フィルタであってもよく、例えばアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）を備えるＡＷＧフィルタであってもよい。

エタロンフィルタやＡＷＧフィルタのような透過率スペクトルの周期は、光周波数で表して２０ＧＨｚ〜２００ＧＨｚであることが好ましいが、この範囲に限定されるものではなく、試験位相共役光ＴＰＣＬの波長変動の範囲に応じて適宜設計すればよい。

さらに、光フィルタ６ａとしては、透過率スペクトルが波長に対して単調に変化する波長帯域を有する長波長カットフィルタや短波長カットフィルタを採用してもよい。

（波長変動信号発生部の他の構成例）
図８は、波長変動信号発生部の他の一例を説明する図である。図８（ａ）に示すように、波長変動信号発生部１６は、光干渉計であるコヒーレントミキサ１６ａと、バランスドフォトディテクタである受光器１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅと、ＤＳＰである信号処理器１６ｆとを備えている。

コヒーレントミキサ１６ａは、コヒーレント変調方式である偏波多重四値位相変調（ＤＰ−ＱＰＳＫ）方式などの復調器に用いられるものと同様の構成を有する。コヒーレントミキサ１６ａは、直線偏波のレーザ光である局部発振光ＬＯと試験位相共役光ＴＰＣＬとが入力される。ここで、局部発振光ＬＯの波長は、図８（ｂ）に波長配置を示すように、試験位相共役光ＴＰＣＬの波長に近い値に設定される。局部発振光ＬＯと試験位相共役光ＴＰＣＬとの光周波数差は、受光器１６ｂ〜１６ｅ及び信号処理器１６ｆの動作帯域以下の値とする。局部発振光ＬＯと試験位相共役光ＴＰＣＬとの光周波数差を１０ＧＨｚ以下とすれば、受光器１６ｂ〜１６ｅ及び信号処理器１６ｆとして動作帯域が１０ＧＨｚ以下のものを用いることができるので、低コスト化の点で好ましい。

コヒーレントミキサ１６ａは、局部発振光ＬＯと試験位相共役光ＴＰＣＬとのそれぞれを、互いに直交する偏波成分（Ｘ偏波成分、Ｙ偏波成分）に分離する。そして、局部発振光ＬＯのＸ偏波成分と試験位相共役光ＴＰＣＬのＸ偏波成分同士を合波し、局部発振光ＬＯのＹ偏波成分と試験位相共役光ＴＰＣＬのＹ偏波成分同士を合波し、位相差を付けて干渉させて、２つ１組の干渉光を４組だけ出力する。各組の干渉光は、受光器１６ｂ〜１６ｅのそれぞれに入力される。受光器１６ｂ〜１６ｅはそれぞれ、入力された２つの干渉光の強度（受光強度）の差分を変位信号として出力する。信号処理器１６ｆは入力された変位信号を信号処理し、試験位相共役光ＴＰＣＬの波長変動を示す波長変動信号を出力する。試験位相共役光ＴＰＣＬが波長変動するとコヒーレントミキサ１６ａにおける局部発振光ＬＯとの干渉状態も変動するので、干渉光が強度変動する。したがって、信号処理器１６ｆは変位信号を信号処理することによって、試験位相共役光ＴＰＣＬの波長変動を示す波長変動信号を出力することができる。

図９は、波長変動信号発生部のさらに他の一例の模式的な構成図である。図９に示すように、波長変動信号発生部２６は、偏波ビームスプリッタ（ＰＢＳ）２６ａと、３ｄＢカプラ２６ｂと、光干渉計である光カプラ２６ｃ、２６ｄと、バランスドフォトディテクタである受光器２６ｅ、２６ｆと、ＤＳＰである信号処理器２６ｇとを備えている。

偏波ビームスプリッタ２６ａは、試験位相共役光ＴＰＣＬが入力される。偏波ビームスプリッタ２６ａは、試験位相共役光ＴＰＣＬを、互いに直交する偏波成分（Ｘ偏波成分、Ｙ偏波成分）に分離して、それぞれ光カプラ２６ｃ、２６ｄに出力する。３ｄＢカプラ２６ｂは、局部発振光ＬＯが入力され、局部発振光ＬＯを略１：１の光強度で分岐して、それぞれ光カプラ２６ｃ、２６ｄに出力する。

光カプラ２６ｃ、２６ｄは、それぞれ、分離された試験位相共役光ＴＰＣＬの偏波成分と、分岐された局部発振光ＬＯとを、同じ偏波方向で合波し、干渉させて２つの干渉光を出力する。２つの干渉光は、受光器２６ｅ、２６ｆのそれぞれに入力される。受光器２６ｅ、２６ｆはそれぞれ、入力された２つの干渉光の強度の差分を変位信号として出力する。信号処理器２６ｇは入力された変位信号を信号処理し、試験位相共役光ＴＰＣＬの波長変動を示す波長変動信号ＷＶＳを出力する。

（位相誤差検出器の他の構成例）
図１０は、位相誤差検出器の他の一例を説明する図である。図１０（ａ）に示すように、位相誤差検出器１７は、ＲＦ−ＩＱミキサ１７ａと、ＤＳＰである信号処理器１７ｂとを備えている。

ＲＦ−ＩＱミキサ１７ａは、波長変動信号ＷＶＳを２つに分離して９０度位相差を付けてＩ（In-phase）信号とＱ（Quadrature-phase）信号とを生成し、Ｉ信号とＱ信号のそれぞれと基準信号ＲＳとを乗算し、各乗算信号を信号処理器１７ｂに出力する。信号処理器１７ｂは、各乗算信号を信号処理することによって、波長変動信号ＷＶＳに含まれる位相差の情報を求め、この位相と設定位相との位相差を位相誤差信号ＰＥＳ１として出力する。例えば、図１０（ｂ）に示すＩＱ平面において、設定位相を有する信号点は黒丸や白丸で表される位置にある。波長変動信号ＷＶＳの信号点は、設定位相を有する信号点に対してプラスの矢印の方向（位相が進む方向）又はマイナスの矢印の方向（位相が遅れる方向）に変位した位置にあるが、信号処理器１７ｂはその位相差を位相誤差信号ＰＥＳ１として出力する。位相誤差がゼロになると、波長変動信号ＷＶＳの信号点は設定位相を有する信号点と重なることとなる。

（実施形態２）
図１１は、実施形態２に係る位相共役光発生装置の模式的なブロック構成図である。位相共役光発生装置２００は、図１に示す位相共役光発生装置１００において、位相調整器９を、位相調整手段としての電圧制御発振器（ＶＣＯ）（Voltage Controlled Oscillator）１１に置き換えた構成を有する。また、位相共役光発生装置２００では、位相共役光発生装置１００の位相調整器９とは異なり、電圧制御発振器１１には第１変調信号ＭＳ１は入力されず、ＲＦ信号源１０から出力された基準信号ＲＳが位相誤差検出器７に入力され、ループフィルタ８が出力した位相誤差信号ＰＥＳ２が電圧制御発振器１１に入力されることにより、電圧制御発振器１１が第２変調信号ＭＳ２を発生させて第２ポンプ光源２に出力するように構成されている。

電圧制御発振器１１は、位相誤差信号ＰＥＳ２の電圧に応じて出力周波数を変化させて、第２変調信号ＭＳ２として出力する。第２変調信号ＭＳ２においては出力周波数の変化は位相の変化として現れる。電圧制御発振器１１は、位相誤差がゼロのときの位相誤差信号ＰＥＳ２が入力されると第２変調信号ＭＳ２の位相が第１変調信号ＭＳ１の位相と逆位相となるように設定されている。その結果、位相共役光発生装置２００では、試験位相共役光ＴＰＣＬに発生する位相誤差に伴う波長変動を検出し、この波長変動から位相誤差の情報を含む位相誤差信号ＰＥＳ１、ＰＥＳ２を生成し、位相誤差信号ＰＥＳ２を電圧制御発振器１１に負帰還させ、電圧制御発振器１１が、位相誤差が小さくなるように第２変調信号ＭＳ２の周波数（位相）を自動的に調整する。これにより、簡易な構成で各ポンプ光に印加する各変調信号の位相関係を好適な状態に調整することができる。

（ループフィルタの設計）
実施形態１、２に係る位相共役光発生装置１００、２００で使用されるループフィルタ８の好ましい設計について説明する。位相共役光発生装置１００、２００において安定した負帰還を実現し、発振を防止するためには、負帰還系の位相余裕を３０度以上にすることが好ましい。ここで、上述したように、位相共役光発生装置１００、２００では、位相共役光発生部５や波長変動信号発生部６で位相遅れが発生するので、位相余裕が低下する。また、位相共役光発生装置２００では、電圧制御発振器１１において９０度の位相遅れが発生するので、３０度以上の位相余裕を確保することが困難である。このような位相遅れの発生にも関わらず十分な位相余裕を確保するために、ループフィルタ８としてラグ・リードフィルタを用いることが好ましい。

図１２は、ループフィルタ８として好適な設計のラグ・リードフィルタの一例のボード線図である。図１２（ａ）は、強度を示し、図１２（ｂ）は、位相を示している。図１２に示すラグ・リードフィルタでは、横軸を周波数の対数で表したときに、強度は、周波数が高くなるにつれて減少した後に一定となり、その後さらに減少する特性を有する。一方、位相は或る周波数で−９０度からリード特性となって位相が進み、その後ラグ特性となって再び−９０度になる。このとき、位相が−９０度よりも大きい周波数、例えば、矢印で示す周波数にループ帯域の上限の周波数を設定し、位相余裕を３０度以上にすることが好ましい。

また、ループフィルタ８のループ帯域は、高非線形光ファイバ５ｅが１００ｍの場合に、光ファイバ伝搬による遅延がおよそ４５０ｎｓ程度あることを考慮すると、この伝搬遅延による位相遅れが３６度以下となるように、２２０ｋＨｚよりも小さい範囲に設定することが好ましい。さらには、ループフィルタ８としてオペアンプ回路を使用したアクティブ・ループ・フィルタを採用してもよい。

（実施形態３）
図１３は、実施形態３に係る位相共役光発生装置の模式的な構成図である。位相共役光発生装置１００Ａでは、位相共役光発生装置１００において、ＲＦ信号源、位相誤差検出器、ループフィルタ、位相調整器の数を１から３に増加させた構成を有している。すなわち、位相共役光発生装置１００Ａは、位相共役光発生装置１００のＲＦ信号源１０、位相誤差検出器７、ループフィルタ８、位相調整器９に代えて、それぞれに対応するＲＦ信号源１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、位相誤差検出器７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、ループフィルタ８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、及び位相調整器９Ａ、９Ｂ、９Ｃを備え、さらにＲＦミキサ１２ａ、ＲＦカプラ１２ｂ及びＲＦアンプ１３ａ、１３ｂを備えている。

ＲＦ信号源１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃは、基本周波数及びその高調波が互いに重ならないように、互いに素である値の基本周波数を有する正弦波のＲＦ信号を出力する。ＲＦ信号源１０Ａは互いに同振幅、同周波数及び同位相の第１変調信号ＭＳ１Ａ及び基準信号ＲＳＡを出力し、ＲＦ信号源１０Ｂは互いに同振幅、同周波数及び同位相の第１変調信号ＭＳ１Ｂ及び基準信号ＲＳＢを出力し、ＲＦ信号源１０Ｃは互いに同振幅、同周波数及び同位相の第１変調信号ＭＳ１Ｃ及び基準信号ＲＳＣを出力する。

ＲＦミキサ１２ａは第１変調信号ＭＳ１Ａ、ＭＳ１Ｂ、ＭＳ１Ｃを混合して第１変調信号ＭＳ１０を出力し、ＲＦアンプ１３ａは第１変調信号ＭＳ１０を増幅して第１ポンプ光源１に出力する。第１ポンプ光源１が出力する第１ポンプ光ＰＬ１は第１変調信号ＭＳ１０によって位相変調されたものである。

また、位相調整器９Ａ、９Ｂ、９Ｃは、それぞれ、第１変調信号ＭＳ１Ａ、ＭＳ１Ｂ、ＭＳ１Ｃの位相を逆位相に調整して第２変調信号ＭＳ２Ａ、ＭＳ２Ｂ、ＭＳ２Ｃとして出力する。ＲＦカプラ１２ｂは第２変調信号ＭＳ２Ａ、ＭＳ２Ｂ、ＭＳ２Ｃを混合して第２変調信号ＭＳ２０を出力し、ＲＦアンプ１３ｂは第２変調信号ＭＳ２０を増幅して第２ポンプ光源２に出力する。第２ポンプ光源２が出力する第２ポンプ光ＰＬ２は第２変調信号ＭＳ２０によって位相変調されたものである。

一方、位相誤差検出器７Ａ、７Ｂ、７Ｃは、それぞれ、波長変動信号ＷＶＳ及び基準信号ＲＳＡ、波長変動信号ＷＶＳ及び基準信号ＲＳＢ、波長変動信号ＷＶＳ及び基準信号ＲＳＣが入力されて、それぞれ、位相誤差信号ＰＥＳ１に対応する位相誤差信号ＰＥＳ１Ａ、ＰＥＳ１Ｂ、ＰＥＳ１Ｃを出力する。なお、別途周波数分離器を設け、周波数分離器によって、波長変動信号ＷＶＳを、基準信号ＲＳＡ、ＲＳＢ、ＲＳＣのそれぞれと同じ周波数成分に分離してから、位相誤差検出器７Ａ、７Ｂ、７Ｃに入力する構成としてもよい。

ループフィルタ８Ａ、８Ｂ、８Ｃは、それぞれ、位相誤差信号ＰＥＳ１Ａ、ＰＥＳ１Ｂ、ＰＥＳ１Ｃが入力されて、位相誤差信号ＰＥＳ２に対応する位相誤差信号ＰＥＳ２Ａ、ＰＥＳ２Ｂ、ＰＥＳ２Ｃを出力する。位相調整器９Ａ、９Ｂ、９Ｃは、それぞれ、位相誤差信号ＰＥＳ２Ａ、ＰＥＳ２Ｂ、ＰＥＳ２Ｃが入力され、位相誤差が小さくなるように第２変調信号ＭＳ２Ａ、ＭＳ２Ｂ、ＭＳ２Ｃの位相を自動的に調整する機能を有する。

上記のような構成とされた位相共役光発生装置１００Ａでは、位相共役光発生装置１００と同様に位相調整器９Ａ、９Ｂ、９Ｃが、位相誤差が小さくなるように第２変調信号ＭＳ２Ａ、ＭＳ２Ｂ、ＭＳ２Ｃの位相を自動的に調整するので、簡易な構成で各ポンプ光に印加する各変調信号の位相関係を好適な状態に調整することができる。さらに、位相共役光発生装置１００Ａでは、ＲＦ信号源１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃは、互いに素である値の基本周波数を有するＲＦ信号を出力するので、第１変調信号ＭＳ１０及び第２変調信号ＭＳ２０はより白色雑音に近い特性となる。その結果、第１ポンプ光ＰＬ１及び第２ポンプ光ＰＬ２によるＳＢＳの発生をより一層抑制できる。

（実施形態４）
図１４は、実施形態４に係る位相共役光発生装置の模式的な構成図である。位相共役光発生装置２００Ａは、図１３に示す位相共役光発生装置１００Ａにおいて、位相調整器９Ａ、９Ｂ、９Ｃを、それぞれ、電圧制御発振器１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃに置き換えた構成を有する。また、位相共役光発生装置２００Ａでは、位相共役光発生装置１００Ａの位相調整器９Ａ、９Ｂ、９Ｃとは異なり、電圧制御発振器１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃにはそれぞれ第１変調信号ＭＳ１Ａ、ＭＳ１Ｂ、ＭＳ１Ｃは入力されず、電圧制御発振器１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃが、それぞれ第２変調信号ＭＳ２Ａ、ＭＳ２Ｂ、ＭＳ２Ｃを発生させるように構成されている。

上記のような構成とされた位相共役光発生装置２００Ａでは、位相共役光発生装置１００Ａと同様に、簡易な構成で各ポンプ光に印加する各変調信号の位相関係を好適な状態に調整することができるとともに、第１ポンプ光ＰＬ１及び第２ポンプ光ＰＬ２によるＳＢＳの発生をより一層抑制できる。

（実施形態５）
図１５は、実施形態５に係る光通信システムの模式的な構成図である。光通信システム１０００は、実施形態１に係る位相共役光発生装置１００と、信号光ＳＬを出力する送信装置１００１と、信号光ＳＬを位相共役光発生装置１００に入力させるように送信装置１００１と位相共役光発生装置１００とを接続する光ファイバ伝送路である第１伝送路１００２と、第１伝送路１００２に設けられたブースター増幅器である光ファイバ増幅器１００３と、位相共役光発生装置１００から出力された位相共役光ＰＣＬの入力を受け付ける受信装置１００４と、位相共役光ＰＣＬを受信装置１００４に入力させるように位相共役光発生装置１００と受信装置１００４とを接続する光ファイバ伝送路である第２伝送路１００５と、第２伝送路１００５に設けられたプリ増幅器である光ファイバ増幅器１００６と、を備えている。第１伝送路１００２と第２伝送路１００５とは、波長分散特性と非線形定数とを含む光学特性が同じに設計されており、同じ長さに設計されている。

この光通信システム１０００では、ポンプ光に印加する変調信号の位相関係を簡易な構成で好適な状態に調整することができる位相共役光発生装置１００を備えているので、実用上好適な長距離、大容量光通信システムである。

また、受信装置１００４は、位相共役光ＰＣＬに含まれる非線形波形歪みを補償する機能を有するＤＳＰを備えている。光通信システム１０００は、位相共役光発生装置１００を備えているので、例えば設計誤差や製造誤差等によって第１伝送路１００２と第２伝送路１００５との光学特性及び長さが互いに異なっている場合でも、ＤＳＰは少ない負荷で非線形波形歪みを補償することができる。そのため、光通信システム１０００は消費電力や信号処理遅延の少ないシステムである。

なお、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。例えば、光通信システム１０００では、位相共役光発生装置として実施形態１に係る位相共役光発生装置１００を備えているが、他の実施形態２〜４に係る位相共役光発生装置のいずれを備えるようにしてもよい。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

１ 第１ポンプ光源
１ａ ＣＷ光源
１ｂ 位相変調器
１ｃ 光増幅器
２ 第２ポンプ光源
３ 偏波ビーム合成器
４ 試験光源
５ 位相共役光発生部
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ ＷＤＭカプラ
５ｅ 高非線形光ファイバ
６、１６、２６ 波長変動信号発生部
６ａ 光フィルタ
６ｂ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ、２６ｅ、２６ｆ 受光器
１６ｆ、１７ｂ、２６ｇ 信号処理器
７、７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、１７ 位相誤差検出器
７ａ、１２ａ ＲＦミキサ
８、８Ａ、８Ｂ、８Ｃ ループフィルタ
９、９Ａ、９Ｂ、９Ｃ 位相調整器
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ ＲＦ信号源
１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ 電圧制御発振器
１２ｂ ＲＦカプラ
１３ａ、１３ｂ ＲＦアンプ
１６ａ コヒーレントミキサ
１７ａ ＲＦ−ＩＱミキサ
２６ａ 偏波ビームスプリッタ
２６ｂ ３ｄＢカプラ
２６ｃ、２６ｄ 光カプラ
１００、１００Ａ、２００、２００Ａ 位相共役光発生装置
１０００ 光通信システム
１００１ 送信装置
１００２ 第１伝送路
１００４ 受信装置
１００５ 第２伝送路
１００３、１００６ 光ファイバ増幅器
ＬＯ 局部発振光
ＭＳ１、ＭＳ１Ａ、ＭＳ１Ｂ、ＭＳ１Ｃ、ＭＳ１０ 第１変調信号
ＭＳ２、ＭＳ２Ａ、ＭＳ２Ｂ、ＭＳ２Ｃ、ＭＳ２０ 第２変調信号
ＰＣＬ 位相共役光
ＰＥＳ１、ＰＥＳ１Ａ、ＰＥＳ１Ｂ、ＰＥＳ１Ｃ、ＰＥＳ２、ＰＥＳ２Ａ、ＰＥＳ２Ｂ、ＰＥＳ２Ｃ 位相誤差信号
ＰＬ ポンプ光
ＰＬ１ 第１ポンプ光
ＰＬ２ 第２ポンプ光
ＲＳ、ＲＳＡ、ＲＳＢ、ＲＳＣ 基準信号
ＳＬ 信号光
ＴＬ 試験光
ＴＰＣＬ 試験位相共役光
ＷＢ１、ＷＢ２ 波長帯域
ＷＶＳ 波長変動信号

Claims (15)

1. 第１変調信号によって位相変調された第１ポンプ光を出力する第１ポンプ光源と、
   第２変調信号によって位相変調された第２ポンプ光を出力する第２ポンプ光源と、
   試験光を出力する試験光源と、
   前記第１ポンプ光と、前記第２ポンプ光と、前記試験光と、信号光とが入力されて、前記信号光の位相共役光と前記試験光の位相共役光である試験位相共役光とを発生させる位相共役光発生部と、
   前記試験位相共役光をもとに前記試験位相共役光の波長変動を示す波長変動信号を発生させる波長変動信号発生部と、
   前記波長変動信号をもとに、前記第１ポンプ光の位相変調と前記第２ポンプ光の位相変調との間の位相誤差の情報を含む位相誤差信号を出力する位相誤差検出器と、
   前記位相誤差信号をもとに、前記位相誤差が小さくなるように前記第１変調信号又は前記第２変調信号の位相を調整する位相調整手段と、
   を備えることを特徴とする位相共役光発生装置。
2. 前記位相共役光発生部は、前記位相共役光と前記試験位相共役光とが発生する光ファイバを備えることを特徴とする請求項１に記載の位相共役光発生装置。
3. 前記第１ポンプ光の光周波数と前記第２ポンプ光の光周波数との平均光周波数が、前記光ファイバのゼロ分散光周波数から１ＴＨｚの範囲にあることを特徴とする請求項２に記載の位相共役光発生装置。
4. 前記試験光の波長は、前記信号光の波長と前記位相共役光の波長との間の波長に設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の位相共役光発生装置。
5. 前記波長変動信号発生部は、前記試験位相共役光の波長変動範囲において透過率スペクトルが波長に対して単調に変化しており、前記試験位相共役光が入力される光フィルタと、前記光フィルタを透過した前記試験位相共役光を受光してその受光強度に応じた量の電流を前記波長変動信号として出力する受光器とを備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の位相共役光発生装置。
6. 前記光フィルタは、バンドパスフィルタであることを特徴とする請求項５に記載の位相共役光発生装置。
7. 前記光フィルタは、エタロンフィルタであることを特徴とする請求項５に記載の位相共役光発生装置。
8. 前記光フィルタは、アレイ導波路回折格子を備えることを特徴とする請求項５に記載の位相共役光発生装置。
9. 前記波長変動信号発生部は、前記試験位相共役光と局部発振光とを干渉させて２つの干渉光を発生させる光干渉計と、前記２つの干渉光を受光してその受光強度の差分を変位信号として出力する受光器と、前記変位信号を信号処理して前記波長変動信号を出力する信号処理器とを備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の位相共役光発生装置。
10. 前記位相誤差検出器は、前記第１変調信号又は前記第２変調信号と同一の振幅及び周波数を有する基準信号と、前記波長変動信号と、を乗算し、前記位相誤差信号を出力するＲＦミキサを備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の位相共役光発生装置。
11. 前記位相誤差検出器は、前記波長変動信号を２つに分離してＩ信号とＱ信号とを生成し、前記Ｉ信号と前記Ｑ信号とのそれぞれと、前記第１変調信号又は前記第２変調信号と同一の振幅及び周波数を有する基準信号と、を乗算し、前記位相誤差信号を出力するＲＦ−ＩＱミキサを備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の位相共役光発生装置。
12. 前記位相調整手段は、電圧制御発振器であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載の位相共役光発生装置。
13. 前記位相誤差信号が入力されて、該位相誤差信号のＤＣ成分を前記位相調整手段に出力するループフィルタを備えることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一つに記載の位相共役光発生装置。
14. 請求項１〜１３のいずれか一つに記載の位相共役光発生装置と、
    前記信号光を出力する送信装置と、
    前記信号光の位相共役光の入力を受け付ける受信装置と、
    前記信号光を前記位相共役光発生装置に入力させるように前記送信装置と前記位相共役光発生装置とを接続する第１伝送路と、
    前記信号光の位相共役光を前記受信装置に入力させるように前記位相共役光発生装置と前記受信装置とを接続する第２伝送路と、
    を備えることを特徴とする光通信システム。
15. 第１変調信号によって位相変調された第１ポンプ光と、第２変調信号によって位相変調された第２ポンプ光と、試験光と、信号光とによって、前記信号光の位相共役光と前記試験光の位相共役光である試験位相共役光とを発生させ、
    前記試験位相共役光をもとに前記試験位相共役光の波長変動を示す波長変動信号を発生させ、
    前記波長変動信号をもとに、前記第１ポンプ光の位相変調と前記第２ポンプ光の位相変調との間の位相誤差の情報を含む位相誤差信号を出力し、
    前記位相誤差信号をもとに、前記位相誤差が小さくなるように前記第１変調信号又は前記第２変調信号の位相を調整する、
    ことを含むことを特徴とする位相共役光発生方法。

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