JP3809948B2

JP3809948B2 - 偏波モード分散抑制方法及びその装置

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Publication number: JP3809948B2
Application number: JP2002100773A
Authority: JP
Inventors: 敏夫伊藤; 里江子佐藤; 安弘鈴木
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2002-04-03
Filing date: 2002-04-03
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2022-04-03
Also published as: JP2003298518A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は偏波モード分散抑制方法及びその装置に関し、光ファイバを伝搬する高速光通信、光交換、光情報処理等の光伝送システムに適用され、特にＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分との光強度差が大きくても、偏波モード分散を効果的に抑制することができるように工夫したものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＴ技術の発展に伴う伝送容量の増加に伴い、光信号のビットレートは２．５Ｇｂ／ｓから１０Ｇｂ／ｓ、さらには４０Ｇｂ／ｓへと増加する傾向にある。ここで問題となるのが偏波モード分散である。図３は偏波モード分散を説明する図であって、１００１は光ファイバ、１００２は入力光パルス、１００３は入力光パルス１００２のＴＥもしくはＴＭ偏波成分、１００４は入力光パルス１００２のＴＭもしくはＴＥ偏波成分、１００７は出力光パルス、１００５は出力光パルス１００７のＴＥもしくはＴＭ偏波成分、１００６は出力光パルス１００７のＴＭもしくはＴＥ偏波成分である。
【０００３】
一般に光ファイバは偏波面によって速く進む成分と遅く進む成分が存在し、これを偏波モード分散と呼ぶ。図３において偏波成分１００３が速く進む成分であり、出力端において、偏波成分１００５となる。一方で偏波成分１００４は遅く進む成分であり、出力端では偏波成分１００６となり偏波成分１００５より遅く到着する。出力光パルス１００７は、偏波成分１００５と偏波成分１００６の和となるので、結果として光パルスの波形がなまる。
【０００４】
この偏波モード分散の値としては、例えばファイバ長Ｌ（Ｋｍ）に対し、
０．２×Ｌ^1/2（ｐｓ）〜２×Ｌ^1/2（ｐｓ）
程度である。すなわち、最悪の場合１００Ｋｍの光ファイバを仮定すると２０ｐｓの偏波モード分散が生じる。この値は２．５Ｇｂ／ｓ（パルス幅４００ｐｓ）や１０Ｇｂ／ｓ（パルス幅１００ｐｓ）ではさほど大きな問題ではないが、４０Ｇｂ／ｓ（パルス幅２５ｐｓ）では致命的な波形劣化となり、符号誤り率を大きく劣化させる要因となる。
【０００５】
この問題を解決するために、本願発明者は、図４に示すような偏波モード分散抑制装置を開発して、既に出願した（特願２００１−２２７２８６）。図４において、１０１は入力用光ファイバ、１０２は入力光パルス、１０３は入力光パルス１０２のＴＥもしくはＴＭ偏波成分、１０４は入力光パルス１０２のＴＭもしくはＴＥ偏波成分、１０５は偏波コントローラ、１０６は偏波モード分散の特に大きな光ファイバで、例えば偏波面保持光ファイバ、１０７はＴＥもしくはＴＭ偏波成分、１０８はＴＭもしくはＴＥ偏波成分、１０９は１入力２出力の光カプラ、１１０は光導波路、１１１は出力用光ファイバ、１１２は偏波スプリッタ、１１３，１１４は偏波用光導波路、１１５は相互位相変調型の波長変換素子、１１６は波長変換素子１１５の光源、１１７，１１８は光導波路、１１９は受光器、１２０は偏波コントローラ１０５の制御系、１２３は波形整形された光パルス、１２１は光パルス１２３のＴＥもしくはＴＭ偏波成分、１２２は光パルス１２３のＴＭもしくはＴＥ偏波成分である。
【０００６】
図４に示す偏波モード分散抑制装置では、遅延した偏波成分１０３が偏波面保持光ファイバ１０６の速く進む方向に、先行している偏波成分１０４が偏波面保持光ファイバ１０６の遅く進む方向に入力するように、制御系１２０にて偏波コントローラ１０５を制御することにより、入力光パルス１０２の偏波状態を調整して、偏波モード分散を抑制している。
【０００７】
ここで光信号の一部を光カプラ１０９で分岐して、その偏波成分を偏波スプリッタ１１２でさらに分岐する。この結果、偏波用光導波路１１３にはＴＥもしくはＴＭ偏波成分が、偏波用光導波路１１４にはＴＭもしくはＴＥ偏波成分が出力される。ここで、偏波用光導波路１１３と偏波用光導波路１１４の光路長を等しくしたうえで波長変換素子１１５の信号入力ポートに入力する。
【０００８】
波長変換素子１１５は相互位相変調型の波長変換素子であり、偏波用光導波路１１３，１１４の双方の光レベルが「０」レベルのときには光源１１６からの連続光を光導波路１１７に出力する。すなわち、このとき出力側の光導波路１１８は「０」レベルである。一方、偏波用光導波路１１３または偏波用光導波路１１４の光強度のうちどちらか一方だけが「１」レベルになると、波長変換素子１１５の原理により出力側の光導波路１１８の光強度は「１」レベルとなる。さらに偏波用光導波路１１３，１１４の双方の光強度が「１」レベルのとき、双方が打ち消し合って、出力側の光導波路１１８の光強度は「０」レベルとなる。
【０００９】
これは偏波用光導波路１１３と偏波用光導波路１１４の光強度が等しいときは、光導波路１１８の光強度は「０」レベルとなり、偏波用光導波路１１３と偏波用光導波路１１４の光強度が等しくない場合には、光導波路１１８の光強度は「１」レベルとなる、いわゆるｅｘＯＲ（排他的論理和）動作を意味する。従って光導波路１１８の光強度を常に「０」レベルとすることは、偏波用光導波路１１３と偏波用光導波路１１４の信号がまったく等しいことになり、偏波成分１０７と偏波成分１０８の各成分に位相遅延がないことを意味する。
【００１０】
受光器１１９は受光した光強度に応じた電気信号を出力するので、受光器１１９から出力される電気信号の強度を最小にするように（つまり受光した光強度を最小にするように）、制御系１２０にて偏波コントローラ１０５による入力光パルス１０２に対する偏波状態を制御することで、偏波モード分散を最小にするように、すなわち偏波成分１２１と偏波成分１２２の伝搬遅延の差を最小にするように調節する。このような制御動作をすることにより、波形成形された光パルス１２３を得ることができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４の構成の偏波モード分散抑制装置には以下のような問題が残っていた。すなわち、入力用光ファイバ１０１に入力されるＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分の光強度が等しい、もしくは光強度差が小さい（例えば５ｄＢ程度）場合にはｅｘＯＲ動作が正常動作し、偏波モード分散の抑制を行うことができるが、光強度差が５ｄＢ以上になると光強度が強い方の偏波成分のみ引きずられ、ｅｘＯＲ回路（波長変換素子１１５）が正常動作しない場合が発生する。
【００１２】
ちなみに、実際の光伝送路においては、両偏波成分の強度差は大きく、時として２０ｄＢにも達することがある。かかる場合、図４に示す偏波モード分散抑制装置では、偏波モード分散を抑制することはできない。
【００１３】
本発明は、上記の欠点に鑑み、ＴＥ／ＴＭ偏波成分の強度差が大きい場合にもｅｘＯＲ回路が正常動作し、偏波モード分散を抑制することが可能な偏波モード分散抑制方法及びその装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の構成は、次の通りである。
【００１５】
１）入力される光信号の偏波状態を偏波コントローラで制御するとともに、偏波状態を制御した光信号をＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分に分岐し、さらに、相互位相変調型の波長変換素子を用いて、これらの各偏波成分の光強度の排他的論理和を求める光ｅｘＯＲ演算を行い、このｅｘＯＲ演算の結果が「０」となるように、前記偏波コントローラにより、遅延した偏波成分を偏波面保持光ファイバの速く進む方向に入力し、先行している偏波成分を偏波面保持光ファイバの遅く進む方向に入力して、偏波状態を制御する偏波モード分散抑制方法において、前記波長変換素子の後段において検出したＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分との光強度の差が、光信号のアイパターンの消光比を基準とする所定値以下である場合、光信号中に一方の偏波成分しか存在しない特殊状態でないと判定して、光ｅｘＯＲ演算を行うに先立ち、光強度の弱い何れか一方の偏波成分を増幅して、両偏波成分の光強度が等しくなるように調整し、ＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分との光強度の差が、前記所定値を越える場合、特殊状態であると判定して、両偏波成分の光強度の差が最大になるように偏波コントローラを制御すること。
【００１７】
２）上記１）に記載する偏波モード分散抑制方法において、ＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分との光強度の差が所定値を越える特殊状態であることが検出された場合には、両偏波成分の偏波面が９０度回転するように偏波コントローラを制御するとともに、このように偏波面を９０度回転させた後の両偏波成分の光強度の差が所定値を越える特殊状態であることを確認した後、真正の特殊状態であると判断すること。
【００１８】
３）光ファイバを伝搬してきた光信号が入力され、この光信号の偏波状態を制御する偏波コントローラと、前記偏波コントローラから偏波状態が制御された光信号が入力され、この光信号を伝搬させることにより光信号の偏波モード分散を抑制する偏波面保持光ファイバと、前記偏波面保持光ファイバから出力された光信号が入力され、この光信号の一部を出力すると共に残りの一部を分岐する１入力２出力の光カプラと、前記１入力２出力の光カプラにて分岐された光信号をＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分に分ける偏波スプリッタと、前記偏波スプリッタから出力されたＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分の内の一方の偏波成分を伝搬する第１の偏波用光導波路と、第１の偏波用光導波路と同一の光路長を有しており、前記偏波スプリッタから出力されたＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分の内の他方の偏波成分を伝搬する第２の偏波用光導波路と、相互位相変調型の波長変換素子からなり、前記第１の偏波用光導波路及び第２の偏波用光導波路を経てＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分が個別に入力され、光信号のＴＥ偏波成分の光強度とＴＭ偏波成分の光強度との排他的論理和を求める光ｅｘＯＲ演算をした演算結果と、入力されたＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分とを出力する光ｅｘＯＲ回路と、前記光ｅｘＯＲ回路の論理出力が「０」となるように前記偏波コントローラによる偏波状態を制御する第１の制御手段とを有する偏波モード分散抑制装置において、前記第１の偏波用光導波路を経て前記光ｅｘＯＲ回路に入力される一方の偏波成分の光強度を調整する第１の光レベル調整手段と、前記第２の偏波用光導波路を経て前記光ｅｘＯＲ回路に入力される他方の偏波成分の光強度を調整する第２の光レベル調整手段と、前記光ｅｘＯＲ回路から出力される前記一方の偏波成分の光強度を検出する第１の受光器と、前記光ｅｘＯＲ回路から出力される前記他方の偏波成分の光強度を検出する第２の受光器と、前記各光レベル調整手段を制御する第２の制御手段とを有し、前記第２の制御手段は、前記第１及び第２の受光器で受光した両偏波成分の光強度の差が光信号のアイパターンの消光比を基準とした所定値以下であることを検出した場合には、光信号中に一方の偏波成分しか存在しない特殊状態でないと判断すると共に、特殊状態でないことを条件として両偏波成分の光強度が等しくなるように、前記各光レベル調整手段を制御し、第１及び第２の受光器で受光した両偏波成分の光強度の差が前記所定値を越える特殊状態であることを検出した場合には、第１の制御手段を介して両偏波成分の光強度の差が最大になるように偏波コントローラを制御すること。
【００２０】
４）上記３）に記載する偏波モード分散抑制装置において、第１及び第２の受光器で受光した両偏波成分の光強度の差が所定値を越える特殊状態であることを第２の制御手段で検出した場合には、第１の制御手段を介して両偏波成分の偏波面が９０度回転するように偏波コントローラを制御するとともに、このように偏波面を９０度回転させた後の両偏波成分の光強度の差が所定値を越える特殊状態であることを再度第２の制御手段で検出したことを条件として真正の特殊状態であると判断すること。
【００２１】
５）上記４）に記載する偏波モード分散抑制装置において、一回目の特殊状態が検出された後の偏波コントローラの制御による偏波面の９０度の回転の後、第２の制御手段において、再度特殊状態が検出されない場合には、異常状態であると判断してこれを告知するようにしたこと。
【００２２】
６）上記３）乃至５）の何れか一つに記載する偏波モード分散抑制装置において、所定値を、ゼロレベルとＯＦＦ状態の光信号が最大に偏移した位置とのレベル差と、ゼロレベルとＯＮ状態の光信号の偏移幅の中心とのレベル差との比とによる光信号のアイパターンの消光比としたこと。
【００２３】
７）上記６）に記載する偏波モード分散抑制装置において、前記消光比は、１３ｄＢであること。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００２５】
図１は本発明の実施の形態にかかる偏波モード分散抑制装置を示す。同図において、２０１は入力用光ファイバ、２０２は入力光パルス、２０３は入力光パルス２０２のＴＥもしくはＴＭ偏波成分、２０４は入力光パルス２０２のＴＭもしくはＴＥ偏波成分、２０５は偏波コントローラ、２０６は偏波モード分散制御手段であり、例えば偏波モード分散の特に大きい光ファイバである偏波面保持光ファイバで好適に構成することができる。また、２０７はＴＥもしくはＴＭ偏波成分、２０８はＴＭもしくはＴＥ偏波成分、２０９は１入力２出力の光カプラ、２１０は光導波路、２１１は出力用光ファイバ、２１２は偏波スプリッタ、２１３，２１４は偏波用光導波路、２１５は光ｅｘＯＲ回路となる相互位相変調型の波長変換素子、２１６は波長変換素子２１５の光源、２１７，２１８は光導波路、２１９は平均出力のみを検知する受光器、２２０は第１の制御手段である偏波コントローラ２０５の制御系、２２３は波形整形された光パルス、２２１は光パルス２２３のＴＥもしくはＴＭ偏波成分、２２２は光パルス２２３のＴＭもしくはＴＥ偏波成分である。
【００２６】
本形態に係る偏波モード分散抑制装置は、図４に示す偏波モード分散抑制装置に追加する構成要素として、更に光レベル調整機２２４，２２５、受光器２２６，２２７及び第２の制御手段である制御回路２２８を有する。これらのうち、光レベル調整器２２４は、偏波用光導波路２１３を介して波長変換素子２１５に入力される一方の偏波成分の光強度を、また光レベル調整器２２５は、偏波用光導波路２１４を介して波長変換素子２１５に入力される他方の偏波成分の光強度をそれぞれ調整する。受光器２２６は、波長変換素子２１５から出力される前記一方の偏波成分の光強度を、また受光器２２７は、波長変換素子２１５から出力される前記他方の偏波成分の光強度をそれぞれ検出する。
【００２７】
制御回路２２８は、前記受光器２２６、２２７で受光した両偏波成分の光強度の差が所定値以下である（特殊状態（光信号中にＴＥ／ＴＭの何れか一方の偏波成分しか存在しない状態；以下同じ。）でない）ことを条件として両偏波成分の光強度が等しくなるように、前記各光レベル調整器２２４、２２５を制御する。さらに詳言すると、本形態に係る制御回路２２８は、受光器２２６、２２７で受光した両偏波成分の光強度の差を検出する機能を有しており、検出した前記光強度の差が、所定値を越える場合には、特殊状態であると判断し、同光強度の差が所定値以下の特殊状態でない場合にのみ、上述の如き各光レベル調整器２２４、２２５の制御を行う。一方、前記特殊状態であると判断した場合には、制御系２２０を介して両偏波成分の光強度の差が最大になるように偏波コントローラ２０５を制御する。ここで、前記所定値としては、光信号のアイパターンの消光比を基準とする。そして、両偏波成分の光強度の差が前記消光比を越える場合に特殊状態であると判断する。ちなみに、前記消光比は、図２に示す光信号のアイパターンにおける（ｂ／ａ）として定義される。ここで、ａはゼロレベルとＯＦＦ状態の光信号が最大に偏移した位置とのレベル差、ｂはゼロレベルとＯＮ状態の光信号の偏移幅の中心とのレベル差である。かかる消光比は通常１０乃至１３ｄＢである。したがって、例えば制御回路２２８に入力される両偏波の光強度の差が１３ｄＢを越える場合に特殊状態であると判定することができる。
【００２８】
図１に示す偏波モード分散抑制装置では、遅延した偏波成分２０３が偏波面保持光ファイバ２０６の速く進む方向に、先行している偏波成分２０４が偏波面保持光ファイバ２０６の遅く進む方向に入力するように、制御系２２０にて偏波コントローラ２０５を制御することにより、入力光パルス２０２の偏波状態を調整して、偏波モード分散を抑制している。
【００２９】
ここで光信号の一部を光カプラ２０９で分岐して、その偏波成分を偏波スプリッタ２１２でさらに分岐する。この結果、偏波用光導波路２１３にはＴＥもしくはＴＭ偏波成分が、偏波用光導波路２１４にはＴＭもしくはＴＥ偏波成分が出力される。ここで、偏波用光導波路２１３と偏波用光導波路２１４の光路長を等しくしたうえで、波長変換素子２１５の信号入力ポートに、ＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分が個別に入力する。
【００３０】
波長変換素子２１５は相互位相変調型の波長変換素子であり、偏波用光導波路２１３，２１４の双方の光強度が「０」レベルのときには光源２１６からの連続光を光導波路２１７に出力する。すなわち、このとき出力側の光導波路２１８は「０」レベルである。一方、偏波用光導波路２１３または偏波用光導波路２１４の光強度のうちのどちらか一方だけが「１」レベルになると、波長変換素子２１５の原理により出力側の光導波路２１８の光強度は「１」レベルとなる。さらに偏波用光導波路２１３，２１４の双方の光強度が「１」レベルのとき、双方が打ち消し合って、出力側の光導波路２１８の光強度は「０」レベルとなる。
【００３１】
一方、受光器２２６には、光レベル調整器２２４を通過して波長変換素子２１５に入力される偏波成分が入力され、受光器２２６は、この偏波成分の強度に応じた電気信号を出力する。また、受光器２２７には、光レベル調整器２２５を通過して波長変換素子２１５に入力される偏波成分が入力され、受光器２２７は、この偏波成分の強度に応じた電気信号を出力する。制御回路２２８は、受光器２２６及び受光器２２７からの電気信号を監視することにより、偏波用光導波路２１３を介して波長変換素子２１５に入力される偏波光の強度、及び、偏波用光導波路２１４を介して波長変換素子２１５に入力される偏波光の強度をモニタすることができる。
【００３２】
そして、制御回路２２８は、前記受光器２２６、２２７で受光した両偏波成分の光強度の差が所定値以下である（特殊状態ではない）ことを条件として両偏波光の強度の差が最小になるように、フィードバック回路２２９，２３０を介して、光レベル調整器２２４，２２５の増幅度を個別に調整している。つまり、光強度が弱いときには光レベル調整器２２４，２２５の電流を増加することで増幅度を上げ、光強度が強いときには光レベル調整器２２４，２２５の電流を減少することで増幅度を下げる。このような光強度調整制御によって、偏波用光導波路２１３を介して波長変換素子２１５に入力される偏波光の強度と、偏波用光導波路２１４を介して波長変換素子２１５に入力される偏波光の強度を、厳密に一致させることができ、確実に偏波モード分散の制御が可能になる。
【００３３】
ただ、制御回路２２８で、両偏波光の強度差のみに応じて光レベル調整器２２４，２２５を制御する場合には、次の様な問題が発生する。すなわち、光導波路２１０を介して伝送される光信号がＴＥ及びＴＭの両偏波成分を常に有していれば特に問題はないが、何れか一方の偏波成分のみしか有していない場合、すなわち「特殊状態」の場合に問題を生じる。かかる特殊状態の場合（具体的には、両偏波成分の光強度の差が、例えば１３ｄＢを越える場合）には、波長変換素子２１５に入力される偏波成分の一方がゼロレベルということになり、ゼロレベルの偏波成分を光レベル調整器２２４又は光レベル調整器２２５の増幅度を上げて増幅しようとしても両偏波成分のレベルが同一になるまで増幅することは不可能であるからである。
【００３４】
ちなみに、ＴＥ又はＴＭの何れか一方の偏波成分しか含まない場合は次の様な理由で、度々発生する。入力用光ファイバ２０１内の偏波面は、環境温度の変化及びこの入力用光ファイバ２０１に作用する風力の変化に伴う捩じれ等により自由に動き、数分程度で一回転する。そして、毎日一回程度は回転する。このため、両偏波面が一致する場合があり、このように両偏波面が一致した場合にはＴＥ又はＴＭの何れか一方の偏波しか得ることができない。
【００３５】
かかる問題点を解決すべく本形態に係る制御回路２２８は、上述の様な構成を有し、このことにより次の作用・効果を有する。すなわち、制御回路２２８で特殊状態であることを検出した場合には、光レベル調整器２２４，２２５の制御は中止し、当該特殊状態であることを表す信号を制御回路２２８から制御系２２０に送出する。この信号を制御系２２０が受信した場合、制御系２２０は両偏波成分の光強度の差が最大になるように偏波コントローラ２０５を制御する。この結果、最大レベルの何れか一方の偏波成分の光信号が出力用光ファイバ２１１を介して出力される。ここで、両偏波成分の光強度の差が最大になるように制御するには、具体的には次の様な手法が好適である。すなわち、偏波成分の一方の光強度がゼロにするように制御すべく、受光器２２６又は受光器２２７の何れかの受光電流が最低になるように偏波コントローラ２０５を調節する。このことにより偏波モード分散抑制により余計な偏波モード分散が付与されないようにすることもできる。
【００３６】
上記実施の形態においてはＴＥ及びＴＭの両偏波成分の光強度の差が所定値を越えることのみを以て特殊状態であると判断しているが、当該特殊状態になったことを原因としない場合でも両偏波の光強度の差が所定値を越える場合が、稀にではあるが、発生する。偏波用光導波路２１３，２１４の断線及び光レベル調整器２２４，２２５の故障等を発生した場合である。したがって、特殊状態であることが検出された場合、これを確認するのがより望ましい。かかる確認機能を有する偏波モード分散抑制装置を本願発明の他の実施の形態として説明する。
【００３７】
本形態においては、制御系２２０の機能に次の機能を追加してある。すなわち、受光器２２６，２２７で受光した両偏波成分の光強度の差が所定値を越える特殊状態であることを制御回路２２８で検出した場合には、この特殊状態であることを表す信号が制御系２２０に送出されるが、この信号を受信した制御系２２０は、両偏波成分の偏波面が９０度回転するように偏波コントローラ２０５を制御する。具体的には、偏波コントローラ２０５の（１／２）波長板を４５度回転する。かかる処理の後、両偏波成分の光強度の差を再度制御回路２２８で検出し、これが再度所定値を越える特殊状態であることを以て、真正の特殊状態であると判断する。最初、例えばＴＥ成分のみが存在し、ＴＭ成分が存在しなくて特殊状態であると判定された場合、偏波コントローラ２０５で偏波面を９０度回転した２度目の処理ではＴＭ成分のみが存在し、ＴＥ成分が存在しない状態となるので、両偏波の光強度の差は最初と同様に所定値を越えるはずであるからである。
【００３８】
２度目の判定処理でも制御回路２２８は、再度特殊状態であることを表す信号を制御系２２０に送出するが、制御系２２０では前記信号の２度目の受信により、特殊状態であることが確認されたとして前記実施の形態と同様に、両偏波成分の光強度の差が最大になるように偏波コントローラ２０５を制御する。
【００３９】
一方、２度目の判定処理では両偏波の光強度の差が所定値以下である場合には、前述の如き断線等、何らかの異常が発生しているので、これを告知するように構成することもできる。これは、例えばランプの点滅で実現し得る。
【００４０】
なお通常、半導体光増幅器をこのように光レベル調整器として用いると信号のパターンによって増幅度が変化するいわゆるパターン効果による波形歪みが問題となるが、本発明においては受光器２１９における平均出力のみを検知するため、波形が歪んでも問題にならない。
【００４１】
なお、半導体光増幅器１段で増幅度２０ｄＢの達成が困難な場合には、半導体光増幅器を２段、３段とカスケード接続しても良い。また、入力される光の強度が低い光伝送システムに用いる場合には、増幅度が高い光増幅器を採用し、入力される光の強度が高い光伝送システムに用いる場合には、増幅度が低い光増幅器を採用する。更に、半導体光増幅器の代わりに、光ファイバアンプ等を用いて光レベル調整器を構成しても良い。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分との強度差が大きい場合にもｅｘＯＲ回路が正常に動作し、偏波モード分散を抑制することが可能な偏波モード分散抑制装置を提供することができる。更に、何らかの原因で両偏波成分の偏波面が一致し、ＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分とのレベル調整が不可能になった場合には、これを検出することができるので、一方の偏波成分が最大レベルになるように調整する等、当該特殊状態に応じた適切な措置を講じることができる。さらに、この特殊状態の確認もできるようにした場合には、この特殊状態ではない、光ファイバの断線等の異常状態を検出することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる偏波モード分散抑制装置を示す構成図である。
【図２】光信号のアイパターンの一例を示す説明図である。
【図３】偏波モード分散の状態を説明する説明図。
【図４】既に出願した偏波モード分散抑制装置を示す構成図。
【符号の説明】
１０１，２０１入力用光ファイバ
１０２，２０２入力光パルス
１０３，１０４，２０３，２０４偏波成分
１０５，２０５偏波コントローラ
１０６，２０６偏波面保持光ファイバ
１０７，１０８，２０７，２０８偏波成分
１０９，２０９光カプラ
１１０，２１０光導波路
１１１，２１１出力用光ファイバ
１１２，２１２偏波スプリッタ
１１３，１１４，２１３，２１４偏波用光導波路
１１５，２１５波長変換素子
１１６，２１６光源
１１７，１１８，２１７，２１８光導波路
１１９，２１９受光器
１２０，２２０制御系
１２１，１２２，２２１，２２２偏波成分
１２３，２２３光パルス
２２４，２２５光レベル調整器
２２６，２２７受光器
２２８制御回路
２２９，２３０フィードバック回路

Claims

入力される光信号の偏波状態を偏波コントローラで制御するとともに、偏波状態を制御した光信号をＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分とに分岐し、
さらに、相互位相変調型の波長変換素子を用いて、これらの各偏波成分の光強度の排他的論理和を求める光ｅｘＯＲ演算を行い、
このｅｘＯＲ演算の結果が「０」となるように、前記偏波コントローラにより、遅延した偏波成分を偏波面保持光ファイバの速く進む方向に入力し、先行している偏波成分を偏波面保持光ファイバの遅く進む方向に入力して、偏波状態を制御する偏波モード分散抑制方法において、
前記波長変換素子の後段において検出したＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分との光強度の差が、光信号のアイパターンの消光比を基準とする所定値以下である場合、光信号中に一方の偏波成分しか存在しない特殊状態でないと判定して、光ｅｘＯＲ演算を行うに先立ち、光強度の弱い何れか一方の偏波成分を増幅して、両偏波成分の光強度が等しくなるように調整し、
ＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分との光強度の差が、前記所定値を越える場合、特殊状態であると判定して、両偏波成分の光強度の差が最大になるように偏波コントローラを制御することを特徴とする偏波モード分散抑制方法。
〔請求項１〕に記載する偏波モード分散抑制方法において、
ＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分との光強度の差が所定値を越える特殊状態であることが検出された場合には、両偏波成分の偏波面が９０度回転するように偏波コントローラを制御するとともに、このように偏波面を９０度回転させた後の両偏波成分の光強度の差が所定値を越える特殊状態であることを再度確認した後、真正の特殊状態であると判断することを特徴とする偏波モード分散抑制方法。
光ファイバを伝搬してきた光信号が入力され、この光信号の偏波状態を制御する偏波コントローラと、
前記偏波コントローラから偏波状態が制御された光信号が入力され、この光信号を伝搬させることにより光信号の偏波モード分散を抑制する偏波面保持光ファイバと、
前記偏波面保持光ファイバから出力された光信号が入力され、この光信号の一部を出力すると共に残りの一部を分岐する１入力２出力の光カプラと、
前記１入力２出力の光カプラにて分岐された光信号をＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分に分ける偏波スプリッタと、
前記偏波スプリッタから出力されたＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分の内の一方の偏波成分を伝搬する第１の偏波用光導波路と、
第１の偏波用光導波路と同一の光路長を有しており、前記偏波スプリッタから出力されたＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分の内の他方の偏波成分を伝搬する第２の偏波用光導波路と、
相互位相変調型の波長変換素子からなり、前記第１の偏波用光導波路及び第２の偏波用光導波路を経てＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分が個別に入力され、光信号のＴＥ偏波成分の光強度とＴＭ偏波成分の光強度との排他的論理和を求める光ｅｘＯＲ演算をした演算結果と、入力されたＴＥ偏波成分とＴＭ偏波成分とを出力する光ｅｘＯＲ回路と、
前記光ｅｘＯＲ回路の論理出力が「０」となるように前記偏波コントローラによる偏波状態を制御する第１の制御手段とを有する偏波モード分散抑制装置において、
前記第１の偏波用光導波路を経て前記光ｅｘＯＲ回路に入力される一方の偏波成分の光強度を調整する第１の光レベル調整手段と、
前記第２の偏波用光導波路を経て前記光ｅｘＯＲ回路に入力される他方の偏波成分の光強度を調整する第２の光レベル調整手段と、
前記光ｅｘＯＲ回路から出力される前記一方の偏波成分の光強度を検出する第１の受光器と、
前記光ｅｘＯＲ回路から出力される前記他方の偏波成分の光強度を検出する第２の受光器と、
前記各光レベル調整手段を制御する第２の制御手段とを有し、
前記第２の制御手段は、
前記第１及び第２の受光器で受光した両偏波成分の光強度の差が光信号のアイパターンの消光比を基準とした所定値以下であることを検出した場合には、光信号中に一方の偏波成分しか存在しない特殊状態でないと判断すると共に、特殊状態でないことを条件として両偏波成分の光強度が等しくなるように、前記各光レベル調整手段を制御し、
第１及び第２の受光器で受光した両偏波成分の光強度の差が前記所定値を越える特殊状態であることを検出した場合には、第１の制御手段を介して両偏波成分の光強度の差が最大になるように偏波コントローラを制御することを特徴とする偏波モード分散抑制装置。
〔請求項３〕に記載する偏波モード分散抑制装置において、
第１及び第２の受光器で受光した両偏波成分の光強度の差が所定値を越える特殊状態であることを第２の制御手段で検出した場合には、第１の制御手段を介して両偏波成分の偏波面が９０度回転するように偏波コントローラを制御するとともに、このように偏波面を９０度回転させた後の両偏波成分の光強度の差が所定値を越える特殊状態であることを再度第２の制御手段で検出したことを条件として真正の特殊状態であると判断することを特徴とする偏波モード分散抑制装置。
〔請求項４〕に記載する偏波モード分散抑制装置において、
一回目の特殊状態が検出された後の偏波コントローラの制御による偏波面の９０度の回転の後、第２の制御手段において、再度特殊状態が検出されない場合には、異常状態であると判断してこれを告知するようにしたことを特徴とする偏波モード分散抑制装置。
〔請求項３〕乃至〔請求項５〕の何れか一つに記載する偏波モード分散抑制装置において、
所定値を、ゼロレベルとＯＦＦ状態の光信号が最大に偏移した位置とのレベル差と、ゼロレベルとＯＮ状態の光信号の偏移幅の中心とのレベル差との比とによる光信号のアイパターンの消光比としたことを特徴とする偏波モード分散抑制装置。
〔請求項６〕に記載する偏波モード分散抑制装置において、
前記消光比は、１３ｄＢであることを特徴とする偏波モード分散抑制装置。