JP3230522B2 - 信号通信方式 - Google Patents
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- JP3230522B2 JP3230522B2 JP13491390A JP13491390A JP3230522B2 JP 3230522 B2 JP3230522 B2 JP 3230522B2 JP 13491390 A JP13491390 A JP 13491390A JP 13491390 A JP13491390 A JP 13491390A JP 3230522 B2 JP3230522 B2 JP 3230522B2
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Description
本発明は光通信装置の伝送路監視制御に係り、特に伝
送路の監視信号を主信号に重畳して伝送する場合に好適
な信号通信方式に関する。
送路の監視信号を主信号に重畳して伝送する場合に好適
な信号通信方式に関する。
従来、光通信／無線通信／同軸ケーブル通信等の各種
の中継伝送方式においては、これら各種通信に使用する
通信装置の保守や試験等に使用する監視制御信号を、送
信側から受信側に伝送すべき主信号に併せて伝送する種
々の伝送方式が開発され実用化されている。
の中継伝送方式においては、これら各種通信に使用する
通信装置の保守や試験等に使用する監視制御信号を、送
信側から受信側に伝送すべき主信号に併せて伝送する種
々の伝送方式が開発され実用化されている。
ところで、前述した従来技術においては次のような問
題があった。 例えば前記同軸ケーブル通信方式においては、高速の
主信号を同軸ケーブルへ伝送し、低速の監視制御信号は
その介在対銅線へ伝送されるようになっている。このよ
うに同軸ケーブル通信方式では、監視制御信号の伝送の
ために銅介在対が必要になるため一般にコスト高となる
欠点がある。 また、前記銅介在対を前記光通信方式の光ケーブルに
適用した場合には、銅介在対を設けることによりケーブ
ルの重量が増大し且つケーブル径が太くなると共に、銅
介在対に対する電磁誘導雑音の影響によって監視制御信
号の伝送品質が悪化する等の不具合が生ずる。一方、銅
介在対を使用する代わりに光ファイバを使用することも
可能であるが、光ファイバを使用した場合には伝送効率
が悪化すると共にコスト高となる欠点がある。 さて、前記光ファイバを使用したディジタル伝送シス
テムにおいて現在まで提案／実施されている方式は多数
あるが、これらの方式は、 時分割多重方式、 主信号振幅変調方式、 主信号伝送路クロック位相変調方式、 に大別することができ、 更に前記の時分割多重方式は、 （ａ）速度変換を必要とする方式、 （ｂ）速度変換を必要としない方式、 とに分類することができる。 まず、前記の時分割多重方式のうち（ａ）の速度変
換を必要とする方式において、現在世界的に標準化が推
進されている同期網における伝送路信号フレーム構成で
は情報信号の他にオーバーヘッドと称される付加バイト
を有しており、該付加バイト中に監視情報が載せられる
ようになっているため、情報信号のビットレートと比較
しオーバーヘッドを含む全伝送路ビットレートは3.4％
高くなっている。 他方、前記の時分割多重方式のうち（ｂ）の速度変
換を必要としない方式、例えばＦ−400M、Ｆ−1.6G等の
高速のディジタル光伝送方式においては、伝送品質をい
かなる情報信号入力に対しても維持するために、10B1C
符号が採用されている。該10B1C符号は、情報信号10ビ
ットに対して１ビットの余剰タイムスロットが生ずるよ
うに1.1倍の速度変換を行い、その余剰タイムスロット
に直前のビットの補符号を挿入することにより、中継器
受信回路のタイミング抽出回路出力を維持し、更には交
流結合回路構成の際の低域遮断による波形劣化を防止し
ている。この場合、前記補符号の振幅のみを選択的に監
視信号によって変調を行えば監視信号を伝送することが
可能である。この種の技術としては特願昭59−184881号
（「ディジタル通信装置」）が先に提案されている。 前述したようなの時分割多重方式は、監視信号と情
報信号とが時間的に分離されているため、原理的には監
視信号の送信による主信号の品質劣化が生ずることはな
いが、該時分割多重方式を、近年研究開発が盛んになっ
てきている光直接増幅器を使用した中継伝送方式に適用
することはできないという問題がある。この理由として
は、光直接増幅器は減衰した光信号を直接増幅するもの
であり、従来の3R中継器とは異なり、入射光信号を一旦
光電変換し電気信号として増幅する機能は持たず、小型
である点やビットレートに依存しない点などの特徴を備
えてはいるが、伝送されている信号系列を読出したり書
換えたりする機能は有していないためである。 また、前記の主信号振幅変調方式は、監視信号によ
り伝送路信号を僅かに変調する方式であり、主信号から
は振幅雑音が増加した如く見えるため、これに基づく伝
送路品質の劣化を防止するためには帯域的に監視信号と
主信号とを分離し、且つまた主信号を高周波側に偏在さ
せる平衡符号をとる必要が生ずる。ところが、一般的に
高速ディジタル伝送においては、速度上昇を抑制しなが
ら適正な回路規模により平衡符号変換器／復合器を実現
することは困難であり、逆に平衡符号でない限り伝送信
号品質の劣化を回避できないという問題がある。 更に、前記の主信号伝送路クロック位相変調方式
は、伝送路信号の位相を監視信号により僅かに変調する
方式であり、各中継器のクロック再生回路に含まれる狭
帯域フィルタを通過する程度の変調である必要があるた
め、主信号から見た場合タイミングジッタが増加すると
いう問題がある。 このように、光直接増幅器を使用した伝送系におい
て、主信号劣化を発生させずに監視信号を伝送可能とし
た伝送方式は開発されていないという問題があった。 ところで、光ファイバ通信系において光の偏光を変調
して信号を送信する方法の概念が提案されているが
（「光ファイバ通信系における偏光変調／ヘテロダイン
検波方式（１）」電子情報通信学会春季全国大会（1989
年）,SE−９−８）、該提案は、送信偏光状態を左右の
互いに逆に回転する円偏光を用意しておき、これらの偏
光間を入力情報系列に応じて切替えるものであり、送信
器における偏光状態が既知であることが仮定されてい
る。これに対し、伝送路上に設置される中継器等への入
力光の偏波状態は不定であると共に、時間的に変動する
性質を持っている。このような偏光状態の変動は、光フ
ァイバに対する非等方的な外力や温度変動に応じ光ファ
イバの複屈折やねじれが変動することに起因している。 これを具体的に例えばLiNbO3,LiTaO3等の三方晶系非
線形結晶の電気光学係数ｒijのうちr22を用いる場合に
ついて説明すると、この種の結晶のｘ方向に外部電界Ex
を印加し、光の進行方向をｚ方向にとると光波の挙動は
次式の如くとなる（n0:常光に対する屈折率）。 （1/n0 2）x2＋（1/n0 2）y2−r22Exxy＝１ また、ｘ−ｙ座標をｚ軸に対して垂直な面内で45゜回
転して得られる新しい軸をx45−y45とすると、上記の楕
円は次式の如くとなる。 〔x45 2/｛n0＋（n0 3r22Ex）/2）｝２〕 ＋〔y45 2/｛n0−（n0 3r22Ex/2）｝２〕＝１ この式は、相対的にx45方向の偏波成分に正の遅延が
加わる一方、y45方向に負の遅延が加わることを示して
おり、正の遅延が加わる方向を「遅い軸」、負の遅延が
加わる方向を「速い軸」と称している。逆に言えば、x
45方向またはy45方向に偏光して入射する直線偏波は位
相変調のみが加わり偏光変調にはならないことになる。 更に近年、光ファイバに加える応力を変調して得られ
る光偏波面変調の研究が光ファイバ線路保守のための無
切断光通話や光心線識別を目的として注目されている
（電子情報通信学会春季全国大会（1990年）,B−891,B
−904）。該提案は、圧電セラミクスを使用して光ファ
イバの側面に応力を加えたとき、光弾性効果により光の
偏波面が変調されることを利用したものである。しか
し、該提案では応力を加える方向と、それに垂直な直線
偏光には単なる位相変調となり偏波面の変調にならない
点が考慮されていないという問題がある。 本発明は前記課題を解決するもので、従来の光通信方
式では使用されていなかった光の偏波状態を監視信号に
よって変調することにより、主信号系列の改変や主信号
の伝送品質を劣化を生じさせる不具合をもたらすことな
く、光ケーブル内に介在対など監視保守用の特別な伝送
媒体を有しない区間に設置された光中継器の運用状態を
端局装置へ報知したり、逆に端局装置から各中継器へ回
路等の切替動作を指示する制御信号を送信することを可
能とした信号通信方式の提供を目的とする。
題があった。 例えば前記同軸ケーブル通信方式においては、高速の
主信号を同軸ケーブルへ伝送し、低速の監視制御信号は
その介在対銅線へ伝送されるようになっている。このよ
うに同軸ケーブル通信方式では、監視制御信号の伝送の
ために銅介在対が必要になるため一般にコスト高となる
欠点がある。 また、前記銅介在対を前記光通信方式の光ケーブルに
適用した場合には、銅介在対を設けることによりケーブ
ルの重量が増大し且つケーブル径が太くなると共に、銅
介在対に対する電磁誘導雑音の影響によって監視制御信
号の伝送品質が悪化する等の不具合が生ずる。一方、銅
介在対を使用する代わりに光ファイバを使用することも
可能であるが、光ファイバを使用した場合には伝送効率
が悪化すると共にコスト高となる欠点がある。 さて、前記光ファイバを使用したディジタル伝送シス
テムにおいて現在まで提案／実施されている方式は多数
あるが、これらの方式は、 時分割多重方式、 主信号振幅変調方式、 主信号伝送路クロック位相変調方式、 に大別することができ、 更に前記の時分割多重方式は、 （ａ）速度変換を必要とする方式、 （ｂ）速度変換を必要としない方式、 とに分類することができる。 まず、前記の時分割多重方式のうち（ａ）の速度変
換を必要とする方式において、現在世界的に標準化が推
進されている同期網における伝送路信号フレーム構成で
は情報信号の他にオーバーヘッドと称される付加バイト
を有しており、該付加バイト中に監視情報が載せられる
ようになっているため、情報信号のビットレートと比較
しオーバーヘッドを含む全伝送路ビットレートは3.4％
高くなっている。 他方、前記の時分割多重方式のうち（ｂ）の速度変
換を必要としない方式、例えばＦ−400M、Ｆ−1.6G等の
高速のディジタル光伝送方式においては、伝送品質をい
かなる情報信号入力に対しても維持するために、10B1C
符号が採用されている。該10B1C符号は、情報信号10ビ
ットに対して１ビットの余剰タイムスロットが生ずるよ
うに1.1倍の速度変換を行い、その余剰タイムスロット
に直前のビットの補符号を挿入することにより、中継器
受信回路のタイミング抽出回路出力を維持し、更には交
流結合回路構成の際の低域遮断による波形劣化を防止し
ている。この場合、前記補符号の振幅のみを選択的に監
視信号によって変調を行えば監視信号を伝送することが
可能である。この種の技術としては特願昭59−184881号
（「ディジタル通信装置」）が先に提案されている。 前述したようなの時分割多重方式は、監視信号と情
報信号とが時間的に分離されているため、原理的には監
視信号の送信による主信号の品質劣化が生ずることはな
いが、該時分割多重方式を、近年研究開発が盛んになっ
てきている光直接増幅器を使用した中継伝送方式に適用
することはできないという問題がある。この理由として
は、光直接増幅器は減衰した光信号を直接増幅するもの
であり、従来の3R中継器とは異なり、入射光信号を一旦
光電変換し電気信号として増幅する機能は持たず、小型
である点やビットレートに依存しない点などの特徴を備
えてはいるが、伝送されている信号系列を読出したり書
換えたりする機能は有していないためである。 また、前記の主信号振幅変調方式は、監視信号によ
り伝送路信号を僅かに変調する方式であり、主信号から
は振幅雑音が増加した如く見えるため、これに基づく伝
送路品質の劣化を防止するためには帯域的に監視信号と
主信号とを分離し、且つまた主信号を高周波側に偏在さ
せる平衡符号をとる必要が生ずる。ところが、一般的に
高速ディジタル伝送においては、速度上昇を抑制しなが
ら適正な回路規模により平衡符号変換器／復合器を実現
することは困難であり、逆に平衡符号でない限り伝送信
号品質の劣化を回避できないという問題がある。 更に、前記の主信号伝送路クロック位相変調方式
は、伝送路信号の位相を監視信号により僅かに変調する
方式であり、各中継器のクロック再生回路に含まれる狭
帯域フィルタを通過する程度の変調である必要があるた
め、主信号から見た場合タイミングジッタが増加すると
いう問題がある。 このように、光直接増幅器を使用した伝送系におい
て、主信号劣化を発生させずに監視信号を伝送可能とし
た伝送方式は開発されていないという問題があった。 ところで、光ファイバ通信系において光の偏光を変調
して信号を送信する方法の概念が提案されているが
（「光ファイバ通信系における偏光変調／ヘテロダイン
検波方式（１）」電子情報通信学会春季全国大会（1989
年）,SE−９−８）、該提案は、送信偏光状態を左右の
互いに逆に回転する円偏光を用意しておき、これらの偏
光間を入力情報系列に応じて切替えるものであり、送信
器における偏光状態が既知であることが仮定されてい
る。これに対し、伝送路上に設置される中継器等への入
力光の偏波状態は不定であると共に、時間的に変動する
性質を持っている。このような偏光状態の変動は、光フ
ァイバに対する非等方的な外力や温度変動に応じ光ファ
イバの複屈折やねじれが変動することに起因している。 これを具体的に例えばLiNbO3,LiTaO3等の三方晶系非
線形結晶の電気光学係数ｒijのうちr22を用いる場合に
ついて説明すると、この種の結晶のｘ方向に外部電界Ex
を印加し、光の進行方向をｚ方向にとると光波の挙動は
次式の如くとなる（n0:常光に対する屈折率）。 （1/n0 2）x2＋（1/n0 2）y2−r22Exxy＝１ また、ｘ−ｙ座標をｚ軸に対して垂直な面内で45゜回
転して得られる新しい軸をx45−y45とすると、上記の楕
円は次式の如くとなる。 〔x45 2/｛n0＋（n0 3r22Ex）/2）｝２〕 ＋〔y45 2/｛n0−（n0 3r22Ex/2）｝２〕＝１ この式は、相対的にx45方向の偏波成分に正の遅延が
加わる一方、y45方向に負の遅延が加わることを示して
おり、正の遅延が加わる方向を「遅い軸」、負の遅延が
加わる方向を「速い軸」と称している。逆に言えば、x
45方向またはy45方向に偏光して入射する直線偏波は位
相変調のみが加わり偏光変調にはならないことになる。 更に近年、光ファイバに加える応力を変調して得られ
る光偏波面変調の研究が光ファイバ線路保守のための無
切断光通話や光心線識別を目的として注目されている
（電子情報通信学会春季全国大会（1990年）,B−891,B
−904）。該提案は、圧電セラミクスを使用して光ファ
イバの側面に応力を加えたとき、光弾性効果により光の
偏波面が変調されることを利用したものである。しか
し、該提案では応力を加える方向と、それに垂直な直線
偏光には単なる位相変調となり偏波面の変調にならない
点が考慮されていないという問題がある。 本発明は前記課題を解決するもので、従来の光通信方
式では使用されていなかった光の偏波状態を監視信号に
よって変調することにより、主信号系列の改変や主信号
の伝送品質を劣化を生じさせる不具合をもたらすことな
く、光ケーブル内に介在対など監視保守用の特別な伝送
媒体を有しない区間に設置された光中継器の運用状態を
端局装置へ報知したり、逆に端局装置から各中継器へ回
路等の切替動作を指示する制御信号を送信することを可
能とした信号通信方式の提供を目的とする。
請求項１の発明は、光伝送路中に近接状態に配設した
２台の位相変調器により、主信号光の直交する偏波成分
のうちの一方の偏波成分にのみ位相変調を加え、前記両
位相変調器の位相変調が可能な方位を光軸を中心に光軸
に互いに45度回転して配置し、１台または複数台配設し
た共通の信号入力端子を有する偏光変調送信器により、
前記両位相変調器を同じ信号により変調可能として、前
記主信号光の偏波状態を前記光伝送路の監視信号によっ
て変調し、当該監視信号を前記主信号に重畳して伝送す
ることを特徴とする。 請求項２の発明は、光伝送路中に近接状態に配設した
２台の位相変調器により、主信号光の直交する偏波成分
のうちの一方の偏波成分にのみ位相変調を加え、前記両
位相変調器の間の光軸上に配設した検光子により、前記
両位相変調器のうち後方の位相変調器の変調可能な方位
に対し光軸を中心に45度回転した方位の偏波成分を透過
して、それに直交する余剰偏波成分を取出し、前記余剰
偏波成分を最低に保つべく前記両位相変調器のうち前方
の位相変調器の光遅延を制御し、１台または複数台配設
した変調信号入力端子を有する偏光変調送信器により、
後方の位相変調器へ変調信号を入力して前記主信号光の
偏波状態を前記光伝送路の監視信号によって変調し、当
該監視信号を前記主信号に重畳して伝送することを特徴
とする。 請求項３の発明は、送信装置に配設した偏光変調手段
により、出射する光の偏光が互いに直交する偏光状態を
周期的に繰り返すように偏光を変調し、光伝送路中に１
台または複数台配設した変調信号入力端子を有する偏光
変調送信器により、主信号光の直交する偏波成分のうち
の一方の偏波成分にのみ位相変調を加えられる位相変調
器へ変調信号を入力して前記主信号光の偏波状態を前記
光伝送路の監視信号によって変調し、当該監視信号を前
記主信号に重畳して伝送することを特徴とする。
２台の位相変調器により、主信号光の直交する偏波成分
のうちの一方の偏波成分にのみ位相変調を加え、前記両
位相変調器の位相変調が可能な方位を光軸を中心に光軸
に互いに45度回転して配置し、１台または複数台配設し
た共通の信号入力端子を有する偏光変調送信器により、
前記両位相変調器を同じ信号により変調可能として、前
記主信号光の偏波状態を前記光伝送路の監視信号によっ
て変調し、当該監視信号を前記主信号に重畳して伝送す
ることを特徴とする。 請求項２の発明は、光伝送路中に近接状態に配設した
２台の位相変調器により、主信号光の直交する偏波成分
のうちの一方の偏波成分にのみ位相変調を加え、前記両
位相変調器の間の光軸上に配設した検光子により、前記
両位相変調器のうち後方の位相変調器の変調可能な方位
に対し光軸を中心に45度回転した方位の偏波成分を透過
して、それに直交する余剰偏波成分を取出し、前記余剰
偏波成分を最低に保つべく前記両位相変調器のうち前方
の位相変調器の光遅延を制御し、１台または複数台配設
した変調信号入力端子を有する偏光変調送信器により、
後方の位相変調器へ変調信号を入力して前記主信号光の
偏波状態を前記光伝送路の監視信号によって変調し、当
該監視信号を前記主信号に重畳して伝送することを特徴
とする。 請求項３の発明は、送信装置に配設した偏光変調手段
により、出射する光の偏光が互いに直交する偏光状態を
周期的に繰り返すように偏光を変調し、光伝送路中に１
台または複数台配設した変調信号入力端子を有する偏光
変調送信器により、主信号光の直交する偏波成分のうち
の一方の偏波成分にのみ位相変調を加えられる位相変調
器へ変調信号を入力して前記主信号光の偏波状態を前記
光伝送路の監視信号によって変調し、当該監視信号を前
記主信号に重畳して伝送することを特徴とする。
請求項１の発明によれば、光の偏波状態を監視信号に
よって変調することにより、ある特定の入力偏光条件に
おいて偏光変調が掛からなくなることを防止でき、主信
号系列の改変や主信号の伝送品質を劣化を生じさせずに
光中継器の運用状態を端局装置へ放置したり、端局装置
から各中継器に対し回路等の切替動作を指示する制御信
号を送信することが可能となる。 請求項２の発明によれば、能動的に変調を加える位相
変調器への入射偏光を最適化することが可能となる。 請求項３の発明によれば、偏光変調を加える伝送路上
の位相変調器への入力偏光が最悪状態のまま停滞する不
具合を防止することができ、監視信号を送信する回線が
間欠的ではあるが維持することができる。
よって変調することにより、ある特定の入力偏光条件に
おいて偏光変調が掛からなくなることを防止でき、主信
号系列の改変や主信号の伝送品質を劣化を生じさせずに
光中継器の運用状態を端局装置へ放置したり、端局装置
から各中継器に対し回路等の切替動作を指示する制御信
号を送信することが可能となる。 請求項２の発明によれば、能動的に変調を加える位相
変調器への入射偏光を最適化することが可能となる。 請求項３の発明によれば、偏光変調を加える伝送路上
の位相変調器への入力偏光が最悪状態のまま停滞する不
具合を防止することができ、監視信号を送信する回線が
間欠的ではあるが維持することができる。
以下、本発明の各実施例を図面に基づいて説明する。 第１実施例 第１図は第１実施例の信号通信方式による光ファイバ
伝送システムのブロック図であり、光伝送路Ｈ上のある
地点には第１位相変調器（非等方的変調器）１と、該第
１位相変調器１と同様の第２位相変調器２とが縦続に２
台配設されており、これら２台の第１位相変調器１と第
２位相変調器２へは情報源３から情報信号が供給される
ようになっている。前記第１位相変調器１は、信号光の
片方の直線偏光成分に対してのみ位相変調を加えるよう
になっており、これにより偏光状態が監視信号で変調さ
れるようになっている。第１実施例において位相変調器
を２台縦続配置している理由としては、変調器の主軸に
一致するような直線偏光が入射する場合は偏光状態は変
化せず変調情報が欠落する不具合を解消するためであ
る。 ところで、一般に光ケーブルとして敷設されている光
ファイバは略真円形状とされており、伝送されている光
の偏光を制御する機能は有していないので、入射光の偏
光状態は一般に不定であり且つ時間的に変動するため、
光増幅中継器の運用情報である監視信号に基づき光の偏
波を変調するようになっている。この場合、情報信号は
他からもたらされた信号であってもよく、主信号とは非
同期でもよい。前記のような偏波を変調するためには、
光の直交する２つの偏波成分のうち一方の偏波成分に対
し位相変調を加えればよいことになる。 ここで、前記第１位相変調器１の速い軸（負の遅延が
加わる方向）と遅い軸（正の遅延が加わる方向）との配
置は第２図（イ）に示すようになっているのに対し、前
記第２位相変調器２の速い軸と遅い軸との軸配置は第２
図（ロ）に示すように第１位相変調器１からみて45゜回
転させておくようになっている。前記位相変調器１、２
をこのような軸配置とすることにより、入力の偏光状態
によって偏光変調が掛からなくなるという不具合を防止
するようになっている。この場合、偏光変調とは、電磁
波としての光をベクトル波としてとらえ、該ベクトル波
を直交座標系に射影して得られる２つの偏波成分のうち
の一方についてのみ変調を掛けるものである。 また、本第１実施例及び後述の第２、第３実施例に共
通の受信回路は第３図に示す如く、偏波回転光素子４
と、偏光ビームスプリッタ５と、受光素子６と、受光素
子７と、増幅器８と、増幅器９と、制御回路10とから構
成されている。偏波回転光素子４へ入射された入力光信
号は偏光ビームスプリッタ５により偏光され、受光素子
６、７により受光される。受光素子６による受光信号は
増幅器８の第１入力端と増幅器９の第１入力端とへ供給
される一方、受光素子７による受光信号は増幅器８の第
２入力端と増幅器９の第２入力端とへ供給される。これ
により、増幅器８はその第１及び第２入力端への入力信
号の差を取ることにより、偏光変調した監視信号を出力
する一方、増幅器９はその第１及び第２入力端への入力
信号の和を取ることにより、偏光変調を打ち消して主信
号のみを再生するようになっている。尚、主信号が強度
変調の場合には差信号である監視信号にも主信号が現出
する。これによる監視信号の伝送品質の劣化を防止する
ために、それぞれの信号帯域を分離しておくことが望ま
しい。但し、監視信号の存在による主信号の劣化は原理
的には存在しない。また、制御回路10は、偏光ビームス
プリッタ５への入力偏波状態を最適化するために設けた
前記偏波回転光素子４の監視信号振幅が最大となるよう
に回転角を制御するようになっている。 上記のような構成による第１実施例によれば、光の偏
波状態を監視信号によって変調することにより、ある特
定の入力偏光条件において偏光変調が掛からなくなるこ
とを防止でき、主信号系列の改変や主信号の伝送品質を
劣化を生じさせずに光中継器の運用状態を端局装置へ報
知したり、端局装置から各中継器に対し回路等の切替動
作を指示する制御信号を送信することが可能となる。 第２実施例 第４図は第２実施例の信号通信方式による光ファイバ
伝送システムのブロック図であり、光伝送路Ｈ上のある
地点には第１位相変調器11が設置され、該第１位相変調
器11の後段には第２位相変調器12が配設されており、こ
れら２台の位相変調器11、12の間には偏光ビームスプリ
ッタ13配設されている。初段の前記第１位相変調器11は
偏光を変調するものではなく、２段目の前記第２位相変
調器12への入力状態が最適となるように偏光状態を変化
させるようになっている。また、前記第２位相変調器12
へは情報源14から情報信号が供給される一方、前記偏光
ビームスプリッタ13から出力される不要偏波成分は受光
素子15により受光され、制御回路16へ供給されるように
なっている。そして、制御回路16は前記偏光ビームスプ
リッタ13の不要偏波成分が最低となるように制御するよ
うになっている。尚、第２実施例における受信回路は上
記第１実施例と同様のため説明を省略する。 上記のような構成による第２実施例によれば、能動的
に変調を加える位相変調器への入射偏光を最適化するこ
とができる。 第３実施例 第５図は第３実施例の信号通信方式による光ファイバ
伝送システムのブロック図であり、送信端局側には送信
側端局装置17、光送信回路18、偏波回転光回路19が配設
され、該送信端局側に接続された光ファイバ伝送路Ｈの
ある地点には位相変調器20が設置され、該位相変調器20
へは情報源21から情報信号が供給されるようになってい
る。第３実施例においては、送信端局側で偏波状態を周
期的に変化させながら光信号を送信するようになってい
る。この場合、偏光状態を変化させるには、直線偏光の
偏光角を回転させ続ける方法、あるいは方位角を一定状
態として直線偏光→楕円偏光→円偏光→楕円偏光→直線
偏光と変化させ続ける方法の何れの方法でもよい。 上記の原理を第６図により説明すると、送信装置から
の出力光を偏光ビームスプリッタ22によって２つの偏波
成分に分離し、一方の光の周波数を周波数シフタ23によ
り僅かに変移させて偏光ビームスプリッタ24へ入射さ
せ、他方の光を偏光ビームスプリッタ24へ直接入射させ
ることにより、２つの光を合波する。これにより、合波
した偏光は、直線偏光から楕円偏光を経て円偏光に至
り、直交方位の楕円偏光を経て始めの直線偏光に直交す
る直線偏光になる過程を無限に繰り返すこととなる。 また、上記と同様の効果を機械的に得るためには第７
図に示すように、二分の一波長板25を回転させることに
より実現することができる（G.E.Sommergren,“Up/down
frequency shifter for optical heterodyne interfer
ometry,"Journal of the Optical Society of America,
Vo.65,p.960（1875））。即ち、前記二分の一波長板25
の回転角周波数がΩで回転すると、該波長板25から出射
する直線偏光は直線偏光のまま角速度２Ωで回転する。
また、前記二分の一波長板25の後段に四分の一波長板26
を間隔を置いて配設すれば、直線偏光→楕円偏光→円偏
光の偏光変化に変換することが可能である。即ち、直交
する２つの偏波成分の光周波数がそれぞれ±２Ωだけ変
移した場合と同様となる。尚、第２実施例における受信
回路は上記第１実施例と同様のため説明を省略する。こ
の場合、偏光方位を制御する必要はないが、その代わり
に監視信号受信振幅がこの偏光変化に応じて変化するた
め、受信回路、信号形式に制限が加わることになる。 上記のような構成による第３実施例によれば、偏光変
調を加える伝送路上の位相変調器への入力偏光が最悪状
態のまま停滞する不具合を防止することができ、監視信
号を送信する回線が間欠的ではあるが維持することがで
きる。 しかして、上記第１実施例、第２実施例、第３実施例
においては、複数の情報源からの信号を単一の伝送路の
信号に重畳する際に、それらの信号がディジタル信号の
場合にはアドレスで各個の同定が可能であり、一方、そ
れらの信号がアナログ信号の場合にはそれぞれの情報源
に固有の周波数を割り振って周波数多重すれば、同様に
各個の同定が可能である。
伝送システムのブロック図であり、光伝送路Ｈ上のある
地点には第１位相変調器（非等方的変調器）１と、該第
１位相変調器１と同様の第２位相変調器２とが縦続に２
台配設されており、これら２台の第１位相変調器１と第
２位相変調器２へは情報源３から情報信号が供給される
ようになっている。前記第１位相変調器１は、信号光の
片方の直線偏光成分に対してのみ位相変調を加えるよう
になっており、これにより偏光状態が監視信号で変調さ
れるようになっている。第１実施例において位相変調器
を２台縦続配置している理由としては、変調器の主軸に
一致するような直線偏光が入射する場合は偏光状態は変
化せず変調情報が欠落する不具合を解消するためであ
る。 ところで、一般に光ケーブルとして敷設されている光
ファイバは略真円形状とされており、伝送されている光
の偏光を制御する機能は有していないので、入射光の偏
光状態は一般に不定であり且つ時間的に変動するため、
光増幅中継器の運用情報である監視信号に基づき光の偏
波を変調するようになっている。この場合、情報信号は
他からもたらされた信号であってもよく、主信号とは非
同期でもよい。前記のような偏波を変調するためには、
光の直交する２つの偏波成分のうち一方の偏波成分に対
し位相変調を加えればよいことになる。 ここで、前記第１位相変調器１の速い軸（負の遅延が
加わる方向）と遅い軸（正の遅延が加わる方向）との配
置は第２図（イ）に示すようになっているのに対し、前
記第２位相変調器２の速い軸と遅い軸との軸配置は第２
図（ロ）に示すように第１位相変調器１からみて45゜回
転させておくようになっている。前記位相変調器１、２
をこのような軸配置とすることにより、入力の偏光状態
によって偏光変調が掛からなくなるという不具合を防止
するようになっている。この場合、偏光変調とは、電磁
波としての光をベクトル波としてとらえ、該ベクトル波
を直交座標系に射影して得られる２つの偏波成分のうち
の一方についてのみ変調を掛けるものである。 また、本第１実施例及び後述の第２、第３実施例に共
通の受信回路は第３図に示す如く、偏波回転光素子４
と、偏光ビームスプリッタ５と、受光素子６と、受光素
子７と、増幅器８と、増幅器９と、制御回路10とから構
成されている。偏波回転光素子４へ入射された入力光信
号は偏光ビームスプリッタ５により偏光され、受光素子
６、７により受光される。受光素子６による受光信号は
増幅器８の第１入力端と増幅器９の第１入力端とへ供給
される一方、受光素子７による受光信号は増幅器８の第
２入力端と増幅器９の第２入力端とへ供給される。これ
により、増幅器８はその第１及び第２入力端への入力信
号の差を取ることにより、偏光変調した監視信号を出力
する一方、増幅器９はその第１及び第２入力端への入力
信号の和を取ることにより、偏光変調を打ち消して主信
号のみを再生するようになっている。尚、主信号が強度
変調の場合には差信号である監視信号にも主信号が現出
する。これによる監視信号の伝送品質の劣化を防止する
ために、それぞれの信号帯域を分離しておくことが望ま
しい。但し、監視信号の存在による主信号の劣化は原理
的には存在しない。また、制御回路10は、偏光ビームス
プリッタ５への入力偏波状態を最適化するために設けた
前記偏波回転光素子４の監視信号振幅が最大となるよう
に回転角を制御するようになっている。 上記のような構成による第１実施例によれば、光の偏
波状態を監視信号によって変調することにより、ある特
定の入力偏光条件において偏光変調が掛からなくなるこ
とを防止でき、主信号系列の改変や主信号の伝送品質を
劣化を生じさせずに光中継器の運用状態を端局装置へ報
知したり、端局装置から各中継器に対し回路等の切替動
作を指示する制御信号を送信することが可能となる。 第２実施例 第４図は第２実施例の信号通信方式による光ファイバ
伝送システムのブロック図であり、光伝送路Ｈ上のある
地点には第１位相変調器11が設置され、該第１位相変調
器11の後段には第２位相変調器12が配設されており、こ
れら２台の位相変調器11、12の間には偏光ビームスプリ
ッタ13配設されている。初段の前記第１位相変調器11は
偏光を変調するものではなく、２段目の前記第２位相変
調器12への入力状態が最適となるように偏光状態を変化
させるようになっている。また、前記第２位相変調器12
へは情報源14から情報信号が供給される一方、前記偏光
ビームスプリッタ13から出力される不要偏波成分は受光
素子15により受光され、制御回路16へ供給されるように
なっている。そして、制御回路16は前記偏光ビームスプ
リッタ13の不要偏波成分が最低となるように制御するよ
うになっている。尚、第２実施例における受信回路は上
記第１実施例と同様のため説明を省略する。 上記のような構成による第２実施例によれば、能動的
に変調を加える位相変調器への入射偏光を最適化するこ
とができる。 第３実施例 第５図は第３実施例の信号通信方式による光ファイバ
伝送システムのブロック図であり、送信端局側には送信
側端局装置17、光送信回路18、偏波回転光回路19が配設
され、該送信端局側に接続された光ファイバ伝送路Ｈの
ある地点には位相変調器20が設置され、該位相変調器20
へは情報源21から情報信号が供給されるようになってい
る。第３実施例においては、送信端局側で偏波状態を周
期的に変化させながら光信号を送信するようになってい
る。この場合、偏光状態を変化させるには、直線偏光の
偏光角を回転させ続ける方法、あるいは方位角を一定状
態として直線偏光→楕円偏光→円偏光→楕円偏光→直線
偏光と変化させ続ける方法の何れの方法でもよい。 上記の原理を第６図により説明すると、送信装置から
の出力光を偏光ビームスプリッタ22によって２つの偏波
成分に分離し、一方の光の周波数を周波数シフタ23によ
り僅かに変移させて偏光ビームスプリッタ24へ入射さ
せ、他方の光を偏光ビームスプリッタ24へ直接入射させ
ることにより、２つの光を合波する。これにより、合波
した偏光は、直線偏光から楕円偏光を経て円偏光に至
り、直交方位の楕円偏光を経て始めの直線偏光に直交す
る直線偏光になる過程を無限に繰り返すこととなる。 また、上記と同様の効果を機械的に得るためには第７
図に示すように、二分の一波長板25を回転させることに
より実現することができる（G.E.Sommergren,“Up/down
frequency shifter for optical heterodyne interfer
ometry,"Journal of the Optical Society of America,
Vo.65,p.960（1875））。即ち、前記二分の一波長板25
の回転角周波数がΩで回転すると、該波長板25から出射
する直線偏光は直線偏光のまま角速度２Ωで回転する。
また、前記二分の一波長板25の後段に四分の一波長板26
を間隔を置いて配設すれば、直線偏光→楕円偏光→円偏
光の偏光変化に変換することが可能である。即ち、直交
する２つの偏波成分の光周波数がそれぞれ±２Ωだけ変
移した場合と同様となる。尚、第２実施例における受信
回路は上記第１実施例と同様のため説明を省略する。こ
の場合、偏光方位を制御する必要はないが、その代わり
に監視信号受信振幅がこの偏光変化に応じて変化するた
め、受信回路、信号形式に制限が加わることになる。 上記のような構成による第３実施例によれば、偏光変
調を加える伝送路上の位相変調器への入力偏光が最悪状
態のまま停滞する不具合を防止することができ、監視信
号を送信する回線が間欠的ではあるが維持することがで
きる。 しかして、上記第１実施例、第２実施例、第３実施例
においては、複数の情報源からの信号を単一の伝送路の
信号に重畳する際に、それらの信号がディジタル信号の
場合にはアドレスで各個の同定が可能であり、一方、そ
れらの信号がアナログ信号の場合にはそれぞれの情報源
に固有の周波数を割り振って周波数多重すれば、同様に
各個の同定が可能である。
以上説明したように本発明によれば、 光伝送路中に近接状態に配設した２台の位相変調器に
より、主信号光の直交する偏波成分のうちの一方の偏波
成分にのみ位相変調を加え、前記両位相変調器の位相変
調が可能な方位を光軸を中心に光軸に互いに45度回転し
て配置し、１台または複数台配設した共通の信号入力端
子を有する偏光変調送信器により、前記両位相変調器を
同じ信号により変調可能としたことを特徴とし、 また、本発明によれば、 光伝送路中に近接状態に配設した２台の位相変調器に
より、主信号光の直交する偏波成分のうちの一方の偏波
成分にのみ位相変調を加え、前記両位相変調器の間の光
軸上に配設した検光子により、前記両位相変調器のうち
後方の位相変調器の変調可能な方位に対し光軸を中心に
45度回転した方位の偏波成分を透過して、それに直交す
る余剰偏波成分を取出し、１台または複数台配設した変
調信号入力端子を有する偏光変調送信器により、前記余
剰偏波成分を最低に保つべく前記両位相変調器のうち前
方の位相変調器の光遅延を制御し、後方の位相変調器か
ら前記偏光変調送信器へ変調信号を入力することを特徴
とし、 また、本発明によれば、 送信装置に配設した偏光変調手段により、出射する光
の偏光が互いに直交する偏光状態を周期的に繰り返すよ
うに偏光を変調し、光伝送路中に１台または複数台配設
した変調信号入力端子を有する偏光変調送信器により、
主信号光の直交する偏波成分のうちの一方の偏波成分に
のみ位相変調を加えられる位相変調器へ変調信号を入力
することを特徴としたので、 以下の効果を奏することができる。 強度変調を使用する光伝送方式では利用されていない
偏光を変調することにより、主信号の伝送特性を劣化さ
せることなく、且つ高速の電子回路を使用することな
く、複数の直接増幅光中継器とこれらを統制する端局装
置の間に監視信号を伝送することが可能となる。 また、光をエネルギー束としてとらえることにより、
これの強弱によって情報を伝送する光強度変調方式や、
光をスカラー波としてとらえることにより、これの振幅
／周波数／位相を変調する「コヒーレント」光伝送方式
にも本発明を原理的に適用することが可能である。
より、主信号光の直交する偏波成分のうちの一方の偏波
成分にのみ位相変調を加え、前記両位相変調器の位相変
調が可能な方位を光軸を中心に光軸に互いに45度回転し
て配置し、１台または複数台配設した共通の信号入力端
子を有する偏光変調送信器により、前記両位相変調器を
同じ信号により変調可能としたことを特徴とし、 また、本発明によれば、 光伝送路中に近接状態に配設した２台の位相変調器に
より、主信号光の直交する偏波成分のうちの一方の偏波
成分にのみ位相変調を加え、前記両位相変調器の間の光
軸上に配設した検光子により、前記両位相変調器のうち
後方の位相変調器の変調可能な方位に対し光軸を中心に
45度回転した方位の偏波成分を透過して、それに直交す
る余剰偏波成分を取出し、１台または複数台配設した変
調信号入力端子を有する偏光変調送信器により、前記余
剰偏波成分を最低に保つべく前記両位相変調器のうち前
方の位相変調器の光遅延を制御し、後方の位相変調器か
ら前記偏光変調送信器へ変調信号を入力することを特徴
とし、 また、本発明によれば、 送信装置に配設した偏光変調手段により、出射する光
の偏光が互いに直交する偏光状態を周期的に繰り返すよ
うに偏光を変調し、光伝送路中に１台または複数台配設
した変調信号入力端子を有する偏光変調送信器により、
主信号光の直交する偏波成分のうちの一方の偏波成分に
のみ位相変調を加えられる位相変調器へ変調信号を入力
することを特徴としたので、 以下の効果を奏することができる。 強度変調を使用する光伝送方式では利用されていない
偏光を変調することにより、主信号の伝送特性を劣化さ
せることなく、且つ高速の電子回路を使用することな
く、複数の直接増幅光中継器とこれらを統制する端局装
置の間に監視信号を伝送することが可能となる。 また、光をエネルギー束としてとらえることにより、
これの強弱によって情報を伝送する光強度変調方式や、
光をスカラー波としてとらえることにより、これの振幅
／周波数／位相を変調する「コヒーレント」光伝送方式
にも本発明を原理的に適用することが可能である。
第１図は本発明の第１実施例の光ファイバ伝送システム
のブロック図、第２図は第１実施例の第１位相変調器及
び第２位相変調器の軸配置を示す図、第３図は第１実施
例、第２実施例、第３実施例に共通の受信回路のブロッ
ク図、第４図は第２実施例の光ファイバ伝送システムの
ブロック図、第５図は第３実施例の光ファイバ伝送シス
テムのブロック図、第６図は第３実施例の偏波面回転光
回路のブロック図、第７図は第３実施例の二分の一波長
板を回転させて偏光を回転させる方法を示す図である。 １……第１位相変調器、２……第２位相変調器、３……
情報源、11……第１位相変調器、12……第２位相変調
器、13……偏光ビームスプリッタ、14……情報源、15…
…受光素子、16……制御回路、17……送信側端局装置、
18……光送信回路、19……編波回転光回路、20……位相
変調器、21……情報源。
のブロック図、第２図は第１実施例の第１位相変調器及
び第２位相変調器の軸配置を示す図、第３図は第１実施
例、第２実施例、第３実施例に共通の受信回路のブロッ
ク図、第４図は第２実施例の光ファイバ伝送システムの
ブロック図、第５図は第３実施例の光ファイバ伝送シス
テムのブロック図、第６図は第３実施例の偏波面回転光
回路のブロック図、第７図は第３実施例の二分の一波長
板を回転させて偏光を回転させる方法を示す図である。 １……第１位相変調器、２……第２位相変調器、３……
情報源、11……第１位相変調器、12……第２位相変調
器、13……偏光ビームスプリッタ、14……情報源、15…
…受光素子、16……制御回路、17……送信側端局装置、
18……光送信回路、19……編波回転光回路、20……位相
変調器、21……情報源。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｊ 11/00 14/00 14/04 14/06 (72)発明者 中川 清司 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−250428（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−199136（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−156024（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/01 H04B 10/04 H04B 10/06 H04B 10/142 H04B 10/152 H04J 11/00 H04J 14/00 H04J 14/04 H04J 14/06
Claims (3)
- 【請求項１】光伝送路中に近接状態に配設した２台の位
相変調器により、主信号光の直交する偏波成分のうちの
一方の偏波成分にのみ位相変調を加え、前記両位相変調
器の位相変調が可能な方位を光軸を中心に光軸に互いに
45度回転して配置し、１台または複数台配設した共通の
信号入力端子を有する偏光変調送信器により、前記両位
相変調器を同じ信号により変調可能として、前記主信号
光の偏波状態を前記光伝送路の監視信号によって変調
し、当該監視信号を前記主信号に重畳して伝送すること
を特徴とする信号通信方式。 - 【請求項２】光伝送路中に近接状態に配設した２台の位
相変調器により、主信号光の直交する偏波成分のうちの
一方の偏波成分にのみ位相変調を加え、前記両位相変調
器の間の光軸上に配設した検光子により、前記両位相変
調器のうち後方の位相変調器の変調可能な方位に対し光
軸を中心に45度回転した方位の偏波成分を透過して、そ
れに直交する余剰偏波成分を取出し、前記余剰偏波成分
を最低に保つべく前記両位相変調器のうち前方の位相変
調器の光遅延を制御し、１台または複数台配設した変調
信号入力端子を有する偏光変調送信器により、後方の位
相変調器へ変調信号を入力して前記主信号光の偏波状態
を前記光伝送路の監視信号によって変調し、当該監視信
号を前記主信号に重畳して伝送することを特徴とする信
号通信方式。 - 【請求項３】送信装置に配設した偏光変調手段により、
出射する光の偏光が互いに直交する偏光状態を周期的に
繰り返すように偏光を変調し、光伝送路中に１台または
複数台配設した変調信号入力端子を有する偏光変調送信
器により、主信号光の直交する偏波成分のうちの一方の
偏波成分にのみ位相変調を加えられる位相変調器へ変調
信号を入力して前記主信号光の偏波状態を前記光伝送路
の監視信号によって変調し、当該監視信号を前記主信号
に重畳して伝送することを特徴とする信号通信方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13491390A JP3230522B2 (ja) | 1990-05-24 | 1990-05-24 | 信号通信方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13491390A JP3230522B2 (ja) | 1990-05-24 | 1990-05-24 | 信号通信方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0430634A JPH0430634A (ja) | 1992-02-03 |
| JP3230522B2 true JP3230522B2 (ja) | 2001-11-19 |
Family
ID=15139464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13491390A Expired - Fee Related JP3230522B2 (ja) | 1990-05-24 | 1990-05-24 | 信号通信方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3230522B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
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|---|---|---|---|---|
| JPH07281229A (ja) * | 1994-04-13 | 1995-10-27 | Ando Electric Co Ltd | 光偏波制御装置 |
| WO2005101702A1 (ja) * | 2004-04-15 | 2005-10-27 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | 光受信装置 |
| JP5387113B2 (ja) * | 2009-04-20 | 2014-01-15 | 日本電気株式会社 | 光受信装置 |
| JP5354000B2 (ja) * | 2011-12-05 | 2013-11-27 | 富士通株式会社 | 偏光多重送信装置 |
| US8761600B2 (en) * | 2012-09-14 | 2014-06-24 | Fujitsu Limited | In-band supervisory data modulation |
-
1990
- 1990-05-24 JP JP13491390A patent/JP3230522B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
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