JP3557134B2 - 光送信装置、波長分割多重方式光信号生成方法およびチャネル増設方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、偏波直交法による波長分割多重方式光信号を生成する光送信装置において、この波長分割多重方式光信号が伝送される光伝送路において生じる波長分散を予め補償する光送信装置に関する。さらに、光送信装置に新たにチャネルを増設するチャネル増設方法に関する。
将来のマルチメディアネットワークの構築を目指し、超長距離でかつ大容量の光通信システムが要求されている。この大容量化を実現する方式として、波長分割多重（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ−ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ、以下、「ＷＤＭ」と略記する。）方式が、光ファイバの広帯域・大容量性を有効利用できるなどの有利な点から研究開発が進められている。
特に、近年では、通信量（トラヒック）の増大に対応するために、ＷＤＭ方式光信号の容量を増大させる必要がある。このため、ＷＤＭ方式光信号の光信号（チャネル）間における波長間隔を狭くすることによってＷＤＭ方式光信号の高密度化を図ることが要求されている。
【０００２】
【従来の技術】
送信端局から送出されたＷＤＭ方式光信号は、受信端局で受信されるまでに、光ファイバなどの光伝送路で生じる４光波混合や相互位相変調などの非線形光学現象によって、劣化する。この４光波混合や相互位相変調は、相互作用する光信号間における波長間隔が短いほど、また、偏波状態が近いほど、光信号の劣化に大きく影響する。
【０００３】
このため、ＷＤＭ方式光信号は、光伝送路に射出される前に、偏波状態を時間的に無偏波化する方法や隣接するチャネル間の偏波状態を直交させる偏波直交法を施される。
この無偏波化する方法では、ＷＤＭ方式光信号は、直交する偏波成分の位相差を時間的に変化させる偏波スクランブラによって無偏波化される。また、偏波直交法では、同一偏波状態に各チャネルに相当する光信号が生成され、各光信号は、偏波保持ファイバ（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇ ｆｉｂｅｒ、以下、「ＰＭＦ」と略記する。）によって光合波器（ｏｐｔｉｃａｌ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ 、以下、「ＭＵＸ」と略記する。）に導波される。このＰＭＦをＭＵＸに接続する際に、隣接するチャネルを伝送するＰＭＦ間においてその応力付与部を互いに直交させてＭＵＸに接続することによって、偏波直交法によるＷＤＭ方式光信号が生成される。
【０００４】
しかし、ＷＤＭ方式光信号の光信号間における波長間隔を狭くすると、無偏波化する方法では、偏波スクランブラの位相変調によって、ＷＤＭ方式光信号の各光信号は、そのスペクトルが広がる。そのため、隣接する光信号とクロストークを生じてしまう。あるいは、受信端局において、光受信器が受信する波長に中心波長を合わせられた帯域通過光フィルタによって広がったスペクトル成分が除去されるので、受信感度を劣化させてしまう。よって、偏波スクランブラによる無偏波化は、波長間隔を狭くした高密度なＷＤＭ方式光信号に適用し難い。
【０００５】
一方、送信端局から送出されたＷＤＭ方式光信号は、受信端局で受信されるまでに、光ファイバなどの光伝送路で波長分散を生じる。このため、波長分散を補償する方法として、光伝送路で生じる波長分散値と逆符号の波長分散値を持つ分散補償器を光送信装置または光受信装置に備える方法、また、光伝送路で生じる波長分散を適当な割合で分割して２個の分散補償器に割り当て、これら分散補償器を光伝送路の入射端に接続される光送信装置および射出端に接続される光受信装置とに備える方法がある。
【０００６】
また、偏波モード分散の影響を生じさせることなしに波長分散を補償する分散補償器が特開平８−０９５０９５号公報に開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、偏波直交法では、分散補償後においてもＭＵＸで波長多重するまで偏波状態を保持する必要があるため、分散補償ファイバで偏波を保持する必要がある。しかしながら、分散補償ファイバは、通常長尺なため偏波消光比が著しく劣化し、偏波保持できる分散補償ファイバは、作製することが困難であるという問題がある。
【０００８】
そして、長尺な分散補償ファイバは、伝播する光信号に著しい損失を生じさせるため、その光信号の光信号対雑音比を著しく劣化させるという問題がある。
そこで、本発明では、予め分散補償した偏波直交法のＷＤＭ方式光信号を生成することができる光送信装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明では、異なる所定の波長の光を直線偏波で出力する複数の光信号生成手段と、前記光信号生成手段それぞれに対して設けられ前記光信号生成手段からの光を入力し波長分散を与えて出力する複数の分散補償器と、前記複数の分散補償器の各出力を入力し隣接する波長の偏波が直交するよう波長多重する波長多重手段を備え、前記分散補償器には、第１ポートに入射された光は第２ポートに射出し第２ポートに入射された光は第３ポートに射出し、前記第１ポートには前記光信号生成手段からの光が入力され前記第２ポートには所定分散値を持つ分散補償デバイスが接続され前記第３ポートの出力は前記波長多重手段へ出力する光デバイスと、前記分散補償デバイスを経由した前記第２ポートからの光の偏波を略９０度回転させて再び該分散補償デバイスに入射させる偏波変換手段とを設けて構成する。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の光送信装置において、該光デバイスと該偏波偏光手段の間に光増幅器を設けて構成する。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の光送信装置において、該光デバイスと該偏波偏光手段の間に帯域通過フィルタを設けて構成する。
請求項４に記載の発明では、請求項１に記載の光送信装置において、該光デバイスと該偏波偏光手段の間に光減衰器を設けて構成する。
請求項５に記載の発明では、請求項１に記載の光送信装置において、該光デバイスと該波長多重手段の間に偏波保持可能な光増幅器を設けて構成する。
【００１２】
請求項６に記載の発明では、請求項１に記載の光送信装置において、該光デバイスと該波長多重手段の間に偏波保持可能な光減衰器を設けて構成する。
請求項７に記載の発明では、請求項１に記載の光送信装置において、該複数の光信号生成手段はすべて該光デバイスに接続されており、該光デバイスの各第３ポートの出力を該波長多重手段で波長多重することで構成する。
【００１３】
請求項８に記載の発明では、請求項１に記載の光送信装置において、該光デバイスと該波長多重手段の間に偏波保持可能な偏光子を設けて構成する。
請求項９に記載の発明では、請求項１に記載の光送信装置において、該波長多重手段と該光信号生成手段と該光デバイスの間または、該波長多重手段と複数の該光信号生成手段間に該光信号生成手段と該光デバイスの出力または、該波長多重手段と複数の該光デバイスの出力光を波長多重する少なくとも１つの第２の波長多重手段と、該第２の波長多重手段の出力を第１ポートが接続し、第１ポートに入射された光は第２ポートに射出され第２ポートに入射された光は第３ポートに射出される第２の光デバイス、該第２の光デバイスの第２ポートに接続された所定分散値を持つ第２の分散補償デバイス、該第２の分散補償デバイスの第２ポートと異なる側に設けられ該分散補償デバイスの出力光の偏波を回転させて再び該分散補償デバイスに入射させる第２の偏波変換手段、からなる分散補償ユニットを設けて構成する。
【００１４】
請求項１０に記載の発明では、請求項１に記載の光送信装置において、該光デバイスは偏波分離カプラであることで構成する。
請求項１１に記載の発明では、請求項１に記載の光送信装置において、該光デバイスは光サーキュレータであることで構成する。
請求項１２に記載の発明では、複数の光信号を偏波直交して波長多重する波長分割多重方式光信号生成方法において、波長多重する光信号を補償すべき所定の分散補償値の半分の波長分散値になるように長さが設定される分散補償ファイバに伝播させる第１ステップと、前記分散補償ファイバからの光信号を該光信号の偏波状態と直交し且つ時間反転した偏波状態にある光信号に変換して前記分散補償ファイバに再度入射させる第２ステップと、前記分散補償ファイバを再度伝播した光信号を該光信号の波長と隣接する波長である波長分割多重方式光信号と偏波状態を直交させて波長多重させる第３ステップとからなる。
請求項１３に記載の発明では、複数の光信号を偏波直交して波長多重する波長分割多重方式光信号を生成する光送信装置に光信号を増設するチャネル増設方法において、前記波長分割多重方式光信号の信号波長帯域に対し短波長側または長波長側のいずれか一方に０．４ｎｍ以上の波長間隔をあけた波長である、増設されるチャネルの光信号を生成する第１ステップと、生成した光信号を補償すべき所定の分散補償値の半分の波長分散値になるように長さが設定される分散補償ファイバに伝播させる第２ステップと、前記分散補償ファイバからの光信号を該光信号の偏波状態と直交し且つ時間反転した偏波状態にある光信号に変換して前記分散補償ファイバに再度入射させる第３ステップと、前記分散補償ファイバを再度伝播した光信号を該光信号の波長と最も近い波長である前記波長分割多重方式光信号の光信号における偏波状態と直交させて前記波長分割多重方式光信号と波長多重させる第４ステップとからなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明における実施の形態を説明する。
【００１６】
（本発明の原理）
図１および図２は、本発明の構成を示す図である。
図１において、複数の光信号生成手段１５は、特定の直線偏波であって互いに異なる波長の光信号を生成する。生成された各光信号は、第１ないし第３ポートを有する複数の光デバイス２１の第１ポートにそれぞれ入射される。
【００１７】
光デバイス２１は、第１ポートに入射される光を第２ポートから射出し、第２ポートに入射される光を第３ポートから射出する。よって、第１ポートに入射された各光信号は、各光デバイス２１の第２ポートからそれぞれ射出され、複数の分散補償ファイバ２２にそれぞれ入射される。
【００１８】
分散補償ファイバ２２は、補償すべき所定の分散補償値の半分の波長分散値になるように長さが設定される。所定の波長分散値は、この分散補償ファイバ２２に入射される光信号が光送信装置１１に接続される光伝送路３２で生じる波長分散値に対し、逆符号の値である。例えば、分散補償ファイバ２２−１の波長分散値は、光信号生成手段１５−１で生成される光信号が光伝送路３２で生じる波長分散値に対し、逆符号の値である。
【００１９】
各分散補償ファイバ２２から射出された光信号は、複数の偏波変換手段２３にそれぞれ入射される。偏波変換手段２３は、分散補償ファイバ２２からの光をその光の偏波状態と直交し且つ時間反転した偏波状態にある光に変換して、変換した光を分散補償ファイバ２２に再度入射する。
そして、各光デバイス２１の第３ポートには、波長多重手段１７が接続される。波長多重手段１７は、各第３ポートからの光信号間において波長が隣接する光信号の偏波状態を互いに直交させて各光信号を波長多重する。
【００２０】
このような構成の光送信装置１１では、光信号生成手段１５で生成された各光信号が分散補償ファイバ２２を透過したとしても偏波変動がない。このため、光送信装置１１は、これら各光信号を波長多重手段１７で波長多重することにより、波長分散を補償された偏波直交法によるＷＤＭ方式光信号を得ることができる。
【００２１】
次に、偏波変動なく波長分散を補償することができることについて説明する。
一般に、光が光ファイバを伝播すると、光は、光ファイバの複屈折率によって偏波状態が変化する。この偏波状態の変化は、光を直交する偏波成分に分解した場合、分解された２成分の位相差（リタデーション；ｒｅｔａｒｄａｔｉｏｎ）に基づく。
今、ｘｙｚ直交座標系を、光ファイバを伝播する光の伝播方向をｚ軸として、ｚ軸と直交する光ファイバの断面内にｘ軸およびｙ軸を設定する。この場合に、任意の光は、ｘ成分とｙ成分の偏波成分に分解することができ、ｘ軸の屈折率をｎｘ と、ｙ軸の屈折率をｎｙ とすると、ｘ、ｙ偏波成分の位相差は、（ｎｘ −ｎｙ ）に比例する。
【００２２】
分散補償ファイバ２２を伝播する往路の光は、（ｎｘ −ｎｙ ）に比例する位相差となって偏波変換手段２３へ射出される。この光は、偏波変換手段２３で偏波状態を９０度回転され且つ時間反転されて、再び、分散補償ファイバ２２に入射される。ここで、時間反転を行っているのは、往路と復路で光が伝播する方向が逆転しているためである。このため、分散補償ファイバ２２を伝播する復路の光は、−（ｎｘ −ｎｙ ）に比例する位相差となって光デバイス２１の第２ポートへ射出される。
【００２３】
よって、分散補償ファイバ２２を往復する光のｘ、ｙ偏波成分の位相差は、（ｎｘ −ｎｙ ）−（ｎｘ −ｎｙ ）＝０となる。
したがって、光送信装置１１は、偏波分散が生じる通常の分散補償ファイバ２２を用いて偏波分散および波長分散を補償した光信号を、光デバイス２１の第３ポートから射出させることができる。
【００２４】
ここでの特徴は、偏波分散が発生する光学素子、すなわち、分散補償ファイバ、光増幅器、光フィルタおよび光減衰器は、そのデバイスを通過後９０度偏波方向を回転させ再度入射するようにシステム設計することで偏波分散を無視できるようになる。
また、上述のように波長分散を補償すべき光信号は、分散補償ファイバ、光増幅器または光減衰器を往復するので、これらのデバイスの分散値、ゲインまたは減衰量は、通常の分散補償ファイバを一方向にのみ光を伝播させる場合の長さに対しほぼ半分の長さで、目的とすべき所定の値を得ることができる。
【００２５】
図２において、これら複数の光信号生成手段１５の光信号を複数のグループ、例えば、図２に示すようにＧ１ 〜Ｇｃ に分割し、この分割された１個のグループ内において、特定の光信号を除く各光信号が複数の分散補償器１６にそれぞれ入射される。例えば、Ｇ１ 内において、光信号生成手段１５−ｃで生成された特定の光信号を除く各光信号が分散補償器１６−１〜１６ａ に入射される。各分散補償器１６は、特定の光信号の波長分散を補償する分散補償値との差分でそれぞれに入射される各光信号の波長分散をそれぞれ補償する。
【００２６】
そして、分割されたグループごとにおいて、各分散補償器１６からの光信号と特定の光信号とが波長多重手段１７に入射される。例えば、Ｇ１ では、これら光信号が波長多重手段１７−１に入射され、Ｇａ では、これら光信号が波長多重手段１７−ａに入射される。波長多重手段１７の個数は、グループの数に合わせる。波長多重手段１７は、入射されたこれら光信号間において波長が隣接する光信号の偏波状態を互いに直交させてこれら光信号を波長多重する。
【００２７】
なお、図２において、後述する説明の都合上、分散補償器１６を第１分散補償器と表示している。
図２において、分散補償装置３０を複数個縦続に接続することで構成する。
ここで、多段縦続接続される分散補償装置３０に入力される複数の光信号は、前段の分散補償装置３０から射出される波長多重された光信号である。例えば、図２において、分散補償装置３０−ｅに入射される複数の光信号は、前段の分散補償装置３０−１〜３０−ａから射出される光信号であり、複数のグループに分割される。
【００２８】
一般に、光信号は、光部品を伝播する間に損失によって光信号電力が低下するので、光信号対雑音比を劣化させる。このため、損失の大きい光部品は、２個以上に分割して、その間で光増幅器によって光信号を増幅する必要がある。
或る光信号の所要の波長分散値を得るために分散補償ファイバが長尺化する場合でも、このような構成の分散補償装置３０では、所要の波長分散値を分けて補償するので、分散補償ファイバの長尺化を抑制することができる。このため、分散補償ファイバの損失を一定の許容範囲内にすることができる。したがって、分散補償装置３０は、光信号の波長分散を補償しても良好な光信号対雑音比を保つことができる。
【００２９】
図２において、複数の光信号生成手段１５は、複数の光信号を複数のグループに分割し、この分割された１個のグループ内において、特定の光信号を除く各光信号が複数の第１分散補償器１６に入射される。各第１分散補償器１６は、特定の光信号の波長分散を補償する分散補償値との差分でそれぞれに入射される各光信号の波長分散をそれぞれ補償する。
【００３０】
そして、分割されたグループごとにおいて、各第１分散補償器１６からの光信号と特定の光信号とが第１波長多重手段１７に入射される。第１波長多重手段１７は、入射されたこれら光信号間において波長が隣接する光信号の偏波状態を互いに直交させてこれら光信号を波長多重する。
各第１波長多重手段からのＷＤＭ方式光信号は、複数の第２分散補償器１８にそれぞれ入射される。第２分散補償器１８は、入射された波長分割方式光信号のグループにおける特定の光信号の波長分散を補償する分散補償値でこれら各ＷＤＭ方式光信号の波長分散をそれぞれ補償する。
【００３１】
各第２分散補償器１８からのＷＤＭ方式光信号は、第２波長多重手段１９に入射される。第２波長多重手段１９は、入射されたＷＤＭ方式光信号のチャネル間において波長が隣接するチャネルの偏波状態を互いに直交させてこれら各ＷＤＭ方式光信号をさらに波長多重する。
図２において、分散補償装置３０を複数個縦続に接続する分散補償装置と、初段の分散補償装置３０に入射される各光信号を生成する複数の光信号生成手段１５と、最終段の各波長多重手段１７からのＷＤＭ方式光信号がそれぞれ入射され、特定の光信号の波長分散を補償する分散補償値でＷＤＭ方式光信号の波長分散を補償する複数の第２分散補償器１８と、各第２分散補償器１８からのＷＤＭ方式光信号が入射され、入射されたＷＤＭ方式光信号のチャネル間において波長が隣接するチャネルの偏波状態を互いに直交させて各ＷＤＭ方式光信号をさらに波長多重する第２波長多重手段１９とを備えて構成される。
【００３２】
ＷＤＭ方式光信号における或る光信号の所要の波長分散値を得るために分散補償ファイバが長尺化する場合でも、このような構成の光送信装置３１では、所要の波長分散値を分けて補償するので、分散補償ファイバの長尺化を抑制することができる。このため、分散補償ファイバの損失を一定の許容範囲内にすることができる。したがって、光送信装置３１は、ＷＤＭ方式光信号における各光信号の波長分散を補償しても良好な光信号対雑音比を保つことができる。
【００３３】
図１および図２において、第１および第２分散補償器１６、１８は、分散補償器１６、１８に入射される光が入射され、この入射された光を第２ポートに射出する第１ポートと、第２ポートに入射される光を第３ポートから射出する光デバイス２１と、光デバイス２１の第２ポートに接続され、補償すべき所定の分散補償値の半分の波長分散値になるように長さが設定される分散補償ファイバ２２と、分散補償ファイバ２２に接続され、分散補償ファイバ２２からの光をその光の偏波状態と直交し且つ時間反転した偏波状態にある光に変換して分散補償ファイバに再度入射する偏波変換手段２３とを備えて構成される。
【００３４】
図１および図２において、第１および第２分散補償器１６、１８は、分散補償器１６、１８に入射される光が入射され、この入射された光を第２ポートに射出する第１ポートと、第２ポートに入射される光を第３ポートから射出する光デバイス２１と、光デバイス２１の第２ポートに接続され、補償すべき所定の分散補償値の半分の波長分散値になるように長さが設定される分散補償ファイバ２２と、分散補償ファイバ２２に接続され、分散補償ファイバ２２からの光をその光の偏波状態と直交し且つ時間反転した偏波状態にある光に変換して分散補償ファイバに再度入射する偏波変換手段２３とを備えて構成される。
【００３５】
このような構成の光送信装置３１は、光信号生成手段１５で生成された各光信号が分散補償ファイバ２２を透過したとしても、偏波変動がない。このため、光送信装置３１は、この偏波変動のない各光信号を波長多重手段１７、１９で波長多重することにより、波長分散を補償された偏波直交法によるＷＤＭ方式光信号を得ることができる。
【００３６】
図１および図２において、光送信装置１１、３１は、光デバイス２１の第２ポートと分散補償ファイバ２２との間に接続される双方向光増幅手段２４をさらに備えて構成される。この双方向光増幅手段２４は、２個の入出力ポートを有し、一方の入出力ポートに入射される光を増幅して他方の入出力ポートに射出するとともに他方の入出力ポートに入射される光を増幅して一方の入出力ポートに射出する。
【００３７】
図１および図２において、光送信装置１１、３１は、光デバイス２１の第３ポートに接続される偏波保持光増幅手段２６をさらに備えて構成される。この偏波保持光増幅手段２６は、入射される光をその偏波状態を保持しながら増幅する。
このような構成の光送信装置１１、３１では、光デバイス２１、分散補償ファイバ２２および偏波変換手段２３などで生じる損失を補うことができる。
【００３８】
偏波状態が一定である光信号は、一般に多段縦続接続された光増幅器によって増幅されると、偏波ホールバーニングを生じる。この偏波ホールバーニングは、光信号と直交する偏波成分の雑音が増幅されて、光信号対雑音比が劣化する現象である。しかしながら、このような光送信装置１１、３１では、一方の入出力ポートに入射される光の偏波状態と他方の入出力ポートに入射される光の偏波状態とが直交しているので、偏波ホールバーニングを抑制した増幅光を光デバイス２１の第３ポートから射出することができる。
【００３９】
図１および図２において、光送信装置１１、３１において、光デバイス２１の第３ポートに接続される複数の偏波保持光減衰手段２７をさらに備えて構成される。偏波保持光減衰手段２７は、入射される光をその偏波状態を保持しながら減衰する。
【００４０】
このような構成の光送信装置１１、３１では、偏波保持光減衰手段２７によってＷＤＭ方式光信号における各光信号のレベルを調整することができるので、ＷＤＭ方式光信号に適切なプリエンファシスを行うことができる。
図１および図２において、光送信装置１１、３１は、分散補償ファイバ２２と偏波変換手段２３との間に光減衰器２８をさらに備えて構成される。
【００４１】
図１および図２において、光送信装置１１、３１は、光デバイス２１の第２ポートと分散補償ファイバ２２との間に接続される帯域通過光フィルタ２５をさらに備えて構成される。この帯域通過光フィルタ２５は、その通過波長帯域の中心波長が光デバイス２１の第１ポートに接続される光信号生成手段１５で生成される光信号の波長に設定される。例えば、帯域通過光フィルタ２５−１では、その通過波長帯域の中心波長は、光デバイス２１−１の第１ポートに接続される光信号生成手段１５−１で生成される光信号の波長に設定される。
【００４２】
このような構成の光送信装置１１、３１では、光信号生成手段１５で生成された光信号を除く光を遮断するので、確実に所望の波長に光信号を設定したＷＤＭ方式光信号を送出することができる。
図１および図２において、光送信装置１１、３１は、光デバイス２１の第２ポートと分散補償ファイバ２２との間に接続される双方向光増幅器と光デバイス２１の第３ポートに接続される偏波保持光減衰手段２７とをさらに備えて構成される。
【００４３】
この双方向光増幅手段２４は、２個の入出力ポートを有し、一方の入出力ポートに入射される光を増幅して他方の入出力ポートに射出するとともに他方の入出力ポートに入射される光を増幅して一方の入出力ポートに射出する。偏波保持光減衰手段２７は、入射される光をその偏波状態を保持しながら減衰する。
図１および図２において、光送信装置１１、３１は、光デバイス２１の第３ポートに接続される偏波保持光増幅手段２６と、この偏波保持光増幅手段２６に接続される偏波保持光減衰手段２７とをさらに備えて構成される。
【００４４】
この偏波保持光増幅手段２６は、入射される光をその偏波状態を保持しながら増幅し、増幅した光信号を偏波保持光減衰手段２７に射出する。偏波保持光減衰手段は、入射される光をその偏波状態を保持しながら減衰し、減衰した光信号を波長多重手段１７に射出する。
図１および図２において、光送信装置１１、３１は、光デバイス２１の第２ポートに接続される双方向光増幅手段２４と、双方向光増幅手段２４と分散補償ファイバ２２との間に接続される帯域通過光フィルタ２５と、光デバイス２１の第３ポートに接続される偏波保持光減衰手段２７とをさらに備えて構成される。
【００４５】
この双方向光増幅手段２４は、２個の入出力ポートを有し、一方の入出力ポートに入射される光を増幅して他方の入出力ポートに射出するとともに他方の入出力ポートに入射される光を増幅して一方の入出力ポートに射出する。帯域通過光フィルタ２５は、その通過波長帯域の中心波長が光デバイス２１の第１ポートに接続される光信号生成手段１５で生成される光信号の波長に設定される。偏波保持光減衰手段２７は、入射される光をその偏波状態を保持しながら減衰する。
【００４６】
図１および図２において、光送信装置１１、３１は、光デバイス２１の第２ポートと分散補償ファイバ２２との間に接続される帯域通過光フィルタ２５と、光デバイス２１の第３ポートに接続される偏波保持光増幅手段２６と、偏波保持光増幅手段２６に接続される偏波保持光減衰手段２７とをさらに備えて構成される。
【００４７】
この帯域通過光フィルタ２５は、その通過波長帯域の中心波長が光デバイス２１の第１ポートに接続される光信号生成手段１５で生成される光信号の波長に設定される。偏波保持光増幅手段２６は、入射される光をその偏波状態を保持しながら増幅し、増幅した光信号を偏波保持光減衰手段２７に射出する。偏波保持光減衰手段２７は、入射される光をその偏波状態を保持しながら減衰し、減衰した光信号を波長多重手段１７に射出する。
【００４８】
図１および図２において、光デバイス２１と波長多重手段１７、１７−１、１７−ａ、１７−ｂ、１７−ｃの間に偏波保持可能な偏光子２９を設けて構成される。
偏波を保持する光部品を多段に接続すると偏波消光比が劣化して、伝送特性の劣化を生じさせる可能性がある。このため、偏光子２８を挿入することによって偏波消光比を向上させ、伝送特性の劣化を避けることができる。
【００４９】
図１および図２において、光送信装置１１、３１は、光デバイス２１は、偏光ビームスプリッタであることで構成される。
図１および図２において、光送信装置１１、３１は、光デバイス２１は、光サーキュレータであることで構成される。
図１において、第１ないし第３ポートを有し、第１ポートに入射される光を第２ポートから射出し、第２ポートに入射される光を該第３ポートから射出する光デバイス２１と、光デバイス２１の第２ポートに接続され、所定の波長の光を透過する帯域通過光フィルタ２５と、帯域通過光フィルタ２５に接続され、補償すべき所定の分散補償値の半分の波長分散値になるように長さが設定される分散補償ファイバ２２と、分散補償ファイバ２２に接続され、分散補償ファイバ２２からの光をその光の偏波状態と直交し且つ時間反転した偏波状態にある光に変換して分散補償ファイバ２２に再度入射する偏波変換手段２３とを備えて構成される。
【００５０】
このような構成の分散補償器１６では、入射された光が分散補償ファイバ２２を透過したとしても、偏波変動がない。さらに、分散補償器１６は、帯域通過光フィルタ２５によって所定の波長の光を除く波長成分を除去することができる。
本発明では、複数の光信号を波長多重するＷＤＭ方式光信号を生成する光送信装置と、光送信装置からのＷＤＭ方式光信号を伝送する光伝送路と、光伝送路からのＷＤＭ方式光信号を受信処理する光受信装置とを備える光通信システムである。
【００５１】
このような構成の光通信システムでは、偏波直交法によるＷＤＭ方式光信号を伝送することができるので、ＷＤＭ方式光信号において波長の隣接するチャネル間に生じる非線形光学効果による劣化を低減することができる。そして、この光通信システムは、光送信装置によって波長分散を予め補償するので、波長分散による光信号の劣化を抑制したＷＤＭ方式光信号を光受信装置に受信させることができる。さらに、この光通信システムの光伝送路の途中に中継増幅装置が接続された場合でも、偏波直交法によるＷＤＭ方式光信号が中継増幅装置内の光増幅器に入射されるので、偏波直交法によらないＷＤＭ方式光信号の場合に較べて光増幅器で生じる偏波ホールバーニングを抑制することができる。
【００５２】
したがって、この光通信システムは、伝送中にＷＤＭ方式光信号に生じる劣化を抑制できるので、ＷＤＭ方式光信号を長距離伝送することができる。
本発明では、複数の光信号を波長多重する偏波直交法のＷＤＭ方式光信号を生成する光送信装置に光信号を増設するチャネル増設方法において、ＷＤＭ方式光信号の信号波長帯域に対し短波長側または長波長側のいずれか一方の波長に増設されるチャネルの光信号を生成する第１ステップと、生成した光信号を補償すべき所定の分散補償値の半分の波長分散値になるように長さが設定される分散補償ファイバに伝播させる第２ステップと、分散補償ファイバからの光信号をこの光信号の偏波状態と直交し且つ時間反転した偏波状態にある光信号に変換して分散補償ファイバに再度入射させる第３ステップと、分散補償ファイバを再度伝播した光信号をこの光信号の波長と最も近い波長であるＷＤＭ方式光信号の光信号における偏波状態と直交させてＷＤＭ方式光信号と波長多重させる第４ステップとからなる。
【００５３】
また、本発明では、複数の光信号を波長多重する偏波直交法のＷＤＭ方式光信号を生成する光送信装置に光信号を増設するチャネル増設方法において、ＷＤＭ方式光信号の信号波長帯域に対し短波長側または長波長側のいずれか一方に０．４ｎｍ以上の波長間隔をあけた波長である、増設されるチャネルの光信号を生成する第１ステップと、生成した光信号をＷＤＭ方式光信号に波長多重する第２ステップとからなる。
【００５４】
また、本発明では、複数の光信号を波長多重する偏波直交法のＷＤＭ方式光信号を生成する光送信装置に光信号を増設するチャネル増設方法において、ＷＤＭ方式光信号の信号波長帯域に対し短波長側または長波長側のいずれか一方に０．４ｎｍ以上の波長間隔をあけた波長である、増設されるチャネルの光信号を生成する第１ステップと、生成した光信号を補償すべき所定の分散補償値の半分の波長分散値になるように長さが設定される分散補償ファイバに伝播させる第２ステップと、分散補償ファイバからの光信号をこの光信号の偏波状態と直交し且つ時間反転した偏波状態にある光信号に変換して分散補償ファイバに再度入射させる第３ステップと、分散補償ファイバを再度伝播した光信号をこの光信号の波長と最も近い波長であるＷＤＭ方式光信号の光信号における偏波状態と直交させてＷＤＭ方式光信号と波長多重させる第４ステップとからなる。
【００５５】
このようなチャネル増設方法では、増設されるチャネルが既存のチャネルとの間で偏波状態を直交させて増設されるので、チャネル増設の前後でＷＤＭ方式光信号に生じる非線形光学効果および偏波ホールバーニングを抑制する効果をほぼ同様の効果にすることができる。
さらに、このチャネル増設方法は、増設されるチャネルとこのチャネルの波長と最も近い波長である既存のチャネルとの間隔を０．４ｎｍ（５０ＧＨｚ）以上とするので、より確実に、ＷＤＭ方式光信号に生じる非線形光学効果および偏波ホールバーニングを抑制する効果をほぼ同様の効果にすることができる。
【００５６】
（第１の実施形態の構成）
図３は、第１の実施形態における光通信システムの構成を示す図である。
図４は、第１の実施形態の光通信システムにおける光送信装置の構成を示す図である。
【００５７】
図５は、光減衰器と光合波器との接続方法の説明図である。
図３において、光通信システムは、偏波直交法によるＷＤＭ方式光信号を生成する光送信装置１０１と、光送信装置１０１から射出されたＷＤＭ方式光信号を伝送する光伝送路１０２と、伝送されたＷＤＭ方式光信号が入射され、ＷＤＭ方式光信号を受信処理する光受信装置１０５とから構成される。さらに、この光通信システムには、光伝送路１０２間において、光伝送路１０２における伝送損失を補う光増幅装置１０３および光伝送路１０２を伝送するＷＤＭ方式光信号からチャネルを分岐・挿入する光分岐・挿入装置（ｏｐｔｉｃａｌ ａｄｄ／ｄｒｏｐ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ、以下、「ＯＡＤＭ」と略記する。）１０４が必要に応じて多段中継接続される。
【００５８】
光送信装置１０１は、本発明にかかる光送信装置であり、この構成については、後述する。
光伝送路１０２は、１．３μｍ帯零分散シングルモードファイバや１．５μ帯分散シフトファイバなどの各種の光ファイバである。特に、光伝送路１０２が既設の１．３μｍ帯零分散シングルモードファイバであって、１．５μｍ帯のＷＤＭ方式光信号を伝送する場合に、波長分散が著しいので、本発明にかかる光送信装置１０１は、著しい効果を発揮する。
【００５９】
光受信装置１０５は、例えば、光増幅器と光デマルチプレクサ（ｏｐｔｉｃａｌ ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ ）と光受信器（ｏｐｔｉｃａｌ ｒｅｃｅｉｖｅｒ）とから構成される。光伝送路１０２から光受信装置１０５に入射されたＷＤＭ方式光信号は、プリアンプである光増幅器で所定の受信レベルまで増幅され、光デマルチプレクサでチャネルごとに波長分離される。分離された各チャネルは、ホトダイオードや復調器などからなる光受信器にそれぞれ入射され、受信される。
【００６０】
光増幅装置１０３は、例えば、エルビウム添加光ファイバと励起光源などから構成されるエルビウム添加光ファイバ増幅器を備えて構成される。エルビウム添加光ファイバは、励起光源からエネルギーを供給されることによって反転分布を形成し、この状態で増幅すべきＷＤＭ方式光信号が入射されると誘導放射を引き起こし、ＷＤＭ方式光信号を増幅する。なお、光増幅装置１０３の増幅帯域は、ＷＤＭ方式光信号の波長帯域に合わせて決定され、増幅帯域は、光ファイバに添加される希土類元素の種類および励起光源の励起波長などの変更によって、変えることができる。例えば、１．４８μｍまたは０．９８μｍを励起波長とするエルビウム添加光ファイバ増幅器は、１．５５μｍ帯を増幅することができる。
【００６１】
ＯＡＤＭ１０４は、例えば、光伝送路１０２からのＷＤＭ方式光信号を２つに分配する光分岐器（ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｕｐｌｅｒ ）と、分配された一方のＷＤＭ方式光信号からこのＯＡＤＭで分岐されるべきチャネルを受信する光受信器と、分配された他方のＷＤＭ方式光信号からこのＯＡＤＭで分岐されるべきチャネルのみを遮断する光フィルタと、このＯＡＤＭで挿入されるべきチャネルの光信号を生成する光送信器と、光フィルタを透過したＷＤＭ方式光信号と光送信器からの光信号とを波長多重する光合波器（ｏｐｔｉｃａｌ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ ）とから構成される。なお、ＯＡＤＭは、チャネルを分岐・挿入する際に光信号のままで分岐・挿入する装置であるが、チャネルを分岐・挿入する際に光信号を電気信号に変換した後に、電気信号でチャネルを分岐・挿入し、そして、再び電気信号を光信号に変換する分岐・挿入装置（ａｄｄ／ｄｒｏｐ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）でもよい。
【００６２】
次に、光送信装置１０１について説明する。
図４において、光送信装置１０１内のｍ個の光送信器（ｏｐｔｉｃａｌ ｓｅｎｄｅｒ、以下、「ＯＳ」と略記する。）１２１−１〜１２１−ｍは、互いに異なる波長である光信号をそれぞれ生成する。この互いに異なる各波長は、ＷＤＭ方式光信号における各チャネルの波長にそれぞれ設定される。ＯＳ１２１は、例えば、所定の波長でレーザ光を発振する半導体レーザと、送信すべき情報でレーザ光を外部変調するマッハツェンダ干渉型光変調器などの外部変調器とから構成することができる。
【００６３】
ここで、一般に、半導体レーザは、一定の直線偏波状態のレーザ光を発振するので、各ＯＳ１２１−１〜１２１−ｍから射出される各光信号は、それらの偏波状態を同一にすることができる。
【００６４】
各ＯＳ１２１−１〜１２１−ｍから射出された光信号は、各光サーキュレータ（ｏｐｔｉｃａｌ ｃｉｒｃｕｌａｔｏｒ、以下、「ＯＣ」と略記する。）１２２−１〜１２２−ｍの第１ポートにそれぞれ入射される。ＯＣ１２２は、３個のポートを備え、第１ポートに入射される光を第２ポートに射出し、第２ポートに入射される光を第３ポートに射出し、そして、第３ポートに入射される光を第１ポートに射出する。
【００６５】
よって、第１ポートに入射された各ＯＳ１２１−１〜１２１−ｍからの光信号は、各ＯＣ１２２−１〜１２２−ｍの第２ポートから射出され、各双方向光増幅器（以下、「ＢＯＡ」と略記する。）１２３−１〜１２３−ｍに入射される。
ＢＯＡ１２３は、２個の入出力ポートを備え、光がいずれの入出力ポートに入射されても増幅することができる。例えば、双方向励起されたエルビウム添加光ファイバ増幅器を使用することができる。
【００６６】
各ＢＯＡ１２３−１〜１２３−ｍで増幅された光信号は、各光フィルタ（以下、「ＦＩＬ」と略記する。）１２４−１〜１２４−ｍにそれぞれ入射される。
ＦＩＬ１２４は、帯域通過光フィルタであり、その通過波長帯域の中心波長は、ＷＤＭ方式光信号の各チャネルの光信号における波長に設定される。例えば、ＯＳ１２１−１がチャネル１の光信号を生成する場合には、ＯＣ１２２−１とＢＯＡ１２３−１とを介してＯＳ１２１−１に接続されるＦＩＬ１２４−１の中心波長は、チャネル１の波長に設定される。また、ＯＳ１２１−２がチャネル２の光信号を生成する場合には、ＯＣ１２２−２とＢＯＡ１２３−２とを介してＯＳ１２１−２に接続されるＦＩＬ１２４−２の中心波長は、チャネル２の波長に設定される。
【００６７】
各ＦＩＬ１２４−１〜１２４−ｍからの光信号は、各分散補償ファイバ（ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ−ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｎｇ ｆｉｂｅｒ 、以下、「ＤＣＦ」と略記する。）１２５−１〜１２５−ｍにそれぞれ入射される。各ＤＣＦ１２５−１〜１２５−ｍからの光信号は、各偏波変換器（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ、以下、「ＰＣ」と略記する。）１２６−１〜１２６−ｍにそれぞれ入射される。ＰＣ１２６は、４５度ファラデー回転子と反射鏡とが主光路上にこの順に配置される。４５度ファラデー回転子は、主光路上に配置されるイットリウム鉄ガーネット（ＹＩＧ）などの磁気光学結晶と、この磁気光学結晶に主光路方向に磁界を印加する磁石とを備えて構成され、磁気光学結晶の厚さおよび磁石の磁場の強さは、旋光角が４５度になるように設定される。
【００６８】
ＰＣ１２６に入射された光は、４５度ファラデー回転子で偏波状態が４５度回転されて反射鏡に入射する。そして、４５度回転された光は、反射鏡で反射され、再び４５度ファラデー回転子に入射して偏波状態が更に４５度回転される。したがって、ＰＣ１２６に入射された光は、その偏波状態を９０度回転されてＰＣ１２６から射出される。例えば、ｘ偏波成分の光は、ＰＣ１２６によって、ｘ偏波成分と直交状態にあるｙ偏波成分の光となる。
【００６９】
各ＰＣ１２６−１〜１２６−ｍからの光信号は、再度各ＤＣＦ１２５−１〜１２５−ｍと各ＦＩＬ１２４−１〜１２４−ｍと各ＢＯＡ１２３−１〜１２３−ｍとを介して各ＯＣ１２２−１〜１２２−ｍの第２ポートにそれぞれ入射される。
この各第２ポートに入射された光信号は、各ＯＣ１２２−１〜１２２−ｍの第３ポートからそれぞれ射出され、各光減衰器（ｏｐｔｉｃａｌ ａｔｔｅｎｕａｔｏｒ 、以下、「ＡＴＴ」と略記する。）１２７−１〜１２７−ｍにそれぞれ入射される。
【００７０】
ＡＴＴ１２７は、入射する光のレベルを一定のレベルまで減衰して射出する。
各ＡＴＴ１２７−１〜１２７−ｍからの光信号は、偏光子（ｐｏｌａｒｉｚｅｒ 、以下「ＰＯＬ」と略記する。）１２９−１〜１２９−ｍにそれぞれ入射される。各ＰＯＬ １２９−１〜１２９−ｍからの光信号は、ＭＵＸ１３１に入射される。
ここで、これらＯＳ１２１、ＯＣ１２２、ＢＯＡ１２３、ＤＣＦ１２４、ＦＩＬ１２５、ＰＣ１２６、ＡＴＴ１２７、ＰＯＬ１２９およびＭＵＸ１３１の各光部品間を結ぶ光伝送路は、偏波状態を一定に保持する光伝送路である。例えば、パンダファイバ、ボータイファイバおよび楕円ジャケットファイバなどの偏波状態保持ファイバ（以下、「ＰＭＦ」と略記する。）を利用することができる。ＰＭＦは、複屈折を利用することによって偏波面を保持するが、この複屈折を得るには、ＰＭＦの長手方向と直交するファイバ断面内おける横方向と縦方向とでファイバの材料を変えて屈折率分布を変える方法と、横方向と縦方向とから異なる応力をコア部に与えることにより等価的に複屈折性を持たせる方法とがある。
【００７１】
パンダファイバは、コア部の両側にボロニア（Ｂ２Ｏ３）をドープしたシリカガラスの応力付与部を形成することによって等価的に複屈折性を持たせている。
そして、各ＡＴＴ１２７−１〜１２７−ｍからの光信号をＰＯＬ１２９−１〜１２９−ｍを介してＭＵＸ１３１に入射させる場合には、隣接するチャネルの光信号における偏波状態を直交させる必要があるため、ＰＯＬ１２９−１〜ＰＯＬ１２９−ｍを介して、各ＡＴＴ１２７−１〜１２７−ｍとＭＵＸ１３１とを接続するＰＭＦは、隣接するチャネルの光信号を伝送するＰＭＦ同士において、一方のＰＭＦを他方のＰＭＦに対してほぼ９０度に捻ってＰＯＬ１２９を介してＭＵＸ１３１に接続する。図５に示すように、例えば、ＰＭＦにパンダファイバを使用する場合では、隣接するチャネルの光信号を伝送するパンダファイバ同士において、一方のパンダファイバにおける２個の応力付与部の中心を含む平面は、他方のパンダファイバにおける２個の応力付与部の中心を含む平面に対してほぼ９０度の角度になるように一方のパンダファイバを捻ってＰＯＬ１２９を介してＭＵＸ１３１に接続する。
【００７２】
ＭＵＸ１３１は、各ＡＴＴ１２７−１〜１２７−ｍからＰＯＬ１２９−１〜１２９−ｍを介してＭＵＸ１３１に入射される光信号を波長多重し、ＷＤＭ方式光信号を生成する。この場合に、上述のように各ＰＭＦがＭＵＸ１３１に接続され、且つ、各ＯＳ１２１−１〜１２１−ｍで生成される光信号の偏波状態がほぼ同一なので、ＭＵＸ１３１で波長多重されたＷＤＭ方式光信号は、隣接するチャネル間において偏波状態を互いに直交させた、偏波直交法のＷＤＭ方式光信号となる。ＭＵＸ１３１としては、例えば、干渉フィルタの１つである誘電体多層膜フィルタやアレイ導波路格子形光合分波器（ａｒｒａｙｅｄ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｇｒａｔｉｎｇ ）などを利用することができる。
【００７３】
ＭＵＸ１３１からのＷＤＭ方式光信号は、ポストアンプとしての役割を果たす光増幅器１３２に入射される。光増幅器１３２としては、希土類元素添加光ファイバ増幅器や半導体光増幅器を使用することができる。
光増幅器１３２からのＷＤＭ方式光信号は、光送信装置１０１の出力として光伝送路１０２−１に送出される。
【００７４】
（第１の実施形態の作用効果）
第１の実施形態の光送信装置１０１において、各ＯＳ１２１で生成された各光信号がＭＵＸ１３１に入射されるまでの作用効果は、各光信号に共通なので、ＯＳ１２１−１で生成された、例えば、チャネル１の光信号の作用効果について説明し、他の光信号については、その説明を省略する。
【００７５】
ＯＳ１２１−１で生成された光信号は、ＯＣ１２２−１を介してＢＯＡ１２３−１に入射され増幅されるので、ＯＣ１２２−１でそれぞれの光信号に生じる損失を補償することができる。
損失を補償された光信号は、ＦＩＬ１２４−１に入射されるので、チャネル１を除く光を遮断することができる。例えば、ＢＯＡ１２３の励起光を除去することができる。
【００７６】
そして、ＦＩＬ１２４−１からの光信号は、ＤＣＦ１２５−１を介してＰＣ１２６−１に入射される。ＰＣ１２６−１に入射された光信号は、ＰＣ１２６−１の４５ファラデー回転子と反射鏡とによって上述のように、その偏波状態を９０度回転されてＰＣ１２６−１から射出される。ＰＣ１２６−１からの光信号は、再びＤＣＦ１２５−１を介してＦＩＬ１２４−１に入射される。このため、ＦＩＬ１２４−１からの光信号は、ＤＣＦ１２５−１の往路と復路とでは偏波状態を９０度回転された状態でＤＣＦ１２５−１を伝播するので、請求項１の作用効果で説明したように、ＤＣＦ１２５−１によって偏波変動なく波長分散を補償される。
【００７７】
また、このようにＦＩＬ１２４−１からの光信号は、ＤＣＦ１２５−１を往復するので、ＤＣＦ１２５−１は、通常の分散補償ファイバを一方向にのみ光を伝播させて補償する場合の長さに対しほぼ半分の長さで、補償すべき所定の分散補償値を得ることができる。
所定の分散補償値は、光伝送路１０２−１で生じる波長分散を光送信装置１０１ですべて補償する場合では、光伝送路１０２−１で生じる波長分散値と逆符号の値である。また、光伝送路１０２−１で生じる波長分散を適当な割合で分割して光送信装置１０１と光増幅装置１０３−１とで補償する場合では、光伝送路１０２−１で生じる波長分散値のうちの光送信装置１０１に割り当てられた波長分散値と逆符号の値である。なお、光増幅装置１０３−１などを備えない光通信システムの場合では、光受信装置１０５で光増幅装置１０３−１に割り当てられた分を補償すればよい。
【００７８】
ＤＣＦ１２５−１を往復伝播した光信号は、ＦＩＬ１２４−１を介して再びＢＯＡ１２３−１に入射され、再び増幅される。このため、光送信装置１０１は、ＦＩＬ１２４−１、ＤＣＦ１２５−１およびＰＣ１２６−１でこの光信号に生じる損失を補償することができる。
増幅された光信号は、ＯＣ１２２−１を介してＡＴＴ１２７−１に入射される。
【００７９】
このように、ＯＳ１２１−１からの光信号は、ＯＣ１２２−１の第１ポートの入射され、偏波変動なく波長分散を補償され且つ偏波状態を９０度回転させた偏波状態でＯＣ１２２−１の第３ポートから射出される。
ＡＴＴ１２７−１に入射された光信号は、所定の減衰量で減衰される。所定の減衰量は、チャネル１の光信号のプリエンファシスに対応する減衰量である。この所定の減衰量の設定は、光送信装置１０１を光通信システムに設置する際に調整して固定するようにしてもよい。または、所定の減衰量の設定は、光受信装置１０５に各チャネルの光信号のレベルを測定する測定装置を設け、この計測結果を光送信装置１０１に送信して調整するようにしてもよい。この場合には、ＡＴＴ１２７は、可変光減衰器にする必要がある。
【００８０】
ＰＯＬ１２９−１は、入射される光から特定の偏波面を持つ直線偏波を取り出して射出する。偏波を保持する光部品を多段に接続すると偏波消光比が劣化し、伝送特性劣化を生じる可能性があるが、ＰＯＬ１２９−１によって偏波消光比を向上させ、伝送特性劣化を避けることができる。
他のＯＳ１２１−２〜１２１−ｍによって生成された光信号も、同様の作用を受けて、ＭＵＸ１３１に入射される。このとき、上述のように、各ＡＴＴ１２７とＭＵＸ１３１を接続するＰＭＦは、接続されるので、ＭＵＸ１３１から射出されるＷＤＭ方式光信号は、偏波直交法によるＷＤＭ方式光信号である。
【００８１】
このＷＤＭ方式光信号は、光伝送路１０２−１の伝送損失を補うべく光増幅器１３２で増幅されて光伝送路１０２−１に射出される。
ここで、チャネル１より短波長側にチャネルを増設する場合には、ＯＳ１２１、ＯＣ１２２、ＢＯＡ１２３、ＦＩＬ１２４、ＤＣＦ１２５、ＰＣ１２６およびＡＴＴ１２７からなる同様の構成の光部品を用意し、チャネル１の偏波状態と直交するようにＭＵＸ１３１にＡＴＴ１２７からのＰＭＦを接続する。また、チャネルｍより長波長側にチャネルを増設する場合には、ＯＳ１２１、ＯＣ１２２、ＢＯＡ１２３、ＦＩＬ１２４、ＤＣＦ１２５、ＰＣ１２６およびＡＴＴ１２７からなる同様の構成の光部品を用意し、チャネルｍの偏波状態と直交するようにＭＵＸ１３１にＡＴＴ１２７からのＰＭＦを接続する。なお、これら増設される光部品におけるＯＳ１２１、ＦＩＬ１２４、ＤＣＦ１２５およびＡＴＴ１２７などの各設定は、増設されるチャネルに合わせられ、ＯＳ１２１の波長は、チャネル１あるいはチャネルｍの波長から０．４ｎｍ以上の間隔をあけて設定される。
【００８２】
光通信システムにおいて、光送信装置１０１で生成されたＷＤＭ方式光信号は、光伝送路１０２−１に射出され、光増幅装置１０３で光伝送路の伝送損失を補償され、ＯＡＤＭ１０４で必要に応じてチャネルを分岐・挿入される。そして、ＷＤＭ方式光信号は、光受信装置１０５に入射され、光受信装置１０５で受信処理される。
【００８３】
次に、別の実施の形態について説明する。
（第２の実施形態の構成）
第２の実施形態における光通信システムは、第１の実施形態における光通信システムに対し、光送信装置１０１に代えて光送信装置１０６を使用する。すなわち、第２の実施形態における光通信システムは、偏波直交法によるＷＤＭ方式光信号を生成する光送信装置１０６と、光送信装置１０６から射出されたＷＤＭ方式光信号を伝送する光伝送路１０２と、伝送されたＷＤＭ方式光信号が入射され、ＷＤＭ方式光信号を受信処理する光受信装置１０５とから構成される。さらに、この光通信システムには、光伝送路１０２間において、光増幅装置１０３およびＯＡＤＭ１０４が必要に応じて多段中継接続される。
【００８４】
以下、光送信装置１０６の構成について説明する。
図６は、第２の実施形態の光通信システムにおける光送信装置の構成を示す図である。なお、図４と同一の構成については、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
図６において、光送信装置１０６内のｍ個のＯＳ１２１−１〜１２１−ｍでそれぞれ生成された光信号は、各偏波ビームスプリッタ（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｂｅａｍ ｓｐｌｉｔｔｅｒ、以下、「ＰＢＳ」と略記する。）１２８−１〜１２８−ｍにそれぞれ入射される。
【００８５】
ＰＢＳ１２８は、３個のポートを備え、第１ポートに入射される光をｐ偏波と２偏波とに分離する。そして、ＰＢＳ１２８は、分離されたｐ偏波を第２ポートから射出し、分離されたｓ偏波を第３ポートに射出する。ここで、光学部品は、入出力を入れ替えても機能するので、ＰＢＳ１２８は、第２ポートにｐ偏波を入射するとこのｐ偏波を第１ポートから射出し、第３ポートにｓ偏波を入射するとこのｓ偏波を第１ポートから射出する。
【００８６】
このため、各ＯＳ１２１−１〜１２１−ｍからの光信号が、ｐ偏波である場合には、各ＯＳ１２１−１〜１２１−ｍと各ＰＢＳ１２８−１〜１２８−ｍの第２ポートとをそれぞれ接続する。一方、各ＯＳ１２１−１〜１２１−ｍからの光信号が、ｓ偏波である場合には、各ＯＳ１２１−１〜１２１−ｍと各ＰＢＳ１２８−１〜１２８−ｍの第３ポートとをそれぞれ接続する。
【００８７】
以下、説明の都合上、各ＯＳ１２１−１〜１２１−ｍからの光信号が、ｐ偏波である場合について、説明する。
第２ポートに入射された各ＯＳ１２１−１〜１２１−ｍからの光信号は、各ＰＢＳ１２８−１〜１２８−ｍの第１ポートから射出され、各ＦＩＬ１２４−１〜１２４−ｍおよび各ＤＣＦ１２５−１〜１２５−ｍを介して各ＰＣ１２６−１〜１２６−ｍにそれぞれ入射される。ＰＣ１２６に入射された光信号は、その偏波状態を９０度回転されてＰＣ１２６から射出される。
【００８８】
各ＰＣ１２６−１〜１２６−ｍからの光信号は、再度各ＤＣＦ１２５−１〜１２５−ｍと各ＦＩＬ１２４−１〜１２４−ｍとを介して各ＰＢＳ１２８−１〜１２８−ｍの第１ポートにそれぞれ入射される。この第１ポートに入射された各光信号は、各ＰＣ１２６−１〜１２６−ｍでｐ偏波がｓ偏波に変換されるので、各ＰＢＳ１２８−１〜１２８−ｍの第３ポートからそれぞれ射出される。
【００８９】
この第３ポートから射出された各光信号は、各偏波保持光増幅器（以下、「ＰＭＯＡ」と略記する。）１３０−１〜１３０−ｍにそれぞれ入射される。
ＰＭＯＡ１３０は、入射した光を偏波状態を保持したままで増幅する。希土類元素添加光ファイバ増幅器においてすべての光ファイバをＰＭＦで構成することにより、ＰＭＯＡ１３０を作製することができる。
【００９０】
各ＰＭＯＡ１３０−１〜１３０−ｍでその偏波状態を保持して増幅された光信号は、各ＡＴＴ１２７−１〜１２７−ｍおよび各ＰＯＬ１２９−１〜１２９−ｍを介してＭＵＸ１３１に入射される。
ここで、これらＯＳ１２１、ＰＢＳ１２８、ＦＩＬ１２５、ＤＣＦ１２４、ＰＣ１２６、ＰＭＯＡ１３０、ＡＴＴ１２７、ＰＯＬ１２９およびＭＵＸ１３１の各光部品間を結ぶ光伝送路は、第１の実施形態と同様にＰＭＦである。そして、各ＡＴＴ１２７−１〜１２７−ｍからの光信号をＭＵＸ１３１に入射させる場合には、隣接するチャネルの光信号における偏波状態を直交させる必要があるため、各ＰＯＬ１２９−１〜１２９−ｍを介して、各ＡＴＴ１２７−１〜１２７−ｍとＭＵＸ１３１とを接続するＰＭＦは、第１の実施形態と同様に隣接するチャネルの光信号を伝送するＰＭＦ同士において、一方のＰＭＦを他方のＰＭＦに対してほぼ９０度に捻ってＰＯＬを介してＭＵＸ１３１に接続する。
【００９１】
ＭＵＸ１３１は、各ＡＴＴ１２７−１〜１２７−ｍから各ＰＯＬ１２９−１〜１２９−ｍを介してＭＵＸ１３１に入射される光信号を波長多重し、偏波直交法のＷＤＭ方式光信号を生成する。生成されたＷＤＭ方式光信号は、光増幅器１３２を介して光伝送路１０２−１に送出される。
（第２の実施形態の作用効果）
第２の実施形態における光送信装置１０６は、上述の説明から分かるように、第１の実施形態のおけるＯＣ１２２（図４）の代わりにＰＢＳ１２８を使用し、ＢＯＡ１２３（図４）の代わりにＰＭＯＡ１３０を使用する点で相違する。
【００９２】
ここで、ＯＣ１２２もＰＢＳ１２８も、第１ポートに入射する光を第２ポートに射出し、且つ、第２ポートに入射する光を第３ポートに射出する点で、同様に作用する。そして、ＢＯＡ１２３もＰＭＯＡも、ＯＣ１２２またはＰＢＳ１２８、ＦＩＬ１２４、ＤＣＦ１２５およびＰＣ１２６の損失を補償する点で、同様に作用する。
【００９３】
したがって、第２の実施形態における光送信装置１０６は、第１の実施形態の送信装置１０１と同様に、偏波変動なく波長分散を補償された、偏波直交法によるＷＤＭ方式光信号を光伝送路１０２に射出することができる。
なお、第１および第２の実施形態においては、ＦＩＬ１２５をＤＣＦ１２４とＰＣ１２６との間に接続してもよい。
【００９４】
次に、別の実施形態について説明する。
（第３の実施形態の構成）
第３の実施形態における光通信システムは、第１の実施形態における光通信システムに対し、光送信装置１０１に代えて光送信装置１０８を使用する。すなわち、第３の実施形態における光通信システムは、偏波直交法による１５波のＷＤＭ方式光信号を生成する光送信装置１０８と、光送信装置１０８から射出されたＷＤＭ方式光信号を伝送する光伝送路１０２と、伝送されたＷＤＭ方式光信号が入射され、ＷＤＭ方式光信号を受信処理する光受信装置１０５とから構成される。さらに、この光通信システムには、光伝送路１０２間において、光増幅装置１０３およびＯＡＤＭ１０４が必要に応じて多段中継接続される。
【００９５】
以下、光送信装置１０８の構成について説明する。
図７は、第３の実施形態の光通信システムにおける光送信装置の構成を示す図である。
図７において、ＷＤＭ方式光信号の各チャネルに対応する１５個の光信号は、１５個のＯＳ１４１−１〜１４１−１５ でそれぞれ生成される。ＯＳ１４１は、例えば、所定の波長でレーザ光を発振する半導体レーザと、送信すべき情報でこの入射されたレーザ光を変調するマッハツェンダ干渉型光変調器などの外部変調器とから構成することができる。
【００９６】
各ＯＳ１２１−１〜１２１−１５ で生成された各チャネルの光信号は、波長分散を補償するための分散補償値に従ってグループ分けされる。すなわち、ＯＳ１４１−１〜１４１−３で生成されるチャネル１〜チャネル３の第１グループ、ＯＳ１４１−４〜１４１−６で生成されるチャネル４〜チャネル６の第２グループ、ＯＳ１４１−７〜１４１−９で生成されるチャネル７〜チャネル９の第３グループ、ＯＳ１４１−１０ 〜１４１−１２ で生成されるチャネル１０〜チャネル１２の第４グループおよびＯＳ１４１−１３ 〜１４１−１５ で生成されるチャネル１３〜チャネル１５の第５グループに分割される。
【００９７】
第１グループにおいて、ＯＳ１４１−１からの光信号は、入射された光信号を所定の分散補償値で偏波変動なく波長分散を補償し且つ偏波状態を９０度回転させて射出する偏波保持分散補償部（以下、「ＰＭＤＣＳ」と略記する。）１４２−１に入射される。この所定の分散補償値は、光伝送路１０２−１でチャネル１に生じる波長分散を補償する分散補償値のうちこの光送信装置１０８で補償すべき分散補償値から、後述するＰＭＤＣＳ１４２−３の分散補償値およびＰＭＤＣＳ１４２−６の分散補償値とを引いた値である。ここで、ＯＳ１４１−１とＰＭＤＣＳ１４２−１とを接続する光ファイバには、ＰＭＦが使用される。後述する各光部品間を接続する光ファイバも同様にＰＭＦが使用される。ＯＳ１４１−２からの光信号は、光伝送路１０２−１でチャネル２に生じる波長分散を補償する分散補償値のうちこの光送信装置１０８で補償すべき分散補償値から、ＰＭＤＣＳ１４２−３の分散補償値およびＰＭＤＣＳ１４２−６の分散補償値とを引いた値を有するＰＭＤＣＳ１４２−２に入射される。このようにＰＭＤＣＳ１４２−１、１４２−２の分散補償値を設定するのは、ＯＳ１４１−３、１４１−６で生成されるチャネル３、６の光信号に生じる波長分散を補償する分散補償値を基準にするからである。ＯＳ１４１−３からの光信号は、ＰＭＯＡ１４３−１に入射され、偏波状態を保持して増幅される。
【００９８】
ＰＭＤＣＳ１４２−１で分散補償されたチャネル１の光信号、ＰＭＤＣＳ１４２−２で分散補償されたチャネル２の光信号およびＰＭＯＡ１４３−１で増幅されたチャネル３の光信号は、ＭＵＸ１４４−１に入射され、波長多重される。この際に、隣接するチャネルの光信号における偏波状態を直交させる必要があるため、第１の実施形態と同様に、ＭＵＸ１４４−１に接続されるＰＭＦ同士において一方のＰＭＦを他方のＰＭＦに対してほぼ９０度に捻ってＭＵＸ１４４−１に接続する。
【００９９】
第２グループにおいて、各ＯＳ１４１−４、１４１−５で生成されたチャネル４、５の光信号は、ＰＭＤＣＳ１４２−４、１４２−５にそれぞれ入射され、波長分散を補償される。ＰＭＤＣＳ１４２−４の分散補償値は、ＯＳ１４１−６で生成されるチャネル６の光信号に生じる波長分散を補償する分散補償値を基準にするため、光伝送路１０２−１でチャネル４に生じる波長分散を補償する分散補償値のうちこの光送信装置１０８で補償すべき分散補償値から、ＰＭＤＣＳ１４２−６の分散補償値を引いた値である。同様に、ＰＭＤＣＳ１４２−５の分散補償値は、光伝送路１０２−１でチャネル５に生じる波長分散を補償する分散補償値のうちこの光送信装置１０８で補償すべき分散補償値から、ＰＭＤＣＳ１４２−６の分散補償値を引いた値である。ＯＳ１４１−６からの光信号は、ＰＭＯＡ１４３−２に入射され、偏波状態を保持して増幅される。
【０１００】
ＰＭＤＣＳ１４２−４で分散補償されたチャネル４の光信号、ＰＭＤＣＳ１４２−５で分散補償されたチャネル５の光信号およびＰＭＯＡ１４３−６で増幅されたチャネル６の光信号は、ＭＵＸ１４４−２に入射され、波長多重される。この際に、チャネル３とチャネル４との偏波状態が互いに直交するように、且つ、第２グループ内でも隣接するチャネル同士の偏波状態が直交するように、ＰＭＤＣＳ１４２−４、１４２−５およびＰＭＯＡ１４３−２とＭＵＸ１４４−２とを接続するＰＭＦは、捻ってＭＵＸ１４４−２に接続される。
【０１０１】
第３グループにおいて、各ＯＳ１４１−７、１４１−９で生成されたチャネル７、９の光信号は、ＰＭＤＣＳ１４２−７、１４２−９にそれぞれ入射され、波長分散を補償される。各ＰＭＤＣＳ１４２−７、１４２−９の分散補償値は、ＯＳ１４１−８で生成されるチャネル８の光信号に生じる波長分散を補償する分散補償値を基準にして、第２グループと同様に決定される。ＯＳ１４１−８からの光信号は、ＰＭＯＡ１４３−３に入射され、偏波状態を保持して増幅される。
【０１０２】
ＰＭＤＣＳ１４２−７で分散補償されたチャネル７の光信号、ＰＭＤＣＳ１４２−９で分散補償されたチャネル９の光信号およびＰＭＯＡ１４３−８で増幅されたチャネル８の光信号は、ＭＵＸ１４４−３に入射され、波長多重される。この際に、チャネル６とチャネル７との偏波状態が互いに直交するように、且つ、第３グループ内でも隣接するチャネル同士の偏波状態が直交するように、ＰＭＤＣＳ１４２−７、１４２−９およびＰＭＯＡ１４３−３とＭＵＸ１４４−３とを接続するＰＭＦは、捻ってＭＵＸ１４４−３に接続される。
【０１０３】
第４グループにおいて、各ＯＳ１４１−１１ 、１４１−１２ で生成されたチャネル１１、１２の光信号は、ＰＭＤＣＳ１４２−１１ 、１４２−１２ にそれぞれ入射され、波長分散を補償される。各ＰＭＤＣＳ１４２−１１ 、１４２−１２の分散補償値は、ＯＳ１４１−１０で生成されるチャネル１０の光信号に生じる波長分散を補償する分散補償値を基準にして、第２グループと同様に決定される。ＯＳ１４１−１０ からの光信号は、ＰＭＯＡ１４３−４に入射され、偏波状態を保持して増幅される。
【０１０４】
ＰＭＤＣＳ１４２−１１ で分散補償されたチャネル１１の光信号、ＰＭＤＣＳ１４２−１２ で分散補償されたチャネル１２の光信号およびＰＭＯＡ１４３−４で増幅されたチャネル１０の光信号は、ＭＵＸ１４４−４に入射され、波長多重される。この際に、チャネル９とチャネル１０との偏波状態が互いに直交するように、且つ、第４グループ内でも隣接するチャネル同士の偏波状態が直交するように、ＰＭＤＣＳ１４２−１１ 、１４２−１２ およびＰＭＯＡ１４３−４とＭＵＸ１４４−４とを接続するＰＭＦは、捻ってＭＵＸ１４４−４に接続される。
【０１０５】
第５グループにおいて、各ＯＳ１４１−１４ 、１４１−１５ で生成されたチャネル１４、１５の光信号は、ＰＭＤＣＳ１４２−１４ 、１４２−１５ にそれぞれ入射され、波長分散を補償される。各ＰＭＤＣＳ１４２−１４ 、１４２−１５の分散補償値は、ＯＳ１４１−１３、１４１−１０ で生成されるチャネル１３、１０の光信号に生じる波長分散を補償する分散補償値を基準にして、第１グループと同様に決定される。ＯＳ１４１−１３ からの光信号は、ＰＭＯＡ１４３−５に入射され、偏波状態を保持して増幅される。
【０１０６】
ＰＭＤＣＳ１４２−１４ で分散補償されたチャネル１４の光信号、ＰＭＤＣＳ１４２−１５ で分散補償されたチャネル１５の光信号およびＰＭＯＡ１４３−５で増幅されたチャネル１３の光信号は、ＭＵＸ１４４−５に入射され、波長多重される。この際に、チャネル１２とチャネル１３との偏波状態が互いに直交するように、且つ、第５グループ内でも隣接するチャネル同士の偏波状態が直交するように、ＰＭＤＣＳ１４２−１４ 、１４２−１５ およびＰＭＯＡ１４３−５とＭＵＸ１４４−５とを接続するＰＭＦは、捻ってＭＵＸ１４４−５に接続される。
【０１０７】
ＭＵＸ１４４−１〜１４４−５からの５個のＷＤＭ方式光信号は、さらに、ＭＵＸ１４４−１、１４４−２からのＷＤＭ方式光信号、ＭＵＸ１４４−３からのＷＤＭ方式光信号およびＭＵＸ１４４−４、１４４−５からのＷＤＭ方式光信号にグループに分けられる。
ＭＵＸ１４４−１からのＷＤＭ方式光信号は、ＰＭＣＤＳ１４２−３を介してＭＵＸ１４４−６に入射され、ＭＵＸ１４４−２からのＷＤＭ方式光信号は、そのままＭＵＸ１４４−６に入射される。ＭＵＸ１４４−６は、これらＷＤＭ方式光信号をさらに波長多重する。この際、ＰＭＤＣＳ１４２−３とＭＵＸ１４４−６とを接続するＰＭＦおよびＭＵＸ１４４−２とＭＵＸ１４４−６とを接続するＰＭＦとは、既にチャネル３とチャネル４との偏波状態が直交しているので、この状態を維持するようにＭＵＸ１４４−６に接続される。例えば、ＰＭＦにパンダファイバを使用する場合では、これらパンダファイバ同士において２個の応力付与部の中心を含む２平面のなす角がほぼ「０」度になるようにＭＵＸ１４４−６に接続する。
【０１０８】
また、ＰＭＤＣＳ１４２−３の分散補償値は、ＯＳ１４１−６で生成されるチャネル６の光信号に生じる波長分散を補償する分散補償値を基準にするため、光伝送路１０２−１でチャネル３に生じる波長分散を補償する分散補償値のうちこの光送信装置１０８で補償すべき分散補償値から、ＰＭＤＣＳ１４２−６の分散補償値を引いた値である。
【０１０９】
ＭＵＸ１４４−６からのＷＤＭ方式光信号は、ＰＭＤＣＳ１４２−６を介してＭＵＸ１４４−８入射される。ＰＭＤＣＳ１４２−６の分散補償値は、光伝送路１０２−１でチャネル６に生じる波長分散を補償する分散補償値のうちこの光送信装置１０８で補償すべき分散補償値である。
ＭＵＸ１４４−３からのＷＤＭ方式光信号は、ＰＭＤＣＳ１４２−８を介してＭＵＸ１４４−８入射される。ＰＭＤＣＳ１４２−８の分散補償値は、光伝送路１０２−１でチャネル８に生じる波長分散を補償する分散補償値のうちこの光送信装置１０８で補償すべき分散補償値である。
【０１１０】
ＭＵＸ１４４−４からのＷＤＭ方式光信号は、そのままＭＵＸ１４４−７に入射され、ＭＵＸ１４４−５からのＷＤＭ方式光信号は、ＰＭＣＤＳ１４２−１３ を介してＭＵＸ１４４−７に入射される。ＭＵＸ１４４−７は、これらＷＤＭ方式光信号をさらに波長多重する。この際、ＰＭＤＣＳ１４２−１３ とＭＵＸ１４４−７とを接続するＰＭＦおよびＭＵＸ１４４−４とＭＵＸ１４４−７とを接続するＰＭＦとは、既にチャネル１２とチャネル１３との偏波状態が直交しているので、この状態を維持するようにＭＵＸ１４４−７に接続される。
【０１１１】
また、ＰＭＤＣＳ１４２−１３ の分散補償値は、ＯＳ１４１−１０ で生成されるチャネル１０の光信号に生じる波長分散を補償する分散補償値を基準にするため、光伝送路１０２−１でチャネル１３に生じる波長分散を補償する分散補償値のうちこの光送信装置１０８で補償すべき分散補償値から、ＰＭＤＣＳ１４２−１０の分散補償値を引いた値である。
【０１１２】
各ＰＭＤＣＳ１４２−６、１４２−８、１４２−１０ からのＷＤＭ方式光信号は、ＭＵＸ１４４−８に入射され、波長多重される。この際、ＰＭＤＣＳ１４２−６、１４２−８、１４２−１０ とＭＵＸ１４４−８とを接続する各ＰＭＦは、既にチャネル６とチャネル７との偏波状態が直交し、且つ、チャネル９とチャネル１０との偏波状態が直交しているので、この状態を維持するようにＭＵＸ１４４−８に接続される。
【０１１３】
このようにして、偏波直交法による１５波のＷＤＭ方式光信号が生成され、プリアンプである光増幅器１４６で増幅されて光伝送路１０２−１に送出される。
次に、ＰＭＤＣＳ１４２の構成について説明する。
図８は、第２の実施形態の光送信装置における偏波保持分散補償部の構成を示す図である。図８（ａ）は、第１の偏波保持分散補償部の構成を示し、（ｂ）は、第２の偏波保持分散補償部の構成を示す。なお、図８において、図４および図６と同一の構成については、同一の参照番号を付し、その説明を省略する。
【０１１４】
また、いずれの構成の偏波保持分散補償部も第３の実施形態に使用することができる。
図８（ａ）において、ＰＭＤＣＳ１４２ａ に入射された光信号は、ＯＣ１２２の第１ポートに入射され、第２ポートから射出される。射出された光信号は、ＢＯＡ１２３、ＦＩＬ１２４およびＤＣＦ１２５を介してＰＣ１２６に入射される。入射された光信号は、ＰＣ１２６でその偏波状態を９０度回転されてＰＣ１２６から射出され、再び、ＤＣＦ１２５、ＦＩＬ１２４およびＢＯＡ１２３を介してＯＣ１２２の第２ポートに入射される。ＯＣ１２２の第２ポートに入射された光信号は、ＯＣ１２２の第３ポートから射出される。したがって、ＯＣ１２２の第１ポートの入射された光信号は、偏波変動なく波長分散を補償され且つ偏波状態を９０度回転させた偏波状態でＯＣ１２２の第３ポートから射出される。ＯＣ１２２の第３ポートから射出された光信号は、ＡＴＴ１２７に入射され、所定の減衰量で減衰され、ＰＭＤＣＳ１４２ａ から射出される。
【０１１５】
図８（ｂ）において、ＰＭＤＣＳ１４２ｂ に入射された光信号は、ＰＢＳ１２８の第１ポートに入射され、第２ポートから射出される。射出された光信号は、ＦＩＬ１２４およびＤＣＦ１２５を介してＰＣ１２６に入射される。入射された光信号は、ＰＣ１２６でその偏波状態を９０度回転されてＰＣ１２６から射出され、再び、ＤＣＦ１２５およびＦＩＬ１２４を介してＰＢＳ１２２の第２ポートに入射される。ＰＢＳ１２８の第２ポートに入射された光信号は、ＰＢＳ１２８の第３ポートから射出される。したがって、ＰＢＳ１２８の第１ポートの入射された光信号は、偏波変動なく波長分散を補償され且つ偏波状態を９０度回転させた偏波状態でＰＢＳ１２８の第３ポートから射出される。ＰＢＳ１２８の第３ポートから射出された光信号は、ＰＭＯＡ１３０で増幅された後にＡＴＴ１２７に入射される。入射された光信号は、ＡＴＴ１２７で所定の減衰量で減衰され、ＰＭＤＣＳ１４２ｂ から射出される。
【０１１６】
なお、ＡＴＴ１２７の減衰量は、上述のようにＰＭＤＣＳ１４２が多段に接続されることを考慮して決定される。ＡＴＴ１２７によってプリエンファシスを行う場合では、例えば、チャネル１の光信号の減衰量は、チャネル１の光信号がＰＭＤＣＳ１４２−１、１４２−３および１４２−６内の各ＡＴＴ１２７によって減衰されるので、これらのＡＴＴ１２７に分配される。
【０１１７】
（第３の実施形態の作用効果）
このような構成の光送信装置１０８においては、光信号の波長分散の補償は、グループ内のある光信号の分散補償値を基準にしてその差分の値で補償し、且つ、多段に分けて補償されるでの、個々のＰＭＤＣＳ１４２の分散補償値、すなわち、ＤＣＦ１２５の分散補償値を小さくすることができる。このため、光送信装置１０８は、ＤＣＦ１２５の長尺化を抑制することができ、ＤＣＦ１２５で伝播する光信号に生じる損失を小さくすることができる。さらに、多段に分けて補償されるので、各段において、ＤＣＦ１２５などで生じる損失をＢＯＡ１２３（ＰＭＯＡ１３０）で増幅することによって補うことができる。このため、光送信装置１０８は、光信号対雑音比の劣化を改善することができる。
【０１１８】
例えば、ＯＳ１４１−１で生成される光信号は、ＰＭＤＣＳ１４２−１、ＰＭＤＣＳ１４２−３およびＰＭＤＣＳ１４２−６で補償される。このため、これら各ＰＭＤＣＳ１４２の分散補償値は、この光信号の波長分散を１個のＰＭＤＣＳで補償する場合に較べ、小さくすることができる。さらに、この光信号は、これらＰＭＤＣＳ１４２−１、ＰＭＤＣＳ１４２−３およびＰＭＤＣＳ１４２−６を伝播するごとにその内部のＢＯＡ１２３（ＰＭＯＡ１３０）で増幅される。
【０１１９】
また、ＰＭＤＣＳ１４２は、図８に基づいて説明したように、入射された光信号を偏波変動なく波長分散を補償され且つ偏波状態を９０度回転させた偏波状態で射出することができる。このため、第３の実施形態における光送信装置１０８は、第１の実施形態の光送信装置１０１や第２の実施形態の光送信装置１０６と同様に、偏波変動なく波長分散を補償された、偏波直交法によるＷＤＭ方式光信号を光伝送路１０２に射出することができる。
【０１２０】
なお、第３の実施形態において、光伝送路１０２の零分散波長がチャネル８の波長にほぼ一致している場合では、チャネル８の光信号を分散補償する必要がないので、ＰＭＤＣＳ１４２−８内のＤＣＦ１２５を特に波長分散を付加しないダミーファイバにすることができる。または、ＭＵＸ１４４−３およびＰＭＤＣＳ１４２−８を省略し、ＰＭＤＣＳ１４２−７、１４２−９およびＰＭＯＡ１４３−３を直接ＭＵＸ１４４−８に接続する構成にすることができる。
【０１２１】
また、第１グループにおいて、最長波長のチャネル３に対する分散補償値を基準にしてＰＭＤＣＳ１４２−１の分散補償値およびＰＭＤＣＳ１４２−２の分散補償値を決定したが、これに限定されるものではない。最短波長のチャネル１に対する分散補償値を基準にしてもよいし、中央波長のチャネル２に対する分散補償値を基準にしてもよい。他のグループについても同様である。
【０１２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかる光送信装置は、予め分散補償した、高密度な、偏波直交法のＷＤＭ方式光信号を生成することができる。そして、この光送信装置を使用した光通信システムは、予め分散補償した偏波直交法のＷＤＭ方式光信号を伝送することによって長距離伝送することができる。
【０１２３】
そして、本発明にかかるチャネル増設法は、所定の間隔をあけて、既存のＷＤＭ方式光信号と直交するようにチャネルを増設するので、チャネル増設後においても、偏波ホールバーニングおよび非線形光学効果などを抑制することができる。
さらに、本発明にかかる分散補償装置は、分散補償ファイバによる光信号対雑音比の劣化を抑制することができる。また、偏波直交法のＷＤＭ方式光信号を分散補償するのに好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成を示す図である。
【図２】本発明の構成を示す図である。
【図３】第１の実施形態における光通信システムの構成を示す図である。
【図４】第１の実施形態の光通信システムにおける光送信装置の構成を示す図である。
【図５】光減衰器と光合波器との接続方法の説明図である。
【図６】第２の実施形態の光通信システムにおける光送信装置の構成を示す図である。
【図７】第３の実施形態の光通信システムにおける光送信装置の構成を示す図である。
【図８】第３の実施形態の偏波保持分散補償部の構成を示す図である。
【符号の説明】
１１、３１、１０１ 光送信装置
１５ 光信号生成手段
１６、１８ 分散補償器
１７、１９ 波長多重手段
２１ 光デバイス
２２、１２５、１５５ 分散補償ファイバ
２３ 偏波変換手段
２４ 双方向光増幅手段
２５ 帯域通過光フィルタ
２６ 偏波保持光増幅手段
２７ 偏波保持光減衰手段
２８ 減衰器
２９ 偏光子
３０ 分散補償装置
１０２ 光伝送路
１０３ 光増幅装置
１０４ 光分岐・挿入装置
１０５ 光受信装置
１２１、１４１ 光送信器
１２２、１５２ 光サーキュレータ
１２３ 双方向光増幅器
１２４ 光フィルタ
１２６、１５６ 偏波変換器
１２７ 光減衰器
１２８ 偏光ビームスプリッタ
１２９ 偏光子
１３０、１５９ 偏波保持光増幅器
１３１、１４４ 光合波器
１３２、１４６ 光増幅器
１４２ 偏波保持分散補償部
【発明の属する技術分野】
本発明は、偏波直交法による波長分割多重方式光信号を生成する光送信装置において、この波長分割多重方式光信号が伝送される光伝送路において生じる波長分散を予め補償する光送信装置に関する。さらに、光送信装置に新たにチャネルを増設するチャネル増設方法に関する。
将来のマルチメディアネットワークの構築を目指し、超長距離でかつ大容量の光通信システムが要求されている。この大容量化を実現する方式として、波長分割多重（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ−ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ、以下、「ＷＤＭ」と略記する。）方式が、光ファイバの広帯域・大容量性を有効利用できるなどの有利な点から研究開発が進められている。
特に、近年では、通信量（トラヒック）の増大に対応するために、ＷＤＭ方式光信号の容量を増大させる必要がある。このため、ＷＤＭ方式光信号の光信号（チャネル）間における波長間隔を狭くすることによってＷＤＭ方式光信号の高密度化を図ることが要求されている。
【０００２】
【従来の技術】
送信端局から送出されたＷＤＭ方式光信号は、受信端局で受信されるまでに、光ファイバなどの光伝送路で生じる４光波混合や相互位相変調などの非線形光学現象によって、劣化する。この４光波混合や相互位相変調は、相互作用する光信号間における波長間隔が短いほど、また、偏波状態が近いほど、光信号の劣化に大きく影響する。
【０００３】
このため、ＷＤＭ方式光信号は、光伝送路に射出される前に、偏波状態を時間的に無偏波化する方法や隣接するチャネル間の偏波状態を直交させる偏波直交法を施される。
この無偏波化する方法では、ＷＤＭ方式光信号は、直交する偏波成分の位相差を時間的に変化させる偏波スクランブラによって無偏波化される。また、偏波直交法では、同一偏波状態に各チャネルに相当する光信号が生成され、各光信号は、偏波保持ファイバ（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇ ｆｉｂｅｒ、以下、「ＰＭＦ」と略記する。）によって光合波器（ｏｐｔｉｃａｌ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ 、以下、「ＭＵＸ」と略記する。）に導波される。このＰＭＦをＭＵＸに接続する際に、隣接するチャネルを伝送するＰＭＦ間においてその応力付与部を互いに直交させてＭＵＸに接続することによって、偏波直交法によるＷＤＭ方式光信号が生成される。
【０００４】
しかし、ＷＤＭ方式光信号の光信号間における波長間隔を狭くすると、無偏波化する方法では、偏波スクランブラの位相変調によって、ＷＤＭ方式光信号の各光信号は、そのスペクトルが広がる。そのため、隣接する光信号とクロストークを生じてしまう。あるいは、受信端局において、光受信器が受信する波長に中心波長を合わせられた帯域通過光フィルタによって広がったスペクトル成分が除去されるので、受信感度を劣化させてしまう。よって、偏波スクランブラによる無偏波化は、波長間隔を狭くした高密度なＷＤＭ方式光信号に適用し難い。
【０００５】
一方、送信端局から送出されたＷＤＭ方式光信号は、受信端局で受信されるまでに、光ファイバなどの光伝送路で波長分散を生じる。このため、波長分散を補償する方法として、光伝送路で生じる波長分散値と逆符号の波長分散値を持つ分散補償器を光送信装置または光受信装置に備える方法、また、光伝送路で生じる波長分散を適当な割合で分割して２個の分散補償器に割り当て、これら分散補償器を光伝送路の入射端に接続される光送信装置および射出端に接続される光受信装置とに備える方法がある。
【０００６】
また、偏波モード分散の影響を生じさせることなしに波長分散を補償する分散補償器が特開平８−０９５０９５号公報に開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、偏波直交法では、分散補償後においてもＭＵＸで波長多重するまで偏波状態を保持する必要があるため、分散補償ファイバで偏波を保持する必要がある。しかしながら、分散補償ファイバは、通常長尺なため偏波消光比が著しく劣化し、偏波保持できる分散補償ファイバは、作製することが困難であるという問題がある。
【０００８】
そして、長尺な分散補償ファイバは、伝播する光信号に著しい損失を生じさせるため、その光信号の光信号対雑音比を著しく劣化させるという問題がある。
そこで、本発明では、予め分散補償した偏波直交法のＷＤＭ方式光信号を生成することができる光送信装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明では、異なる所定の波長の光を直線偏波で出力する複数の光信号生成手段と、前記光信号生成手段それぞれに対して設けられ前記光信号生成手段からの光を入力し波長分散を与えて出力する複数の分散補償器と、前記複数の分散補償器の各出力を入力し隣接する波長の偏波が直交するよう波長多重する波長多重手段を備え、前記分散補償器には、第１ポートに入射された光は第２ポートに射出し第２ポートに入射された光は第３ポートに射出し、前記第１ポートには前記光信号生成手段からの光が入力され前記第２ポートには所定分散値を持つ分散補償デバイスが接続され前記第３ポートの出力は前記波長多重手段へ出力する光デバイスと、前記分散補償デバイスを経由した前記第２ポートからの光の偏波を略９０度回転させて再び該分散補償デバイスに入射させる偏波変換手段とを設けて構成する。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の光送信装置において、該光デバイスと該偏波偏光手段の間に光増幅器を設けて構成する。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の光送信装置において、該光デバイスと該偏波偏光手段の間に帯域通過フィルタを設けて構成する。
請求項４に記載の発明では、請求項１に記載の光送信装置において、該光デバイスと該偏波偏光手段の間に光減衰器を設けて構成する。
請求項５に記載の発明では、請求項１に記載の光送信装置において、該光デバイスと該波長多重手段の間に偏波保持可能な光増幅器を設けて構成する。
【００１２】
請求項６に記載の発明では、請求項１に記載の光送信装置において、該光デバイスと該波長多重手段の間に偏波保持可能な光減衰器を設けて構成する。
請求項７に記載の発明では、請求項１に記載の光送信装置において、該複数の光信号生成手段はすべて該光デバイスに接続されており、該光デバイスの各第３ポートの出力を該波長多重手段で波長多重することで構成する。
【００１３】
請求項８に記載の発明では、請求項１に記載の光送信装置において、該光デバイスと該波長多重手段の間に偏波保持可能な偏光子を設けて構成する。
請求項９に記載の発明では、請求項１に記載の光送信装置において、該波長多重手段と該光信号生成手段と該光デバイスの間または、該波長多重手段と複数の該光信号生成手段間に該光信号生成手段と該光デバイスの出力または、該波長多重手段と複数の該光デバイスの出力光を波長多重する少なくとも１つの第２の波長多重手段と、該第２の波長多重手段の出力を第１ポートが接続し、第１ポートに入射された光は第２ポートに射出され第２ポートに入射された光は第３ポートに射出される第２の光デバイス、該第２の光デバイスの第２ポートに接続された所定分散値を持つ第２の分散補償デバイス、該第２の分散補償デバイスの第２ポートと異なる側に設けられ該分散補償デバイスの出力光の偏波を回転させて再び該分散補償デバイスに入射させる第２の偏波変換手段、からなる分散補償ユニットを設けて構成する。
【００１４】
請求項１０に記載の発明では、請求項１に記載の光送信装置において、該光デバイスは偏波分離カプラであることで構成する。
請求項１１に記載の発明では、請求項１に記載の光送信装置において、該光デバイスは光サーキュレータであることで構成する。
請求項１２に記載の発明では、複数の光信号を偏波直交して波長多重する波長分割多重方式光信号生成方法において、波長多重する光信号を補償すべき所定の分散補償値の半分の波長分散値になるように長さが設定される分散補償ファイバに伝播させる第１ステップと、前記分散補償ファイバからの光信号を該光信号の偏波状態と直交し且つ時間反転した偏波状態にある光信号に変換して前記分散補償ファイバに再度入射させる第２ステップと、前記分散補償ファイバを再度伝播した光信号を該光信号の波長と隣接する波長である波長分割多重方式光信号と偏波状態を直交させて波長多重させる第３ステップとからなる。
請求項１３に記載の発明では、複数の光信号を偏波直交して波長多重する波長分割多重方式光信号を生成する光送信装置に光信号を増設するチャネル増設方法において、前記波長分割多重方式光信号の信号波長帯域に対し短波長側または長波長側のいずれか一方に０．４ｎｍ以上の波長間隔をあけた波長である、増設されるチャネルの光信号を生成する第１ステップと、生成した光信号を補償すべき所定の分散補償値の半分の波長分散値になるように長さが設定される分散補償ファイバに伝播させる第２ステップと、前記分散補償ファイバからの光信号を該光信号の偏波状態と直交し且つ時間反転した偏波状態にある光信号に変換して前記分散補償ファイバに再度入射させる第３ステップと、前記分散補償ファイバを再度伝播した光信号を該光信号の波長と最も近い波長である前記波長分割多重方式光信号の光信号における偏波状態と直交させて前記波長分割多重方式光信号と波長多重させる第４ステップとからなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明における実施の形態を説明する。
【００１６】
（本発明の原理）
図１および図２は、本発明の構成を示す図である。
図１において、複数の光信号生成手段１５は、特定の直線偏波であって互いに異なる波長の光信号を生成する。生成された各光信号は、第１ないし第３ポートを有する複数の光デバイス２１の第１ポートにそれぞれ入射される。
【００１７】
光デバイス２１は、第１ポートに入射される光を第２ポートから射出し、第２ポートに入射される光を第３ポートから射出する。よって、第１ポートに入射された各光信号は、各光デバイス２１の第２ポートからそれぞれ射出され、複数の分散補償ファイバ２２にそれぞれ入射される。
【００１８】
分散補償ファイバ２２は、補償すべき所定の分散補償値の半分の波長分散値になるように長さが設定される。所定の波長分散値は、この分散補償ファイバ２２に入射される光信号が光送信装置１１に接続される光伝送路３２で生じる波長分散値に対し、逆符号の値である。例えば、分散補償ファイバ２２−１の波長分散値は、光信号生成手段１５−１で生成される光信号が光伝送路３２で生じる波長分散値に対し、逆符号の値である。
【００１９】
各分散補償ファイバ２２から射出された光信号は、複数の偏波変換手段２３にそれぞれ入射される。偏波変換手段２３は、分散補償ファイバ２２からの光をその光の偏波状態と直交し且つ時間反転した偏波状態にある光に変換して、変換した光を分散補償ファイバ２２に再度入射する。
そして、各光デバイス２１の第３ポートには、波長多重手段１７が接続される。波長多重手段１７は、各第３ポートからの光信号間において波長が隣接する光信号の偏波状態を互いに直交させて各光信号を波長多重する。
【００２０】
このような構成の光送信装置１１では、光信号生成手段１５で生成された各光信号が分散補償ファイバ２２を透過したとしても偏波変動がない。このため、光送信装置１１は、これら各光信号を波長多重手段１７で波長多重することにより、波長分散を補償された偏波直交法によるＷＤＭ方式光信号を得ることができる。
【００２１】
次に、偏波変動なく波長分散を補償することができることについて説明する。
一般に、光が光ファイバを伝播すると、光は、光ファイバの複屈折率によって偏波状態が変化する。この偏波状態の変化は、光を直交する偏波成分に分解した場合、分解された２成分の位相差（リタデーション；ｒｅｔａｒｄａｔｉｏｎ）に基づく。
今、ｘｙｚ直交座標系を、光ファイバを伝播する光の伝播方向をｚ軸として、ｚ軸と直交する光ファイバの断面内にｘ軸およびｙ軸を設定する。この場合に、任意の光は、ｘ成分とｙ成分の偏波成分に分解することができ、ｘ軸の屈折率をｎｘ と、ｙ軸の屈折率をｎｙ とすると、ｘ、ｙ偏波成分の位相差は、（ｎｘ −ｎｙ ）に比例する。
【００２２】
分散補償ファイバ２２を伝播する往路の光は、（ｎｘ −ｎｙ ）に比例する位相差となって偏波変換手段２３へ射出される。この光は、偏波変換手段２３で偏波状態を９０度回転され且つ時間反転されて、再び、分散補償ファイバ２２に入射される。ここで、時間反転を行っているのは、往路と復路で光が伝播する方向が逆転しているためである。このため、分散補償ファイバ２２を伝播する復路の光は、−（ｎｘ −ｎｙ ）に比例する位相差となって光デバイス２１の第２ポートへ射出される。
【００２３】
よって、分散補償ファイバ２２を往復する光のｘ、ｙ偏波成分の位相差は、（ｎｘ −ｎｙ ）−（ｎｘ −ｎｙ ）＝０となる。
したがって、光送信装置１１は、偏波分散が生じる通常の分散補償ファイバ２２を用いて偏波分散および波長分散を補償した光信号を、光デバイス２１の第３ポートから射出させることができる。
【００２４】
ここでの特徴は、偏波分散が発生する光学素子、すなわち、分散補償ファイバ、光増幅器、光フィルタおよび光減衰器は、そのデバイスを通過後９０度偏波方向を回転させ再度入射するようにシステム設計することで偏波分散を無視できるようになる。
また、上述のように波長分散を補償すべき光信号は、分散補償ファイバ、光増幅器または光減衰器を往復するので、これらのデバイスの分散値、ゲインまたは減衰量は、通常の分散補償ファイバを一方向にのみ光を伝播させる場合の長さに対しほぼ半分の長さで、目的とすべき所定の値を得ることができる。
【００２５】
図２において、これら複数の光信号生成手段１５の光信号を複数のグループ、例えば、図２に示すようにＧ１ 〜Ｇｃ に分割し、この分割された１個のグループ内において、特定の光信号を除く各光信号が複数の分散補償器１６にそれぞれ入射される。例えば、Ｇ１ 内において、光信号生成手段１５−ｃで生成された特定の光信号を除く各光信号が分散補償器１６−１〜１６ａ に入射される。各分散補償器１６は、特定の光信号の波長分散を補償する分散補償値との差分でそれぞれに入射される各光信号の波長分散をそれぞれ補償する。
【００２６】
そして、分割されたグループごとにおいて、各分散補償器１６からの光信号と特定の光信号とが波長多重手段１７に入射される。例えば、Ｇ１ では、これら光信号が波長多重手段１７−１に入射され、Ｇａ では、これら光信号が波長多重手段１７−ａに入射される。波長多重手段１７の個数は、グループの数に合わせる。波長多重手段１７は、入射されたこれら光信号間において波長が隣接する光信号の偏波状態を互いに直交させてこれら光信号を波長多重する。
【００２７】
なお、図２において、後述する説明の都合上、分散補償器１６を第１分散補償器と表示している。
図２において、分散補償装置３０を複数個縦続に接続することで構成する。
ここで、多段縦続接続される分散補償装置３０に入力される複数の光信号は、前段の分散補償装置３０から射出される波長多重された光信号である。例えば、図２において、分散補償装置３０−ｅに入射される複数の光信号は、前段の分散補償装置３０−１〜３０−ａから射出される光信号であり、複数のグループに分割される。
【００２８】
一般に、光信号は、光部品を伝播する間に損失によって光信号電力が低下するので、光信号対雑音比を劣化させる。このため、損失の大きい光部品は、２個以上に分割して、その間で光増幅器によって光信号を増幅する必要がある。
或る光信号の所要の波長分散値を得るために分散補償ファイバが長尺化する場合でも、このような構成の分散補償装置３０では、所要の波長分散値を分けて補償するので、分散補償ファイバの長尺化を抑制することができる。このため、分散補償ファイバの損失を一定の許容範囲内にすることができる。したがって、分散補償装置３０は、光信号の波長分散を補償しても良好な光信号対雑音比を保つことができる。
【００２９】
図２において、複数の光信号生成手段１５は、複数の光信号を複数のグループに分割し、この分割された１個のグループ内において、特定の光信号を除く各光信号が複数の第１分散補償器１６に入射される。各第１分散補償器１６は、特定の光信号の波長分散を補償する分散補償値との差分でそれぞれに入射される各光信号の波長分散をそれぞれ補償する。
【００３０】
そして、分割されたグループごとにおいて、各第１分散補償器１６からの光信号と特定の光信号とが第１波長多重手段１７に入射される。第１波長多重手段１７は、入射されたこれら光信号間において波長が隣接する光信号の偏波状態を互いに直交させてこれら光信号を波長多重する。
各第１波長多重手段からのＷＤＭ方式光信号は、複数の第２分散補償器１８にそれぞれ入射される。第２分散補償器１８は、入射された波長分割方式光信号のグループにおける特定の光信号の波長分散を補償する分散補償値でこれら各ＷＤＭ方式光信号の波長分散をそれぞれ補償する。
【００３１】
各第２分散補償器１８からのＷＤＭ方式光信号は、第２波長多重手段１９に入射される。第２波長多重手段１９は、入射されたＷＤＭ方式光信号のチャネル間において波長が隣接するチャネルの偏波状態を互いに直交させてこれら各ＷＤＭ方式光信号をさらに波長多重する。
図２において、分散補償装置３０を複数個縦続に接続する分散補償装置と、初段の分散補償装置３０に入射される各光信号を生成する複数の光信号生成手段１５と、最終段の各波長多重手段１７からのＷＤＭ方式光信号がそれぞれ入射され、特定の光信号の波長分散を補償する分散補償値でＷＤＭ方式光信号の波長分散を補償する複数の第２分散補償器１８と、各第２分散補償器１８からのＷＤＭ方式光信号が入射され、入射されたＷＤＭ方式光信号のチャネル間において波長が隣接するチャネルの偏波状態を互いに直交させて各ＷＤＭ方式光信号をさらに波長多重する第２波長多重手段１９とを備えて構成される。
【００３２】
ＷＤＭ方式光信号における或る光信号の所要の波長分散値を得るために分散補償ファイバが長尺化する場合でも、このような構成の光送信装置３１では、所要の波長分散値を分けて補償するので、分散補償ファイバの長尺化を抑制することができる。このため、分散補償ファイバの損失を一定の許容範囲内にすることができる。したがって、光送信装置３１は、ＷＤＭ方式光信号における各光信号の波長分散を補償しても良好な光信号対雑音比を保つことができる。
【００３３】
図１および図２において、第１および第２分散補償器１６、１８は、分散補償器１６、１８に入射される光が入射され、この入射された光を第２ポートに射出する第１ポートと、第２ポートに入射される光を第３ポートから射出する光デバイス２１と、光デバイス２１の第２ポートに接続され、補償すべき所定の分散補償値の半分の波長分散値になるように長さが設定される分散補償ファイバ２２と、分散補償ファイバ２２に接続され、分散補償ファイバ２２からの光をその光の偏波状態と直交し且つ時間反転した偏波状態にある光に変換して分散補償ファイバに再度入射する偏波変換手段２３とを備えて構成される。
【００３４】
図１および図２において、第１および第２分散補償器１６、１８は、分散補償器１６、１８に入射される光が入射され、この入射された光を第２ポートに射出する第１ポートと、第２ポートに入射される光を第３ポートから射出する光デバイス２１と、光デバイス２１の第２ポートに接続され、補償すべき所定の分散補償値の半分の波長分散値になるように長さが設定される分散補償ファイバ２２と、分散補償ファイバ２２に接続され、分散補償ファイバ２２からの光をその光の偏波状態と直交し且つ時間反転した偏波状態にある光に変換して分散補償ファイバに再度入射する偏波変換手段２３とを備えて構成される。
【００３５】
このような構成の光送信装置３１は、光信号生成手段１５で生成された各光信号が分散補償ファイバ２２を透過したとしても、偏波変動がない。このため、光送信装置３１は、この偏波変動のない各光信号を波長多重手段１７、１９で波長多重することにより、波長分散を補償された偏波直交法によるＷＤＭ方式光信号を得ることができる。
【００３６】
図１および図２において、光送信装置１１、３１は、光デバイス２１の第２ポートと分散補償ファイバ２２との間に接続される双方向光増幅手段２４をさらに備えて構成される。この双方向光増幅手段２４は、２個の入出力ポートを有し、一方の入出力ポートに入射される光を増幅して他方の入出力ポートに射出するとともに他方の入出力ポートに入射される光を増幅して一方の入出力ポートに射出する。
【００３７】
図１および図２において、光送信装置１１、３１は、光デバイス２１の第３ポートに接続される偏波保持光増幅手段２６をさらに備えて構成される。この偏波保持光増幅手段２６は、入射される光をその偏波状態を保持しながら増幅する。
このような構成の光送信装置１１、３１では、光デバイス２１、分散補償ファイバ２２および偏波変換手段２３などで生じる損失を補うことができる。
【００３８】
偏波状態が一定である光信号は、一般に多段縦続接続された光増幅器によって増幅されると、偏波ホールバーニングを生じる。この偏波ホールバーニングは、光信号と直交する偏波成分の雑音が増幅されて、光信号対雑音比が劣化する現象である。しかしながら、このような光送信装置１１、３１では、一方の入出力ポートに入射される光の偏波状態と他方の入出力ポートに入射される光の偏波状態とが直交しているので、偏波ホールバーニングを抑制した増幅光を光デバイス２１の第３ポートから射出することができる。
【００３９】
図１および図２において、光送信装置１１、３１において、光デバイス２１の第３ポートに接続される複数の偏波保持光減衰手段２７をさらに備えて構成される。偏波保持光減衰手段２７は、入射される光をその偏波状態を保持しながら減衰する。
【００４０】
このような構成の光送信装置１１、３１では、偏波保持光減衰手段２７によってＷＤＭ方式光信号における各光信号のレベルを調整することができるので、ＷＤＭ方式光信号に適切なプリエンファシスを行うことができる。
図１および図２において、光送信装置１１、３１は、分散補償ファイバ２２と偏波変換手段２３との間に光減衰器２８をさらに備えて構成される。
【００４１】
図１および図２において、光送信装置１１、３１は、光デバイス２１の第２ポートと分散補償ファイバ２２との間に接続される帯域通過光フィルタ２５をさらに備えて構成される。この帯域通過光フィルタ２５は、その通過波長帯域の中心波長が光デバイス２１の第１ポートに接続される光信号生成手段１５で生成される光信号の波長に設定される。例えば、帯域通過光フィルタ２５−１では、その通過波長帯域の中心波長は、光デバイス２１−１の第１ポートに接続される光信号生成手段１５−１で生成される光信号の波長に設定される。
【００４２】
このような構成の光送信装置１１、３１では、光信号生成手段１５で生成された光信号を除く光を遮断するので、確実に所望の波長に光信号を設定したＷＤＭ方式光信号を送出することができる。
図１および図２において、光送信装置１１、３１は、光デバイス２１の第２ポートと分散補償ファイバ２２との間に接続される双方向光増幅器と光デバイス２１の第３ポートに接続される偏波保持光減衰手段２７とをさらに備えて構成される。
【００４３】
この双方向光増幅手段２４は、２個の入出力ポートを有し、一方の入出力ポートに入射される光を増幅して他方の入出力ポートに射出するとともに他方の入出力ポートに入射される光を増幅して一方の入出力ポートに射出する。偏波保持光減衰手段２７は、入射される光をその偏波状態を保持しながら減衰する。
図１および図２において、光送信装置１１、３１は、光デバイス２１の第３ポートに接続される偏波保持光増幅手段２６と、この偏波保持光増幅手段２６に接続される偏波保持光減衰手段２７とをさらに備えて構成される。
【００４４】
この偏波保持光増幅手段２６は、入射される光をその偏波状態を保持しながら増幅し、増幅した光信号を偏波保持光減衰手段２７に射出する。偏波保持光減衰手段は、入射される光をその偏波状態を保持しながら減衰し、減衰した光信号を波長多重手段１７に射出する。
図１および図２において、光送信装置１１、３１は、光デバイス２１の第２ポートに接続される双方向光増幅手段２４と、双方向光増幅手段２４と分散補償ファイバ２２との間に接続される帯域通過光フィルタ２５と、光デバイス２１の第３ポートに接続される偏波保持光減衰手段２７とをさらに備えて構成される。
【００４５】
この双方向光増幅手段２４は、２個の入出力ポートを有し、一方の入出力ポートに入射される光を増幅して他方の入出力ポートに射出するとともに他方の入出力ポートに入射される光を増幅して一方の入出力ポートに射出する。帯域通過光フィルタ２５は、その通過波長帯域の中心波長が光デバイス２１の第１ポートに接続される光信号生成手段１５で生成される光信号の波長に設定される。偏波保持光減衰手段２７は、入射される光をその偏波状態を保持しながら減衰する。
【００４６】
図１および図２において、光送信装置１１、３１は、光デバイス２１の第２ポートと分散補償ファイバ２２との間に接続される帯域通過光フィルタ２５と、光デバイス２１の第３ポートに接続される偏波保持光増幅手段２６と、偏波保持光増幅手段２６に接続される偏波保持光減衰手段２７とをさらに備えて構成される。
【００４７】
この帯域通過光フィルタ２５は、その通過波長帯域の中心波長が光デバイス２１の第１ポートに接続される光信号生成手段１５で生成される光信号の波長に設定される。偏波保持光増幅手段２６は、入射される光をその偏波状態を保持しながら増幅し、増幅した光信号を偏波保持光減衰手段２７に射出する。偏波保持光減衰手段２７は、入射される光をその偏波状態を保持しながら減衰し、減衰した光信号を波長多重手段１７に射出する。
【００４８】
図１および図２において、光デバイス２１と波長多重手段１７、１７−１、１７−ａ、１７−ｂ、１７−ｃの間に偏波保持可能な偏光子２９を設けて構成される。
偏波を保持する光部品を多段に接続すると偏波消光比が劣化して、伝送特性の劣化を生じさせる可能性がある。このため、偏光子２８を挿入することによって偏波消光比を向上させ、伝送特性の劣化を避けることができる。
【００４９】
図１および図２において、光送信装置１１、３１は、光デバイス２１は、偏光ビームスプリッタであることで構成される。
図１および図２において、光送信装置１１、３１は、光デバイス２１は、光サーキュレータであることで構成される。
図１において、第１ないし第３ポートを有し、第１ポートに入射される光を第２ポートから射出し、第２ポートに入射される光を該第３ポートから射出する光デバイス２１と、光デバイス２１の第２ポートに接続され、所定の波長の光を透過する帯域通過光フィルタ２５と、帯域通過光フィルタ２５に接続され、補償すべき所定の分散補償値の半分の波長分散値になるように長さが設定される分散補償ファイバ２２と、分散補償ファイバ２２に接続され、分散補償ファイバ２２からの光をその光の偏波状態と直交し且つ時間反転した偏波状態にある光に変換して分散補償ファイバ２２に再度入射する偏波変換手段２３とを備えて構成される。
【００５０】
このような構成の分散補償器１６では、入射された光が分散補償ファイバ２２を透過したとしても、偏波変動がない。さらに、分散補償器１６は、帯域通過光フィルタ２５によって所定の波長の光を除く波長成分を除去することができる。
本発明では、複数の光信号を波長多重するＷＤＭ方式光信号を生成する光送信装置と、光送信装置からのＷＤＭ方式光信号を伝送する光伝送路と、光伝送路からのＷＤＭ方式光信号を受信処理する光受信装置とを備える光通信システムである。
【００５１】
このような構成の光通信システムでは、偏波直交法によるＷＤＭ方式光信号を伝送することができるので、ＷＤＭ方式光信号において波長の隣接するチャネル間に生じる非線形光学効果による劣化を低減することができる。そして、この光通信システムは、光送信装置によって波長分散を予め補償するので、波長分散による光信号の劣化を抑制したＷＤＭ方式光信号を光受信装置に受信させることができる。さらに、この光通信システムの光伝送路の途中に中継増幅装置が接続された場合でも、偏波直交法によるＷＤＭ方式光信号が中継増幅装置内の光増幅器に入射されるので、偏波直交法によらないＷＤＭ方式光信号の場合に較べて光増幅器で生じる偏波ホールバーニングを抑制することができる。
【００５２】
したがって、この光通信システムは、伝送中にＷＤＭ方式光信号に生じる劣化を抑制できるので、ＷＤＭ方式光信号を長距離伝送することができる。
本発明では、複数の光信号を波長多重する偏波直交法のＷＤＭ方式光信号を生成する光送信装置に光信号を増設するチャネル増設方法において、ＷＤＭ方式光信号の信号波長帯域に対し短波長側または長波長側のいずれか一方の波長に増設されるチャネルの光信号を生成する第１ステップと、生成した光信号を補償すべき所定の分散補償値の半分の波長分散値になるように長さが設定される分散補償ファイバに伝播させる第２ステップと、分散補償ファイバからの光信号をこの光信号の偏波状態と直交し且つ時間反転した偏波状態にある光信号に変換して分散補償ファイバに再度入射させる第３ステップと、分散補償ファイバを再度伝播した光信号をこの光信号の波長と最も近い波長であるＷＤＭ方式光信号の光信号における偏波状態と直交させてＷＤＭ方式光信号と波長多重させる第４ステップとからなる。
【００５３】
また、本発明では、複数の光信号を波長多重する偏波直交法のＷＤＭ方式光信号を生成する光送信装置に光信号を増設するチャネル増設方法において、ＷＤＭ方式光信号の信号波長帯域に対し短波長側または長波長側のいずれか一方に０．４ｎｍ以上の波長間隔をあけた波長である、増設されるチャネルの光信号を生成する第１ステップと、生成した光信号をＷＤＭ方式光信号に波長多重する第２ステップとからなる。
【００５４】
また、本発明では、複数の光信号を波長多重する偏波直交法のＷＤＭ方式光信号を生成する光送信装置に光信号を増設するチャネル増設方法において、ＷＤＭ方式光信号の信号波長帯域に対し短波長側または長波長側のいずれか一方に０．４ｎｍ以上の波長間隔をあけた波長である、増設されるチャネルの光信号を生成する第１ステップと、生成した光信号を補償すべき所定の分散補償値の半分の波長分散値になるように長さが設定される分散補償ファイバに伝播させる第２ステップと、分散補償ファイバからの光信号をこの光信号の偏波状態と直交し且つ時間反転した偏波状態にある光信号に変換して分散補償ファイバに再度入射させる第３ステップと、分散補償ファイバを再度伝播した光信号をこの光信号の波長と最も近い波長であるＷＤＭ方式光信号の光信号における偏波状態と直交させてＷＤＭ方式光信号と波長多重させる第４ステップとからなる。
【００５５】
このようなチャネル増設方法では、増設されるチャネルが既存のチャネルとの間で偏波状態を直交させて増設されるので、チャネル増設の前後でＷＤＭ方式光信号に生じる非線形光学効果および偏波ホールバーニングを抑制する効果をほぼ同様の効果にすることができる。
さらに、このチャネル増設方法は、増設されるチャネルとこのチャネルの波長と最も近い波長である既存のチャネルとの間隔を０．４ｎｍ（５０ＧＨｚ）以上とするので、より確実に、ＷＤＭ方式光信号に生じる非線形光学効果および偏波ホールバーニングを抑制する効果をほぼ同様の効果にすることができる。
【００５６】
（第１の実施形態の構成）
図３は、第１の実施形態における光通信システムの構成を示す図である。
図４は、第１の実施形態の光通信システムにおける光送信装置の構成を示す図である。
【００５７】
図５は、光減衰器と光合波器との接続方法の説明図である。
図３において、光通信システムは、偏波直交法によるＷＤＭ方式光信号を生成する光送信装置１０１と、光送信装置１０１から射出されたＷＤＭ方式光信号を伝送する光伝送路１０２と、伝送されたＷＤＭ方式光信号が入射され、ＷＤＭ方式光信号を受信処理する光受信装置１０５とから構成される。さらに、この光通信システムには、光伝送路１０２間において、光伝送路１０２における伝送損失を補う光増幅装置１０３および光伝送路１０２を伝送するＷＤＭ方式光信号からチャネルを分岐・挿入する光分岐・挿入装置（ｏｐｔｉｃａｌ ａｄｄ／ｄｒｏｐ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ、以下、「ＯＡＤＭ」と略記する。）１０４が必要に応じて多段中継接続される。
【００５８】
光送信装置１０１は、本発明にかかる光送信装置であり、この構成については、後述する。
光伝送路１０２は、１．３μｍ帯零分散シングルモードファイバや１．５μ帯分散シフトファイバなどの各種の光ファイバである。特に、光伝送路１０２が既設の１．３μｍ帯零分散シングルモードファイバであって、１．５μｍ帯のＷＤＭ方式光信号を伝送する場合に、波長分散が著しいので、本発明にかかる光送信装置１０１は、著しい効果を発揮する。
【００５９】
光受信装置１０５は、例えば、光増幅器と光デマルチプレクサ（ｏｐｔｉｃａｌ ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ ）と光受信器（ｏｐｔｉｃａｌ ｒｅｃｅｉｖｅｒ）とから構成される。光伝送路１０２から光受信装置１０５に入射されたＷＤＭ方式光信号は、プリアンプである光増幅器で所定の受信レベルまで増幅され、光デマルチプレクサでチャネルごとに波長分離される。分離された各チャネルは、ホトダイオードや復調器などからなる光受信器にそれぞれ入射され、受信される。
【００６０】
光増幅装置１０３は、例えば、エルビウム添加光ファイバと励起光源などから構成されるエルビウム添加光ファイバ増幅器を備えて構成される。エルビウム添加光ファイバは、励起光源からエネルギーを供給されることによって反転分布を形成し、この状態で増幅すべきＷＤＭ方式光信号が入射されると誘導放射を引き起こし、ＷＤＭ方式光信号を増幅する。なお、光増幅装置１０３の増幅帯域は、ＷＤＭ方式光信号の波長帯域に合わせて決定され、増幅帯域は、光ファイバに添加される希土類元素の種類および励起光源の励起波長などの変更によって、変えることができる。例えば、１．４８μｍまたは０．９８μｍを励起波長とするエルビウム添加光ファイバ増幅器は、１．５５μｍ帯を増幅することができる。
【００６１】
ＯＡＤＭ１０４は、例えば、光伝送路１０２からのＷＤＭ方式光信号を２つに分配する光分岐器（ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｕｐｌｅｒ ）と、分配された一方のＷＤＭ方式光信号からこのＯＡＤＭで分岐されるべきチャネルを受信する光受信器と、分配された他方のＷＤＭ方式光信号からこのＯＡＤＭで分岐されるべきチャネルのみを遮断する光フィルタと、このＯＡＤＭで挿入されるべきチャネルの光信号を生成する光送信器と、光フィルタを透過したＷＤＭ方式光信号と光送信器からの光信号とを波長多重する光合波器（ｏｐｔｉｃａｌ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ ）とから構成される。なお、ＯＡＤＭは、チャネルを分岐・挿入する際に光信号のままで分岐・挿入する装置であるが、チャネルを分岐・挿入する際に光信号を電気信号に変換した後に、電気信号でチャネルを分岐・挿入し、そして、再び電気信号を光信号に変換する分岐・挿入装置（ａｄｄ／ｄｒｏｐ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）でもよい。
【００６２】
次に、光送信装置１０１について説明する。
図４において、光送信装置１０１内のｍ個の光送信器（ｏｐｔｉｃａｌ ｓｅｎｄｅｒ、以下、「ＯＳ」と略記する。）１２１−１〜１２１−ｍは、互いに異なる波長である光信号をそれぞれ生成する。この互いに異なる各波長は、ＷＤＭ方式光信号における各チャネルの波長にそれぞれ設定される。ＯＳ１２１は、例えば、所定の波長でレーザ光を発振する半導体レーザと、送信すべき情報でレーザ光を外部変調するマッハツェンダ干渉型光変調器などの外部変調器とから構成することができる。
【００６３】
ここで、一般に、半導体レーザは、一定の直線偏波状態のレーザ光を発振するので、各ＯＳ１２１−１〜１２１−ｍから射出される各光信号は、それらの偏波状態を同一にすることができる。
【００６４】
各ＯＳ１２１−１〜１２１−ｍから射出された光信号は、各光サーキュレータ（ｏｐｔｉｃａｌ ｃｉｒｃｕｌａｔｏｒ、以下、「ＯＣ」と略記する。）１２２−１〜１２２−ｍの第１ポートにそれぞれ入射される。ＯＣ１２２は、３個のポートを備え、第１ポートに入射される光を第２ポートに射出し、第２ポートに入射される光を第３ポートに射出し、そして、第３ポートに入射される光を第１ポートに射出する。
【００６５】
よって、第１ポートに入射された各ＯＳ１２１−１〜１２１−ｍからの光信号は、各ＯＣ１２２−１〜１２２−ｍの第２ポートから射出され、各双方向光増幅器（以下、「ＢＯＡ」と略記する。）１２３−１〜１２３−ｍに入射される。
ＢＯＡ１２３は、２個の入出力ポートを備え、光がいずれの入出力ポートに入射されても増幅することができる。例えば、双方向励起されたエルビウム添加光ファイバ増幅器を使用することができる。
【００６６】
各ＢＯＡ１２３−１〜１２３−ｍで増幅された光信号は、各光フィルタ（以下、「ＦＩＬ」と略記する。）１２４−１〜１２４−ｍにそれぞれ入射される。
ＦＩＬ１２４は、帯域通過光フィルタであり、その通過波長帯域の中心波長は、ＷＤＭ方式光信号の各チャネルの光信号における波長に設定される。例えば、ＯＳ１２１−１がチャネル１の光信号を生成する場合には、ＯＣ１２２−１とＢＯＡ１２３−１とを介してＯＳ１２１−１に接続されるＦＩＬ１２４−１の中心波長は、チャネル１の波長に設定される。また、ＯＳ１２１−２がチャネル２の光信号を生成する場合には、ＯＣ１２２−２とＢＯＡ１２３−２とを介してＯＳ１２１−２に接続されるＦＩＬ１２４−２の中心波長は、チャネル２の波長に設定される。
【００６７】
各ＦＩＬ１２４−１〜１２４−ｍからの光信号は、各分散補償ファイバ（ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ−ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｎｇ ｆｉｂｅｒ 、以下、「ＤＣＦ」と略記する。）１２５−１〜１２５−ｍにそれぞれ入射される。各ＤＣＦ１２５−１〜１２５−ｍからの光信号は、各偏波変換器（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ、以下、「ＰＣ」と略記する。）１２６−１〜１２６−ｍにそれぞれ入射される。ＰＣ１２６は、４５度ファラデー回転子と反射鏡とが主光路上にこの順に配置される。４５度ファラデー回転子は、主光路上に配置されるイットリウム鉄ガーネット（ＹＩＧ）などの磁気光学結晶と、この磁気光学結晶に主光路方向に磁界を印加する磁石とを備えて構成され、磁気光学結晶の厚さおよび磁石の磁場の強さは、旋光角が４５度になるように設定される。
【００６８】
ＰＣ１２６に入射された光は、４５度ファラデー回転子で偏波状態が４５度回転されて反射鏡に入射する。そして、４５度回転された光は、反射鏡で反射され、再び４５度ファラデー回転子に入射して偏波状態が更に４５度回転される。したがって、ＰＣ１２６に入射された光は、その偏波状態を９０度回転されてＰＣ１２６から射出される。例えば、ｘ偏波成分の光は、ＰＣ１２６によって、ｘ偏波成分と直交状態にあるｙ偏波成分の光となる。
【００６９】
各ＰＣ１２６−１〜１２６−ｍからの光信号は、再度各ＤＣＦ１２５−１〜１２５−ｍと各ＦＩＬ１２４−１〜１２４−ｍと各ＢＯＡ１２３−１〜１２３−ｍとを介して各ＯＣ１２２−１〜１２２−ｍの第２ポートにそれぞれ入射される。
この各第２ポートに入射された光信号は、各ＯＣ１２２−１〜１２２−ｍの第３ポートからそれぞれ射出され、各光減衰器（ｏｐｔｉｃａｌ ａｔｔｅｎｕａｔｏｒ 、以下、「ＡＴＴ」と略記する。）１２７−１〜１２７−ｍにそれぞれ入射される。
【００７０】
ＡＴＴ１２７は、入射する光のレベルを一定のレベルまで減衰して射出する。
各ＡＴＴ１２７−１〜１２７−ｍからの光信号は、偏光子（ｐｏｌａｒｉｚｅｒ 、以下「ＰＯＬ」と略記する。）１２９−１〜１２９−ｍにそれぞれ入射される。各ＰＯＬ １２９−１〜１２９−ｍからの光信号は、ＭＵＸ１３１に入射される。
ここで、これらＯＳ１２１、ＯＣ１２２、ＢＯＡ１２３、ＤＣＦ１２４、ＦＩＬ１２５、ＰＣ１２６、ＡＴＴ１２７、ＰＯＬ１２９およびＭＵＸ１３１の各光部品間を結ぶ光伝送路は、偏波状態を一定に保持する光伝送路である。例えば、パンダファイバ、ボータイファイバおよび楕円ジャケットファイバなどの偏波状態保持ファイバ（以下、「ＰＭＦ」と略記する。）を利用することができる。ＰＭＦは、複屈折を利用することによって偏波面を保持するが、この複屈折を得るには、ＰＭＦの長手方向と直交するファイバ断面内おける横方向と縦方向とでファイバの材料を変えて屈折率分布を変える方法と、横方向と縦方向とから異なる応力をコア部に与えることにより等価的に複屈折性を持たせる方法とがある。
【００７１】
パンダファイバは、コア部の両側にボロニア（Ｂ２Ｏ３）をドープしたシリカガラスの応力付与部を形成することによって等価的に複屈折性を持たせている。
そして、各ＡＴＴ１２７−１〜１２７−ｍからの光信号をＰＯＬ１２９−１〜１２９−ｍを介してＭＵＸ１３１に入射させる場合には、隣接するチャネルの光信号における偏波状態を直交させる必要があるため、ＰＯＬ１２９−１〜ＰＯＬ１２９−ｍを介して、各ＡＴＴ１２７−１〜１２７−ｍとＭＵＸ１３１とを接続するＰＭＦは、隣接するチャネルの光信号を伝送するＰＭＦ同士において、一方のＰＭＦを他方のＰＭＦに対してほぼ９０度に捻ってＰＯＬ１２９を介してＭＵＸ１３１に接続する。図５に示すように、例えば、ＰＭＦにパンダファイバを使用する場合では、隣接するチャネルの光信号を伝送するパンダファイバ同士において、一方のパンダファイバにおける２個の応力付与部の中心を含む平面は、他方のパンダファイバにおける２個の応力付与部の中心を含む平面に対してほぼ９０度の角度になるように一方のパンダファイバを捻ってＰＯＬ１２９を介してＭＵＸ１３１に接続する。
【００７２】
ＭＵＸ１３１は、各ＡＴＴ１２７−１〜１２７−ｍからＰＯＬ１２９−１〜１２９−ｍを介してＭＵＸ１３１に入射される光信号を波長多重し、ＷＤＭ方式光信号を生成する。この場合に、上述のように各ＰＭＦがＭＵＸ１３１に接続され、且つ、各ＯＳ１２１−１〜１２１−ｍで生成される光信号の偏波状態がほぼ同一なので、ＭＵＸ１３１で波長多重されたＷＤＭ方式光信号は、隣接するチャネル間において偏波状態を互いに直交させた、偏波直交法のＷＤＭ方式光信号となる。ＭＵＸ１３１としては、例えば、干渉フィルタの１つである誘電体多層膜フィルタやアレイ導波路格子形光合分波器（ａｒｒａｙｅｄ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｇｒａｔｉｎｇ ）などを利用することができる。
【００７３】
ＭＵＸ１３１からのＷＤＭ方式光信号は、ポストアンプとしての役割を果たす光増幅器１３２に入射される。光増幅器１３２としては、希土類元素添加光ファイバ増幅器や半導体光増幅器を使用することができる。
光増幅器１３２からのＷＤＭ方式光信号は、光送信装置１０１の出力として光伝送路１０２−１に送出される。
【００７４】
（第１の実施形態の作用効果）
第１の実施形態の光送信装置１０１において、各ＯＳ１２１で生成された各光信号がＭＵＸ１３１に入射されるまでの作用効果は、各光信号に共通なので、ＯＳ１２１−１で生成された、例えば、チャネル１の光信号の作用効果について説明し、他の光信号については、その説明を省略する。
【００７５】
ＯＳ１２１−１で生成された光信号は、ＯＣ１２２−１を介してＢＯＡ１２３−１に入射され増幅されるので、ＯＣ１２２−１でそれぞれの光信号に生じる損失を補償することができる。
損失を補償された光信号は、ＦＩＬ１２４−１に入射されるので、チャネル１を除く光を遮断することができる。例えば、ＢＯＡ１２３の励起光を除去することができる。
【００７６】
そして、ＦＩＬ１２４−１からの光信号は、ＤＣＦ１２５−１を介してＰＣ１２６−１に入射される。ＰＣ１２６−１に入射された光信号は、ＰＣ１２６−１の４５ファラデー回転子と反射鏡とによって上述のように、その偏波状態を９０度回転されてＰＣ１２６−１から射出される。ＰＣ１２６−１からの光信号は、再びＤＣＦ１２５−１を介してＦＩＬ１２４−１に入射される。このため、ＦＩＬ１２４−１からの光信号は、ＤＣＦ１２５−１の往路と復路とでは偏波状態を９０度回転された状態でＤＣＦ１２５−１を伝播するので、請求項１の作用効果で説明したように、ＤＣＦ１２５−１によって偏波変動なく波長分散を補償される。
【００７７】
また、このようにＦＩＬ１２４−１からの光信号は、ＤＣＦ１２５−１を往復するので、ＤＣＦ１２５−１は、通常の分散補償ファイバを一方向にのみ光を伝播させて補償する場合の長さに対しほぼ半分の長さで、補償すべき所定の分散補償値を得ることができる。
所定の分散補償値は、光伝送路１０２−１で生じる波長分散を光送信装置１０１ですべて補償する場合では、光伝送路１０２−１で生じる波長分散値と逆符号の値である。また、光伝送路１０２−１で生じる波長分散を適当な割合で分割して光送信装置１０１と光増幅装置１０３−１とで補償する場合では、光伝送路１０２−１で生じる波長分散値のうちの光送信装置１０１に割り当てられた波長分散値と逆符号の値である。なお、光増幅装置１０３−１などを備えない光通信システムの場合では、光受信装置１０５で光増幅装置１０３−１に割り当てられた分を補償すればよい。
【００７８】
ＤＣＦ１２５−１を往復伝播した光信号は、ＦＩＬ１２４−１を介して再びＢＯＡ１２３−１に入射され、再び増幅される。このため、光送信装置１０１は、ＦＩＬ１２４−１、ＤＣＦ１２５−１およびＰＣ１２６−１でこの光信号に生じる損失を補償することができる。
増幅された光信号は、ＯＣ１２２−１を介してＡＴＴ１２７−１に入射される。
【００７９】
このように、ＯＳ１２１−１からの光信号は、ＯＣ１２２−１の第１ポートの入射され、偏波変動なく波長分散を補償され且つ偏波状態を９０度回転させた偏波状態でＯＣ１２２−１の第３ポートから射出される。
ＡＴＴ１２７−１に入射された光信号は、所定の減衰量で減衰される。所定の減衰量は、チャネル１の光信号のプリエンファシスに対応する減衰量である。この所定の減衰量の設定は、光送信装置１０１を光通信システムに設置する際に調整して固定するようにしてもよい。または、所定の減衰量の設定は、光受信装置１０５に各チャネルの光信号のレベルを測定する測定装置を設け、この計測結果を光送信装置１０１に送信して調整するようにしてもよい。この場合には、ＡＴＴ１２７は、可変光減衰器にする必要がある。
【００８０】
ＰＯＬ１２９−１は、入射される光から特定の偏波面を持つ直線偏波を取り出して射出する。偏波を保持する光部品を多段に接続すると偏波消光比が劣化し、伝送特性劣化を生じる可能性があるが、ＰＯＬ１２９−１によって偏波消光比を向上させ、伝送特性劣化を避けることができる。
他のＯＳ１２１−２〜１２１−ｍによって生成された光信号も、同様の作用を受けて、ＭＵＸ１３１に入射される。このとき、上述のように、各ＡＴＴ１２７とＭＵＸ１３１を接続するＰＭＦは、接続されるので、ＭＵＸ１３１から射出されるＷＤＭ方式光信号は、偏波直交法によるＷＤＭ方式光信号である。
【００８１】
このＷＤＭ方式光信号は、光伝送路１０２−１の伝送損失を補うべく光増幅器１３２で増幅されて光伝送路１０２−１に射出される。
ここで、チャネル１より短波長側にチャネルを増設する場合には、ＯＳ１２１、ＯＣ１２２、ＢＯＡ１２３、ＦＩＬ１２４、ＤＣＦ１２５、ＰＣ１２６およびＡＴＴ１２７からなる同様の構成の光部品を用意し、チャネル１の偏波状態と直交するようにＭＵＸ１３１にＡＴＴ１２７からのＰＭＦを接続する。また、チャネルｍより長波長側にチャネルを増設する場合には、ＯＳ１２１、ＯＣ１２２、ＢＯＡ１２３、ＦＩＬ１２４、ＤＣＦ１２５、ＰＣ１２６およびＡＴＴ１２７からなる同様の構成の光部品を用意し、チャネルｍの偏波状態と直交するようにＭＵＸ１３１にＡＴＴ１２７からのＰＭＦを接続する。なお、これら増設される光部品におけるＯＳ１２１、ＦＩＬ１２４、ＤＣＦ１２５およびＡＴＴ１２７などの各設定は、増設されるチャネルに合わせられ、ＯＳ１２１の波長は、チャネル１あるいはチャネルｍの波長から０．４ｎｍ以上の間隔をあけて設定される。
【００８２】
光通信システムにおいて、光送信装置１０１で生成されたＷＤＭ方式光信号は、光伝送路１０２−１に射出され、光増幅装置１０３で光伝送路の伝送損失を補償され、ＯＡＤＭ１０４で必要に応じてチャネルを分岐・挿入される。そして、ＷＤＭ方式光信号は、光受信装置１０５に入射され、光受信装置１０５で受信処理される。
【００８３】
次に、別の実施の形態について説明する。
（第２の実施形態の構成）
第２の実施形態における光通信システムは、第１の実施形態における光通信システムに対し、光送信装置１０１に代えて光送信装置１０６を使用する。すなわち、第２の実施形態における光通信システムは、偏波直交法によるＷＤＭ方式光信号を生成する光送信装置１０６と、光送信装置１０６から射出されたＷＤＭ方式光信号を伝送する光伝送路１０２と、伝送されたＷＤＭ方式光信号が入射され、ＷＤＭ方式光信号を受信処理する光受信装置１０５とから構成される。さらに、この光通信システムには、光伝送路１０２間において、光増幅装置１０３およびＯＡＤＭ１０４が必要に応じて多段中継接続される。
【００８４】
以下、光送信装置１０６の構成について説明する。
図６は、第２の実施形態の光通信システムにおける光送信装置の構成を示す図である。なお、図４と同一の構成については、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
図６において、光送信装置１０６内のｍ個のＯＳ１２１−１〜１２１−ｍでそれぞれ生成された光信号は、各偏波ビームスプリッタ（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｂｅａｍ ｓｐｌｉｔｔｅｒ、以下、「ＰＢＳ」と略記する。）１２８−１〜１２８−ｍにそれぞれ入射される。
【００８５】
ＰＢＳ１２８は、３個のポートを備え、第１ポートに入射される光をｐ偏波と２偏波とに分離する。そして、ＰＢＳ１２８は、分離されたｐ偏波を第２ポートから射出し、分離されたｓ偏波を第３ポートに射出する。ここで、光学部品は、入出力を入れ替えても機能するので、ＰＢＳ１２８は、第２ポートにｐ偏波を入射するとこのｐ偏波を第１ポートから射出し、第３ポートにｓ偏波を入射するとこのｓ偏波を第１ポートから射出する。
【００８６】
このため、各ＯＳ１２１−１〜１２１−ｍからの光信号が、ｐ偏波である場合には、各ＯＳ１２１−１〜１２１−ｍと各ＰＢＳ１２８−１〜１２８−ｍの第２ポートとをそれぞれ接続する。一方、各ＯＳ１２１−１〜１２１−ｍからの光信号が、ｓ偏波である場合には、各ＯＳ１２１−１〜１２１−ｍと各ＰＢＳ１２８−１〜１２８−ｍの第３ポートとをそれぞれ接続する。
【００８７】
以下、説明の都合上、各ＯＳ１２１−１〜１２１−ｍからの光信号が、ｐ偏波である場合について、説明する。
第２ポートに入射された各ＯＳ１２１−１〜１２１−ｍからの光信号は、各ＰＢＳ１２８−１〜１２８−ｍの第１ポートから射出され、各ＦＩＬ１２４−１〜１２４−ｍおよび各ＤＣＦ１２５−１〜１２５−ｍを介して各ＰＣ１２６−１〜１２６−ｍにそれぞれ入射される。ＰＣ１２６に入射された光信号は、その偏波状態を９０度回転されてＰＣ１２６から射出される。
【００８８】
各ＰＣ１２６−１〜１２６−ｍからの光信号は、再度各ＤＣＦ１２５−１〜１２５−ｍと各ＦＩＬ１２４−１〜１２４−ｍとを介して各ＰＢＳ１２８−１〜１２８−ｍの第１ポートにそれぞれ入射される。この第１ポートに入射された各光信号は、各ＰＣ１２６−１〜１２６−ｍでｐ偏波がｓ偏波に変換されるので、各ＰＢＳ１２８−１〜１２８−ｍの第３ポートからそれぞれ射出される。
【００８９】
この第３ポートから射出された各光信号は、各偏波保持光増幅器（以下、「ＰＭＯＡ」と略記する。）１３０−１〜１３０−ｍにそれぞれ入射される。
ＰＭＯＡ１３０は、入射した光を偏波状態を保持したままで増幅する。希土類元素添加光ファイバ増幅器においてすべての光ファイバをＰＭＦで構成することにより、ＰＭＯＡ１３０を作製することができる。
【００９０】
各ＰＭＯＡ１３０−１〜１３０−ｍでその偏波状態を保持して増幅された光信号は、各ＡＴＴ１２７−１〜１２７−ｍおよび各ＰＯＬ１２９−１〜１２９−ｍを介してＭＵＸ１３１に入射される。
ここで、これらＯＳ１２１、ＰＢＳ１２８、ＦＩＬ１２５、ＤＣＦ１２４、ＰＣ１２６、ＰＭＯＡ１３０、ＡＴＴ１２７、ＰＯＬ１２９およびＭＵＸ１３１の各光部品間を結ぶ光伝送路は、第１の実施形態と同様にＰＭＦである。そして、各ＡＴＴ１２７−１〜１２７−ｍからの光信号をＭＵＸ１３１に入射させる場合には、隣接するチャネルの光信号における偏波状態を直交させる必要があるため、各ＰＯＬ１２９−１〜１２９−ｍを介して、各ＡＴＴ１２７−１〜１２７−ｍとＭＵＸ１３１とを接続するＰＭＦは、第１の実施形態と同様に隣接するチャネルの光信号を伝送するＰＭＦ同士において、一方のＰＭＦを他方のＰＭＦに対してほぼ９０度に捻ってＰＯＬを介してＭＵＸ１３１に接続する。
【００９１】
ＭＵＸ１３１は、各ＡＴＴ１２７−１〜１２７−ｍから各ＰＯＬ１２９−１〜１２９−ｍを介してＭＵＸ１３１に入射される光信号を波長多重し、偏波直交法のＷＤＭ方式光信号を生成する。生成されたＷＤＭ方式光信号は、光増幅器１３２を介して光伝送路１０２−１に送出される。
（第２の実施形態の作用効果）
第２の実施形態における光送信装置１０６は、上述の説明から分かるように、第１の実施形態のおけるＯＣ１２２（図４）の代わりにＰＢＳ１２８を使用し、ＢＯＡ１２３（図４）の代わりにＰＭＯＡ１３０を使用する点で相違する。
【００９２】
ここで、ＯＣ１２２もＰＢＳ１２８も、第１ポートに入射する光を第２ポートに射出し、且つ、第２ポートに入射する光を第３ポートに射出する点で、同様に作用する。そして、ＢＯＡ１２３もＰＭＯＡも、ＯＣ１２２またはＰＢＳ１２８、ＦＩＬ１２４、ＤＣＦ１２５およびＰＣ１２６の損失を補償する点で、同様に作用する。
【００９３】
したがって、第２の実施形態における光送信装置１０６は、第１の実施形態の送信装置１０１と同様に、偏波変動なく波長分散を補償された、偏波直交法によるＷＤＭ方式光信号を光伝送路１０２に射出することができる。
なお、第１および第２の実施形態においては、ＦＩＬ１２５をＤＣＦ１２４とＰＣ１２６との間に接続してもよい。
【００９４】
次に、別の実施形態について説明する。
（第３の実施形態の構成）
第３の実施形態における光通信システムは、第１の実施形態における光通信システムに対し、光送信装置１０１に代えて光送信装置１０８を使用する。すなわち、第３の実施形態における光通信システムは、偏波直交法による１５波のＷＤＭ方式光信号を生成する光送信装置１０８と、光送信装置１０８から射出されたＷＤＭ方式光信号を伝送する光伝送路１０２と、伝送されたＷＤＭ方式光信号が入射され、ＷＤＭ方式光信号を受信処理する光受信装置１０５とから構成される。さらに、この光通信システムには、光伝送路１０２間において、光増幅装置１０３およびＯＡＤＭ１０４が必要に応じて多段中継接続される。
【００９５】
以下、光送信装置１０８の構成について説明する。
図７は、第３の実施形態の光通信システムにおける光送信装置の構成を示す図である。
図７において、ＷＤＭ方式光信号の各チャネルに対応する１５個の光信号は、１５個のＯＳ１４１−１〜１４１−１５ でそれぞれ生成される。ＯＳ１４１は、例えば、所定の波長でレーザ光を発振する半導体レーザと、送信すべき情報でこの入射されたレーザ光を変調するマッハツェンダ干渉型光変調器などの外部変調器とから構成することができる。
【００９６】
各ＯＳ１２１−１〜１２１−１５ で生成された各チャネルの光信号は、波長分散を補償するための分散補償値に従ってグループ分けされる。すなわち、ＯＳ１４１−１〜１４１−３で生成されるチャネル１〜チャネル３の第１グループ、ＯＳ１４１−４〜１４１−６で生成されるチャネル４〜チャネル６の第２グループ、ＯＳ１４１−７〜１４１−９で生成されるチャネル７〜チャネル９の第３グループ、ＯＳ１４１−１０ 〜１４１−１２ で生成されるチャネル１０〜チャネル１２の第４グループおよびＯＳ１４１−１３ 〜１４１−１５ で生成されるチャネル１３〜チャネル１５の第５グループに分割される。
【００９７】
第１グループにおいて、ＯＳ１４１−１からの光信号は、入射された光信号を所定の分散補償値で偏波変動なく波長分散を補償し且つ偏波状態を９０度回転させて射出する偏波保持分散補償部（以下、「ＰＭＤＣＳ」と略記する。）１４２−１に入射される。この所定の分散補償値は、光伝送路１０２−１でチャネル１に生じる波長分散を補償する分散補償値のうちこの光送信装置１０８で補償すべき分散補償値から、後述するＰＭＤＣＳ１４２−３の分散補償値およびＰＭＤＣＳ１４２−６の分散補償値とを引いた値である。ここで、ＯＳ１４１−１とＰＭＤＣＳ１４２−１とを接続する光ファイバには、ＰＭＦが使用される。後述する各光部品間を接続する光ファイバも同様にＰＭＦが使用される。ＯＳ１４１−２からの光信号は、光伝送路１０２−１でチャネル２に生じる波長分散を補償する分散補償値のうちこの光送信装置１０８で補償すべき分散補償値から、ＰＭＤＣＳ１４２−３の分散補償値およびＰＭＤＣＳ１４２−６の分散補償値とを引いた値を有するＰＭＤＣＳ１４２−２に入射される。このようにＰＭＤＣＳ１４２−１、１４２−２の分散補償値を設定するのは、ＯＳ１４１−３、１４１−６で生成されるチャネル３、６の光信号に生じる波長分散を補償する分散補償値を基準にするからである。ＯＳ１４１−３からの光信号は、ＰＭＯＡ１４３−１に入射され、偏波状態を保持して増幅される。
【００９８】
ＰＭＤＣＳ１４２−１で分散補償されたチャネル１の光信号、ＰＭＤＣＳ１４２−２で分散補償されたチャネル２の光信号およびＰＭＯＡ１４３−１で増幅されたチャネル３の光信号は、ＭＵＸ１４４−１に入射され、波長多重される。この際に、隣接するチャネルの光信号における偏波状態を直交させる必要があるため、第１の実施形態と同様に、ＭＵＸ１４４−１に接続されるＰＭＦ同士において一方のＰＭＦを他方のＰＭＦに対してほぼ９０度に捻ってＭＵＸ１４４−１に接続する。
【００９９】
第２グループにおいて、各ＯＳ１４１−４、１４１−５で生成されたチャネル４、５の光信号は、ＰＭＤＣＳ１４２−４、１４２−５にそれぞれ入射され、波長分散を補償される。ＰＭＤＣＳ１４２−４の分散補償値は、ＯＳ１４１−６で生成されるチャネル６の光信号に生じる波長分散を補償する分散補償値を基準にするため、光伝送路１０２−１でチャネル４に生じる波長分散を補償する分散補償値のうちこの光送信装置１０８で補償すべき分散補償値から、ＰＭＤＣＳ１４２−６の分散補償値を引いた値である。同様に、ＰＭＤＣＳ１４２−５の分散補償値は、光伝送路１０２−１でチャネル５に生じる波長分散を補償する分散補償値のうちこの光送信装置１０８で補償すべき分散補償値から、ＰＭＤＣＳ１４２−６の分散補償値を引いた値である。ＯＳ１４１−６からの光信号は、ＰＭＯＡ１４３−２に入射され、偏波状態を保持して増幅される。
【０１００】
ＰＭＤＣＳ１４２−４で分散補償されたチャネル４の光信号、ＰＭＤＣＳ１４２−５で分散補償されたチャネル５の光信号およびＰＭＯＡ１４３−６で増幅されたチャネル６の光信号は、ＭＵＸ１４４−２に入射され、波長多重される。この際に、チャネル３とチャネル４との偏波状態が互いに直交するように、且つ、第２グループ内でも隣接するチャネル同士の偏波状態が直交するように、ＰＭＤＣＳ１４２−４、１４２−５およびＰＭＯＡ１４３−２とＭＵＸ１４４−２とを接続するＰＭＦは、捻ってＭＵＸ１４４−２に接続される。
【０１０１】
第３グループにおいて、各ＯＳ１４１−７、１４１−９で生成されたチャネル７、９の光信号は、ＰＭＤＣＳ１４２−７、１４２−９にそれぞれ入射され、波長分散を補償される。各ＰＭＤＣＳ１４２−７、１４２−９の分散補償値は、ＯＳ１４１−８で生成されるチャネル８の光信号に生じる波長分散を補償する分散補償値を基準にして、第２グループと同様に決定される。ＯＳ１４１−８からの光信号は、ＰＭＯＡ１４３−３に入射され、偏波状態を保持して増幅される。
【０１０２】
ＰＭＤＣＳ１４２−７で分散補償されたチャネル７の光信号、ＰＭＤＣＳ１４２−９で分散補償されたチャネル９の光信号およびＰＭＯＡ１４３−８で増幅されたチャネル８の光信号は、ＭＵＸ１４４−３に入射され、波長多重される。この際に、チャネル６とチャネル７との偏波状態が互いに直交するように、且つ、第３グループ内でも隣接するチャネル同士の偏波状態が直交するように、ＰＭＤＣＳ１４２−７、１４２−９およびＰＭＯＡ１４３−３とＭＵＸ１４４−３とを接続するＰＭＦは、捻ってＭＵＸ１４４−３に接続される。
【０１０３】
第４グループにおいて、各ＯＳ１４１−１１ 、１４１−１２ で生成されたチャネル１１、１２の光信号は、ＰＭＤＣＳ１４２−１１ 、１４２−１２ にそれぞれ入射され、波長分散を補償される。各ＰＭＤＣＳ１４２−１１ 、１４２−１２の分散補償値は、ＯＳ１４１−１０で生成されるチャネル１０の光信号に生じる波長分散を補償する分散補償値を基準にして、第２グループと同様に決定される。ＯＳ１４１−１０ からの光信号は、ＰＭＯＡ１４３−４に入射され、偏波状態を保持して増幅される。
【０１０４】
ＰＭＤＣＳ１４２−１１ で分散補償されたチャネル１１の光信号、ＰＭＤＣＳ１４２−１２ で分散補償されたチャネル１２の光信号およびＰＭＯＡ１４３−４で増幅されたチャネル１０の光信号は、ＭＵＸ１４４−４に入射され、波長多重される。この際に、チャネル９とチャネル１０との偏波状態が互いに直交するように、且つ、第４グループ内でも隣接するチャネル同士の偏波状態が直交するように、ＰＭＤＣＳ１４２−１１ 、１４２−１２ およびＰＭＯＡ１４３−４とＭＵＸ１４４−４とを接続するＰＭＦは、捻ってＭＵＸ１４４−４に接続される。
【０１０５】
第５グループにおいて、各ＯＳ１４１−１４ 、１４１−１５ で生成されたチャネル１４、１５の光信号は、ＰＭＤＣＳ１４２−１４ 、１４２−１５ にそれぞれ入射され、波長分散を補償される。各ＰＭＤＣＳ１４２−１４ 、１４２−１５の分散補償値は、ＯＳ１４１−１３、１４１−１０ で生成されるチャネル１３、１０の光信号に生じる波長分散を補償する分散補償値を基準にして、第１グループと同様に決定される。ＯＳ１４１−１３ からの光信号は、ＰＭＯＡ１４３−５に入射され、偏波状態を保持して増幅される。
【０１０６】
ＰＭＤＣＳ１４２−１４ で分散補償されたチャネル１４の光信号、ＰＭＤＣＳ１４２−１５ で分散補償されたチャネル１５の光信号およびＰＭＯＡ１４３−５で増幅されたチャネル１３の光信号は、ＭＵＸ１４４−５に入射され、波長多重される。この際に、チャネル１２とチャネル１３との偏波状態が互いに直交するように、且つ、第５グループ内でも隣接するチャネル同士の偏波状態が直交するように、ＰＭＤＣＳ１４２−１４ 、１４２−１５ およびＰＭＯＡ１４３−５とＭＵＸ１４４−５とを接続するＰＭＦは、捻ってＭＵＸ１４４−５に接続される。
【０１０７】
ＭＵＸ１４４−１〜１４４−５からの５個のＷＤＭ方式光信号は、さらに、ＭＵＸ１４４−１、１４４−２からのＷＤＭ方式光信号、ＭＵＸ１４４−３からのＷＤＭ方式光信号およびＭＵＸ１４４−４、１４４−５からのＷＤＭ方式光信号にグループに分けられる。
ＭＵＸ１４４−１からのＷＤＭ方式光信号は、ＰＭＣＤＳ１４２−３を介してＭＵＸ１４４−６に入射され、ＭＵＸ１４４−２からのＷＤＭ方式光信号は、そのままＭＵＸ１４４−６に入射される。ＭＵＸ１４４−６は、これらＷＤＭ方式光信号をさらに波長多重する。この際、ＰＭＤＣＳ１４２−３とＭＵＸ１４４−６とを接続するＰＭＦおよびＭＵＸ１４４−２とＭＵＸ１４４−６とを接続するＰＭＦとは、既にチャネル３とチャネル４との偏波状態が直交しているので、この状態を維持するようにＭＵＸ１４４−６に接続される。例えば、ＰＭＦにパンダファイバを使用する場合では、これらパンダファイバ同士において２個の応力付与部の中心を含む２平面のなす角がほぼ「０」度になるようにＭＵＸ１４４−６に接続する。
【０１０８】
また、ＰＭＤＣＳ１４２−３の分散補償値は、ＯＳ１４１−６で生成されるチャネル６の光信号に生じる波長分散を補償する分散補償値を基準にするため、光伝送路１０２−１でチャネル３に生じる波長分散を補償する分散補償値のうちこの光送信装置１０８で補償すべき分散補償値から、ＰＭＤＣＳ１４２−６の分散補償値を引いた値である。
【０１０９】
ＭＵＸ１４４−６からのＷＤＭ方式光信号は、ＰＭＤＣＳ１４２−６を介してＭＵＸ１４４−８入射される。ＰＭＤＣＳ１４２−６の分散補償値は、光伝送路１０２−１でチャネル６に生じる波長分散を補償する分散補償値のうちこの光送信装置１０８で補償すべき分散補償値である。
ＭＵＸ１４４−３からのＷＤＭ方式光信号は、ＰＭＤＣＳ１４２−８を介してＭＵＸ１４４−８入射される。ＰＭＤＣＳ１４２−８の分散補償値は、光伝送路１０２−１でチャネル８に生じる波長分散を補償する分散補償値のうちこの光送信装置１０８で補償すべき分散補償値である。
【０１１０】
ＭＵＸ１４４−４からのＷＤＭ方式光信号は、そのままＭＵＸ１４４−７に入射され、ＭＵＸ１４４−５からのＷＤＭ方式光信号は、ＰＭＣＤＳ１４２−１３ を介してＭＵＸ１４４−７に入射される。ＭＵＸ１４４−７は、これらＷＤＭ方式光信号をさらに波長多重する。この際、ＰＭＤＣＳ１４２−１３ とＭＵＸ１４４−７とを接続するＰＭＦおよびＭＵＸ１４４−４とＭＵＸ１４４−７とを接続するＰＭＦとは、既にチャネル１２とチャネル１３との偏波状態が直交しているので、この状態を維持するようにＭＵＸ１４４−７に接続される。
【０１１１】
また、ＰＭＤＣＳ１４２−１３ の分散補償値は、ＯＳ１４１−１０ で生成されるチャネル１０の光信号に生じる波長分散を補償する分散補償値を基準にするため、光伝送路１０２−１でチャネル１３に生じる波長分散を補償する分散補償値のうちこの光送信装置１０８で補償すべき分散補償値から、ＰＭＤＣＳ１４２−１０の分散補償値を引いた値である。
【０１１２】
各ＰＭＤＣＳ１４２−６、１４２−８、１４２−１０ からのＷＤＭ方式光信号は、ＭＵＸ１４４−８に入射され、波長多重される。この際、ＰＭＤＣＳ１４２−６、１４２−８、１４２−１０ とＭＵＸ１４４−８とを接続する各ＰＭＦは、既にチャネル６とチャネル７との偏波状態が直交し、且つ、チャネル９とチャネル１０との偏波状態が直交しているので、この状態を維持するようにＭＵＸ１４４−８に接続される。
【０１１３】
このようにして、偏波直交法による１５波のＷＤＭ方式光信号が生成され、プリアンプである光増幅器１４６で増幅されて光伝送路１０２−１に送出される。
次に、ＰＭＤＣＳ１４２の構成について説明する。
図８は、第２の実施形態の光送信装置における偏波保持分散補償部の構成を示す図である。図８（ａ）は、第１の偏波保持分散補償部の構成を示し、（ｂ）は、第２の偏波保持分散補償部の構成を示す。なお、図８において、図４および図６と同一の構成については、同一の参照番号を付し、その説明を省略する。
【０１１４】
また、いずれの構成の偏波保持分散補償部も第３の実施形態に使用することができる。
図８（ａ）において、ＰＭＤＣＳ１４２ａ に入射された光信号は、ＯＣ１２２の第１ポートに入射され、第２ポートから射出される。射出された光信号は、ＢＯＡ１２３、ＦＩＬ１２４およびＤＣＦ１２５を介してＰＣ１２６に入射される。入射された光信号は、ＰＣ１２６でその偏波状態を９０度回転されてＰＣ１２６から射出され、再び、ＤＣＦ１２５、ＦＩＬ１２４およびＢＯＡ１２３を介してＯＣ１２２の第２ポートに入射される。ＯＣ１２２の第２ポートに入射された光信号は、ＯＣ１２２の第３ポートから射出される。したがって、ＯＣ１２２の第１ポートの入射された光信号は、偏波変動なく波長分散を補償され且つ偏波状態を９０度回転させた偏波状態でＯＣ１２２の第３ポートから射出される。ＯＣ１２２の第３ポートから射出された光信号は、ＡＴＴ１２７に入射され、所定の減衰量で減衰され、ＰＭＤＣＳ１４２ａ から射出される。
【０１１５】
図８（ｂ）において、ＰＭＤＣＳ１４２ｂ に入射された光信号は、ＰＢＳ１２８の第１ポートに入射され、第２ポートから射出される。射出された光信号は、ＦＩＬ１２４およびＤＣＦ１２５を介してＰＣ１２６に入射される。入射された光信号は、ＰＣ１２６でその偏波状態を９０度回転されてＰＣ１２６から射出され、再び、ＤＣＦ１２５およびＦＩＬ１２４を介してＰＢＳ１２２の第２ポートに入射される。ＰＢＳ１２８の第２ポートに入射された光信号は、ＰＢＳ１２８の第３ポートから射出される。したがって、ＰＢＳ１２８の第１ポートの入射された光信号は、偏波変動なく波長分散を補償され且つ偏波状態を９０度回転させた偏波状態でＰＢＳ１２８の第３ポートから射出される。ＰＢＳ１２８の第３ポートから射出された光信号は、ＰＭＯＡ１３０で増幅された後にＡＴＴ１２７に入射される。入射された光信号は、ＡＴＴ１２７で所定の減衰量で減衰され、ＰＭＤＣＳ１４２ｂ から射出される。
【０１１６】
なお、ＡＴＴ１２７の減衰量は、上述のようにＰＭＤＣＳ１４２が多段に接続されることを考慮して決定される。ＡＴＴ１２７によってプリエンファシスを行う場合では、例えば、チャネル１の光信号の減衰量は、チャネル１の光信号がＰＭＤＣＳ１４２−１、１４２−３および１４２−６内の各ＡＴＴ１２７によって減衰されるので、これらのＡＴＴ１２７に分配される。
【０１１７】
（第３の実施形態の作用効果）
このような構成の光送信装置１０８においては、光信号の波長分散の補償は、グループ内のある光信号の分散補償値を基準にしてその差分の値で補償し、且つ、多段に分けて補償されるでの、個々のＰＭＤＣＳ１４２の分散補償値、すなわち、ＤＣＦ１２５の分散補償値を小さくすることができる。このため、光送信装置１０８は、ＤＣＦ１２５の長尺化を抑制することができ、ＤＣＦ１２５で伝播する光信号に生じる損失を小さくすることができる。さらに、多段に分けて補償されるので、各段において、ＤＣＦ１２５などで生じる損失をＢＯＡ１２３（ＰＭＯＡ１３０）で増幅することによって補うことができる。このため、光送信装置１０８は、光信号対雑音比の劣化を改善することができる。
【０１１８】
例えば、ＯＳ１４１−１で生成される光信号は、ＰＭＤＣＳ１４２−１、ＰＭＤＣＳ１４２−３およびＰＭＤＣＳ１４２−６で補償される。このため、これら各ＰＭＤＣＳ１４２の分散補償値は、この光信号の波長分散を１個のＰＭＤＣＳで補償する場合に較べ、小さくすることができる。さらに、この光信号は、これらＰＭＤＣＳ１４２−１、ＰＭＤＣＳ１４２−３およびＰＭＤＣＳ１４２−６を伝播するごとにその内部のＢＯＡ１２３（ＰＭＯＡ１３０）で増幅される。
【０１１９】
また、ＰＭＤＣＳ１４２は、図８に基づいて説明したように、入射された光信号を偏波変動なく波長分散を補償され且つ偏波状態を９０度回転させた偏波状態で射出することができる。このため、第３の実施形態における光送信装置１０８は、第１の実施形態の光送信装置１０１や第２の実施形態の光送信装置１０６と同様に、偏波変動なく波長分散を補償された、偏波直交法によるＷＤＭ方式光信号を光伝送路１０２に射出することができる。
【０１２０】
なお、第３の実施形態において、光伝送路１０２の零分散波長がチャネル８の波長にほぼ一致している場合では、チャネル８の光信号を分散補償する必要がないので、ＰＭＤＣＳ１４２−８内のＤＣＦ１２５を特に波長分散を付加しないダミーファイバにすることができる。または、ＭＵＸ１４４−３およびＰＭＤＣＳ１４２−８を省略し、ＰＭＤＣＳ１４２−７、１４２−９およびＰＭＯＡ１４３−３を直接ＭＵＸ１４４−８に接続する構成にすることができる。
【０１２１】
また、第１グループにおいて、最長波長のチャネル３に対する分散補償値を基準にしてＰＭＤＣＳ１４２−１の分散補償値およびＰＭＤＣＳ１４２−２の分散補償値を決定したが、これに限定されるものではない。最短波長のチャネル１に対する分散補償値を基準にしてもよいし、中央波長のチャネル２に対する分散補償値を基準にしてもよい。他のグループについても同様である。
【０１２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかる光送信装置は、予め分散補償した、高密度な、偏波直交法のＷＤＭ方式光信号を生成することができる。そして、この光送信装置を使用した光通信システムは、予め分散補償した偏波直交法のＷＤＭ方式光信号を伝送することによって長距離伝送することができる。
【０１２３】
そして、本発明にかかるチャネル増設法は、所定の間隔をあけて、既存のＷＤＭ方式光信号と直交するようにチャネルを増設するので、チャネル増設後においても、偏波ホールバーニングおよび非線形光学効果などを抑制することができる。
さらに、本発明にかかる分散補償装置は、分散補償ファイバによる光信号対雑音比の劣化を抑制することができる。また、偏波直交法のＷＤＭ方式光信号を分散補償するのに好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成を示す図である。
【図２】本発明の構成を示す図である。
【図３】第１の実施形態における光通信システムの構成を示す図である。
【図４】第１の実施形態の光通信システムにおける光送信装置の構成を示す図である。
【図５】光減衰器と光合波器との接続方法の説明図である。
【図６】第２の実施形態の光通信システムにおける光送信装置の構成を示す図である。
【図７】第３の実施形態の光通信システムにおける光送信装置の構成を示す図である。
【図８】第３の実施形態の偏波保持分散補償部の構成を示す図である。
【符号の説明】
１１、３１、１０１ 光送信装置
１５ 光信号生成手段
１６、１８ 分散補償器
１７、１９ 波長多重手段
２１ 光デバイス
２２、１２５、１５５ 分散補償ファイバ
２３ 偏波変換手段
２４ 双方向光増幅手段
２５ 帯域通過光フィルタ
２６ 偏波保持光増幅手段
２７ 偏波保持光減衰手段
２８ 減衰器
２９ 偏光子
３０ 分散補償装置
１０２ 光伝送路
１０３ 光増幅装置
１０４ 光分岐・挿入装置
１０５ 光受信装置
１２１、１４１ 光送信器
１２２、１５２ 光サーキュレータ
１２３ 双方向光増幅器
１２４ 光フィルタ
１２６、１５６ 偏波変換器
１２７ 光減衰器
１２８ 偏光ビームスプリッタ
１２９ 偏光子
１３０、１５９ 偏波保持光増幅器
１３１、１４４ 光合波器
１３２、１４６ 光増幅器
１４２ 偏波保持分散補償部
Claims (13)
- 異なる所定の波長の光を直線偏波で出力する複数の光信号生成手段と、
前記光信号生成手段それぞれに対して設けられ前記光信号生成手段からの光を入力し波長分散を与えて出力する複数の分散補償器と、
前記複数の分散補償器の各出力を入力し隣接する波長の偏波が直交するよう波長多重する波長多重手段を備え、
前記分散補償器には、
第１ポートに入射された光は第２ポートに射出し第２ポートに入射された光は第３ポートに射出し、前記第１ポートには前記光信号生成手段からの光が入力され前記第２ポートには所定分散値を持つ分散補償デバイスが接続され前記第３ポートの出力は前記波長多重手段へ出力する光デバイスと、
前記分散補償デバイスを経由した前記第２ポートからの光の偏波を略９０度回転させて再び該分散補償デバイスに入射させる偏波変換手段とを設けたこと
を特徴とする光送信装置。 - 該光デバイスと該偏波偏光手段の間に光増幅器を設けたこと
を特徴とする請求項１に記載の光送信装置。 - 該光デバイスと該偏波偏光手段の間に帯域通過フィルタを設けたこと
を特徴とする請求項１に記載の光送信装置。 - 該光デバイスと該偏波偏光手段の間に光減衰器を設けたこと
を特徴とする請求項１に記載の光送信装置。 - 該光デバイスと該波長多重手段の間に偏波保持可能な光増幅器を設けたこと
を特徴とする請求項１に記載の光送信装置。 - 該光デバイスと該波長多重手段の間に偏波保持可能な光減衰器を設けたこと
を特徴とする請求項１に記載の光送信装置。 - 該複数の光信号生成手段はすべて該光デバイスに接続されており、該光デバイスの各第３ポートの出力を該波長多重手段で波長多重すること
を特徴とする請求項１に記載の光送信装置。 - 該光デバイスと該波長多重手段の間に偏波保持可能な偏光子を設けたこと
を特徴とする請求項１に記載の光送信装置。 - 該波長多重手段と該光信号生成手段と該光デバイスの間または、該波長多重手段と複数の該光信号生成手段間に該光信号生成手段と該光デバイスの出力または、該波長多重手段と複数の該光デバイスの出力光を波長多重する少なくとも１つの第２の波長多重手段と、
該第２の波長多重手段の出力を第１ポートが接続し、第１ポートに入射された光は第２ポートに射出され第２ポートに入射された光は第３ポートに射出される第２の光デバイス、該第２の光デバイスの第２ポートに接続された所定分散値を持つ第２の分散補償デバイス、該第２の分散補償デバイスの第２ポートと異なる側に設けられ該分散補償デバイスの出力光の偏波を回転させて再び該分散補償デバイスに入射させる第２の偏波変換手段、からなる分散補償ユニットを設けたこと
を特徴とする請求項１に記載の光送信装置。 - 該光デバイスは偏波分離カプラであること
を特徴とする請求項１に記載の光送信装置。 - 該光デバイスは光サーキュレータであること
を特徴とする請求項１に記載の光送信装置。 - 複数の光信号を偏波直交して波長多重する波長分割多重方式光信号生成方法において、
波長多重する光信号を補償すべき所定の分散補償値の半分の波長分散値になるように長さが設定される分散補償ファイバに伝播させる第１ステップと、
前記分散補償ファイバからの光信号を該光信号の偏波状態と直交し且つ時間反転した偏波状態にある光信号に変換して前記分散補償ファイバに再度入射させる第２ステップと、
前記分散補償ファイバを再度伝播した光信号を該光信号の波長と隣接する波長である波長分割多重方式光信号と偏波状態を直交させて波長多重させる第３ステップとからなること
を特徴とする波長分割多重方式光信号生成方法。 - 複数の光信号を偏波直交して波長多重する波長分割多重方式光信号を生成する光送信装置に光信号を増設するチャネル増設方法において、
前記波長分割多重方式光信号の信号波長帯域に対し短波長側または長波長側のいずれか一方に０．４ｎｍ以上の波長間隔をあけた波長である、増設されるチャネルの光信号を生成する第１ステップと、
生成した光信号を補償すべき所定の分散補償値の半分の波長分散値になるように長さが設定される分散補償ファイバに伝播させる第２ステップと、
前記分散補償ファイバからの光信号を該光信号の偏波状態と直交し且つ時間反転した偏波状態にある光信号に変換して前記分散補償ファイバに再度入射させる第３ステップと、
前記分散補償ファイバを再度伝播した光信号を該光信号の波長と最も近い波長である前記波長分割多重方式光信号の光信号における偏波状態と直交させて前記波長分割多重方式光信号と波長多重させる第４ステップとからなること
を特徴とするチャネル増設方法。
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