JP3824885B2 - 偏波補正器及びこれを用いた波長分割多重装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は偏波補正器及び波長分割多重装置に関し、特に、光波の偏光状態を偏波補正する偏波補正器及びこれを用いた波長分割多重装置に関するものである。光学現象には、例えば反射や屈折等のように偏光状態によって特性が異なることが多い。また、電気量、磁気量、歪み等を屈折率変化に変換し、偏光依存性を利用した各種の光学回路が考察されている。このような光学回路においては、所定の偏光状態で光波を入力することが重要である。
【０００２】
また、光伝送は、近年の大容量伝送の要望に対応した波長分割多重方式が採用されており、この波長分割多重方式においては、多数の異なる波長の光波を光ファイバに送出することが重要である。
【０００３】
【従来の技術】
［１］図７は、一般的な偏光依存性を有する光学回路の一例として、光アイソレータ90を示している。この光アイソレータ90は、ｚ軸上に直列に配置された偏光子91、ファラデー効果を利用した45°の磁気光学回転子92、及び方検光子93で構成されている。偏光子91及び検光子93の方位は、それぞれ、x軸に対して０°及び45°に設定されている。
【０００４】
同図(1)に示すように偏光子91から入力された、偏波面P1がxz平面上である直線偏波の光波64は、回転子92で45°回転されて検光子93を損失無く、出力光波65として通過することができる。逆に、同図(2)に示すように、検光子93側から入力した45°回転した偏波は、さらに、回転子92で45°回転され、偏波面P2がyz平面上の直線偏波となるため偏光子91を通過することができない。
【０００５】
このように、光アイソレータ90は、例えば、検光子93から出力した直線偏光が例えば光ファイバで反射して逆に方向に通過することを阻止する働きがある。
また、入力光波64が、光アイソレータ90を損失無く通過するためには、偏波面P1がxz平面上である直線偏波でなければならない。従って、任意の偏光の光波を光アイソレータ90を通過させるためには、偏波面P1がxz平面上に在る直線偏波に変換する必要がある。
【０００６】
［２］図８は、波長分割多重(Wavelength Division Multiplex、以後、WDMと略称することがある。)光送信装置201の構成例を示している。光送信器30_1〜30_n（以後、符号30で総称することがある。）から送出され異なる波長の光波は、それぞれ、光ファイバ32_1〜32_n（以後、符号32で総称することがある。）、光アンプ31_1〜31_n（以後、符号31で総称することがある。）、及び光ファイバ32'_1〜32'_n（以後、符号32'で総称することがある。）を経由して合波器35に入力される。
【０００７】
合波器35は、入力された光波を合波して光ファイバ36に出力する。光アンプ38は、波長分割多重された光波を増幅して次段に中継する。このように、波長分割多重は、１本の光ファイバに多数の光周波数の異なる光波を伝送することにより、その伝送容量を増大させる技術である。
【０００８】
この波長分割多重において、波長数を増大するためには、隣合う波長の光周波数間隔を狭くすることが有効である。しかしながら、光周波数間隔を狭くすることは、(1)信号間のクロストーク、特に信号変調時のスペクトル広がりに起因する信号間のコヒーレントクロストークの問題、及び(2)光ファイバの非線形効果に起因する波長間クロストークの問題がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
［１］光波を所定の方位の直線偏波に変換する光学回路は、従来より種々考案されているが、機械的な動作を伴わずに電気信号のみで任意の偏光の光波を所定の方位の直線偏光に変換する簡便な光学回路はなかった。
【００１０】
［２］一方、波長分割多重の問題を克服する方法として、偏波直交伝送方式が提案されている。この方式は、奇数チャネルと偶数チャネルとの信号光の偏波の方位を直交させて送信する方式である。すなわち、送信部は、奇数チャネルと偶数チャネルとの光信号の偏波の方位を直交した状態に設定して送出する。この直交状態は、光伝送路中でほぼ保たれる。
【００１１】
同図に示したｎチャネルのWDM光送信装置201は、光送信器30から合波器35までの偏光状態は管理されておらず、チャネル間の偏波状態の関係はランダムである。
このWDM光送信装置201の光ファイバ32，32'を偏波保持ファイバで接続することで、直交状態を保持することは可能であるが、エルビウムをドープした偏波保持ファイバで構成された光アンプ31は製造性が悪く高価であると言う問題がある。
【００１２】
また、光送信器30_1〜30_nと合波器35の間が長距離であるWDM光送信装置202の場合、図９に示すように、光送信器30_1〜30_nと合波器35の間を、それぞれ、光アンプ31_1〜31_n、分散補償ファイバ33_1〜33_n、及び光アンプ34_1〜34_nで接続した構成が必須であり、偏波保持ファイバで分散補償させなければならず、実用性が低いと言う問題がある。
【００１３】
このように従来は、複数の変調された光信号の偏波を管理し、奇数チャネルと偶数チャネルを相互に直交させて合波する実用レベルの方式及び構成のWDM光送信装置は存在しない。
そこで本発明は、直線偏光、円偏光、又は楕円偏光の光波を所定の方位の偏光面を有する直線偏光に変換する偏波補正器を実現し、この偏波補正器を用いて波長が隣接する光波の偏光面を一致しないように合波する波長分割多重装置を実現することを課題とする。
【００１４】
なお、本発明明細書における「偏波補正」とは任意の偏光の光波を所定の方位の偏光面を有する直線偏光にすることを意味するものとする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明の偏波補正器は、入力光波を、制御信号で指定された角度だけ回転して出力する回転子と、基準方位に設定された偏光面を有し、該出力光波を入力する偏光子と、該偏光子からの偏光信号に基づき、該入力光波の偏光面を該基準方位にする指示を与える該制御信号を出力する制御部とを有する（請求項１、付記１）。
【００１６】
すなわち、回転子は、入力光波を制御部からの制御信号が指定する角度だけ回転した出力光波として出力する。この出力光波を入力する偏光子は、偏光面が基準方位に設定されている。制御部は、偏光子からの偏光信号に基づき、該入力光波の偏光面を該基準方位にする指示を制御信号で該回転子に与える。
【００１７】
これにより、入力光波の偏光面は、回転子によって、該基準方位の偏光面を有する出力光波に偏波補正されることになる。
また、本発明では、上記の制御部を、変調信号を出力する発振器と、該偏光子からの該偏光信号を電気信号に変換する光検出部と、該変調信号と該電気信号との位相差が同相若しくは逆相であるか、又は該電気信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍であるか否かを判定する位相比較部と、該位相差が同相若しくは逆相であるときのみ該電気信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍になるように、該位相比較部の判定結果に基づき回転角を指定する該制御信号を出力する回転子制御部と、該変調信号で該制御信号を変調する変調部とで構成している（付記２）。
【００１８】
すなわち、発振器は変調信号を出力し、光検出部は偏光子からの偏光信号を電気信号に変換する。位相比較器は、変調信号と電気信号との位相差が同相若しくは逆相であるか、又は電気信号の周波数が変調信号の周波数の２倍であるか否かを判定する。回転子制御部は、位相比較器の判定結果に基づき回転角を指定する制御信号を上記の回転子に与える。
【００１９】
これにより、制御部は、上記の回転子に対して、制御信号で入力光波の偏光面を該基準方位に偏波補正するように指示することができる。
また、本発明では、上記の本発明において、該回転子からの出力光波を分岐して該偏光子に与える分岐部を有することができる（付記３）。
【００２０】
すなわち、分岐部は、回転子の出力光波を分岐して偏光子に与えることができる。そして、分岐部の他方の分岐出力光波を偏波補正器全体の出力光波としてもよい。
また、本発明では、上記の本発明において、該偏光子からの出力光波を分岐して該光検出部に与える分岐部を有することができる（付記４）。すなわち、分岐部は、偏光子からの出力光波を分岐して光り検出部に与えることができる。そして、分岐部の他方の分岐出力光波を偏波補正器全体の出力光波としてもよい。
【００２１】
また、本発明では、上記の本発明において、該回転子を第１の回転子としたとき、該分岐部から分岐した光波を受信して該偏光子に与える第２の回転子を有し、該制御部を、変調信号を出力する発振器と、該変調信号で該第２の回転子の回転角を制御する第２の回転子制御部と、該偏光子からの該偏光信号を電気信号に変換する光検出部と、該変調信号と該電気信号との位相差が同相若しくは逆相であるか、又は該電気信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍であるか否かを判定する位相比較部と、該位相差が同相若しくは逆相であるときのみ該検出信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍になるように、該位相比較部の判定結果に基づき該第１の回転子の回転角を指定する該制御信号を出力する第１の回転子制御部とで構成することが可能である（付記５）。
【００２２】
すなわち、発振器は変調信号を出力し、第２の回転子制御部は、変調信号で第２の回転子の回転角を制御する。分岐部から出力された光波は、第２の回転子、及び偏光子を経由して光検出部に入力され、この光検出部で電気信号に変換される。
【００２３】
位相比較部は、変調信号と電気信号との位相差が同相若しくは逆相であるか、又は該電気信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍であるか否かを判定する。この判定結果に基づき、第１の回転子制御部は、第１の回転子の回転角を指定する該制御信号を出力する。
【００２４】
これによっても、第１の回転子は、入力光波を偏光子の偏光面でしていされた基準方位の偏光面を有する出力光波に偏波補正することが可能である。
また、本発明では、上記の本発明において、該位相比較部が、該位相差が同相又は逆相であるとき、該電気信号の振幅の大きさを該判定信号に含めて該回転子制御部に通知し、該回転子制御部が該振幅の大きさに基づき該制御信号を出力してもよい（付記６）。
【００２５】
また、本発明では、上記の本発明において、該基準方位と異なる方位に設定された偏光面を有し、該偏光子を第１の偏光子としたとき、該分岐部から分岐した光波を入力する第２の偏光子を有し、該制御部は、該第１の偏光子からの該偏光信号を第１の電気信号に変換する第１の光検出部と、該第２の偏光子からの偏光信号を第２の電気信号に変換する第２の光検出部と、該第１及び第２の電気信号の差に基づき該回転子の回転角を指定する該制御信号を出力する回転子制御部とを有することが可能である（付記７）。
【００２６】
すなわち、偏光面が異なる第１の偏光子と第２の偏光子を備える。そして、該分岐部から分岐した光波を第１の偏光子と第２の偏光子に与え、各偏光子からの偏光信号を、それぞれ、第１の光検出部及び第２の光検出部は、第１の電気信号及び第２の電気信号に変換する。回転子制御部は、第１及び第２の電気信号の差に基づき該回転子の回転角を指定する該制御信号を出力する。
【００２７】
これによっても、回転子は、入力光波の偏光面を基準方位の偏光面に偏波補正することが可能になる。
また、本発明は、上記の課題を解決するために、入力光波の偏光面を制御信号で指定される角度だけ回転して出力する回転子と、該回転子の出力光波を入力する第１の1/4波長板と、該第１の1/4波長板の出力光波を入力する請求項１に係る偏波補正器と、該偏波補正器の出力光波を分岐する分岐部と、該分岐部から分岐した光波を入力する第２の1/4波長板と、該基準方位に設定された偏光面を有し、該第２の1/4波長板の出力光波を入力する偏光子と、該偏光子からの偏光信号に基づき、該入力光波を該基準方位の偏光面を有する直線偏光に変換する指示を与える該制御信号を出力する制御部とを有することを特徴としている（請求項２、付記８）。
【００２８】
すなわち、回転子が、入力光波の偏光面を制御信号で指定される角度だけ回転して出力する。請求項１に係る偏波補正器が、回転子の出力光波を第１の1/4波長板を経由して入力する。
基準方位に設定された偏光面を有する偏光子は、偏波補正器の出力光波を、分岐部及び第２の1/4波長板を経由して受信する。制御部は、偏光子からの偏光信号に基づき、入力光波を基準方位の偏光面を有する直線偏光に変換する指示を与える制御信号を出力する。
【００２９】
これにより、入力光波は、基準方位の偏光面を有する直線偏光に偏波補正されることになる。
また、本発明では、上記の発明において、該制御部を、変調信号を出力する発振器と、該偏光子からの該偏光信号を電気信号に変換する光検出部と、該変調信号と該電気信号との位相差が同相若しくは逆相であるか、又は該電気信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍であるか否かを判定する位相比較部と、該位相差が同相若しくは逆相であるときのみ該検出信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍になるように、該位相比較部の判定結果に基づき回転角を指定する該制御信号を出力する回転子制御部とで構成することが可能である（請求項３、付記９）。
【００３０】
すなわち、発振器が変調信号を出力する。光検出部は、上記の偏光子からの偏光信号を電気信号に変換する。位相比較部は、変調信号と電気信号との位相差が同相若しくは逆相であるか、又は該電気信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍であるか否かを判定する。この判定結果に基づき回転子制御部は、回転角を指定する該制御信号を回転子に与える。
【００３１】
これによっても、制御部は、回転子の入力光波を基準方位の偏光面を有する直線偏光に偏波補正する制御を行うことが可能である。
また、本発明では、上記の本発明において、該回転子を第２の回転子としたとき、該分岐部と該偏光子との間に挿入された第３の回転子を有し、該制御部を、変調信号を出力する発振器と、該変調信号で該第３の回転子の回転角を制御する第３の回転子制御部と、該偏光子からの該偏光信号を電気信号に変換する光検出部と、該変調信号と該電気信号との位相差が同相若しくは逆相であるか、又は該電気信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍であるか否かを判定する位相比較部と、該位相差が同相若しくは逆相であるときのみ該検出信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍になるように、該位相比較部の判定結果に基づき該第２の回転子の回転角を指定する該制御信号を出力する第２の回転子制御部とで構成することが可能である（付記１０）。
【００３２】
すなわち、発振器が変調信号を出力する。第３の回転子制御部が、変調信号で第３の回転子の回転角を制御する。光検出部が、第３の回転子、及び偏光子を経由して受信した上記の分岐部からの光波を電気信号に変換する。
位相比較部が、変調信号と電気信号との位相差が同相若しくは逆相であるか、又は該電気信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍であるか否かを判定する。この判定結果に基づき、第２の回転子制御部が、第２の回転子の回転角を指定する制御信号を出力する。
【００３３】
これによっても、制御部は、回転子の入力光波を基準方位の偏光面を有する直線偏光に偏波補正する制御を行うことが可能である。
また、本発明では、上記の本発明において、さらに、該偏光子を第１の偏光子としたとき、該基準方位と異なる方位に設定された偏光面を有し、該1/4波長板からの光波を入力する第２の偏光子を有し、該制御部を、該第１の偏光子からの該偏光信号を第１の電気信号に変換する第１の光検出部と、該第２の偏光子からの偏光信号を第２の電気信号に変換する第２の光検出部と、該第１及び第２の電気信号の差に基づき該回転子の回転角を指定する該制御信号を出力する回転子制御部とで構成してもよい（付記１１）。
【００３４】
また、本発明では、上記の本発明において、該制御部を、該偏光信号を電気信号に変換する光/電変換部、及びこの電気信号に基づき該制御信号を出力する電気回路のみで構成してもよい（付記１２）。
また、本発明では、上記の本発明に係る複数の偏波補正器と、該偏波補正器からの直線偏光の光波を合波する合波器とを有し、該偏波補正器と該合波器とを隣接する該光波同士の偏光面を一致させないように接続して波長分割多重装置を構成することが可能である（請求項４、付記１３）。
【００３５】
また、本発明では、上記の本発明に係る波長分割多重装置において、該偏波補正器と該合波器との間に、隣接する該光波同士の偏光面を一致しないように接続する機構を有する接続部を設けることが可能である（付記１４）。
すなわち、接続部の機構により、隣接する該光波同士の偏光面を一致しないようにすることが可能になる。
【００３６】
また、本発明では、上記の本発明に係る波長分割多重装置において、該隣接する該出力光波同士の偏光面を直交するように接続してもよいよい。することを特徴とした（付記１５）。
また、本発明では、出力波長の異なる複数の光送信器と、該光送信器の出力光波を入力する上記の波長分割多重装置とで波長分割多重光送信装置を構成することが可能である（付記１６）。
【００３７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る偏波補正器の実施例を以下に説明する。この実施例における偏波補正器は、入力光波を、制御信号で指定された角度だけ回転して出力する回転子と、基準方位に設定された偏光面を有し、該出力光波を入力する偏光子と、該偏光子からの偏光信号に基づき、該入力光波の偏光面を該基準方位にする指示を与える該制御信号を出力する制御部と、を有することを特徴としている。
【００３８】
すなわち、偏光子は、偏光面が基準方位に設定されている。偏光子は、回転子で回転された出力光波を入力し、その偏光面に応じた偏光信号を出力する。
この偏光信号に基づき、制御部は、入力光波の偏光面を偏光子が設定された基準方位の偏光面と同じにする指示を与える制御信号を回転子に出力する。
【００３９】
これにより、入力光波は、基準方位の偏光面を有する直線偏光に変換されることになる。例えば、偏光状態によって特性が異なる偏光依存性がある光学回路素子の入力光波として利用することが可能になる。
また、本発明では、上記の発明において、該制御部を、変調信号を出力する発振器と、該偏光子からの該偏光信号を電気信号に変換する光検出部と、該変調信号と該電気信号との位相差が同相若しくは逆相であるか、又は該電気信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍であるか否かを判定する位相比較部と、該位相差が同相若しくは逆相であるときのみ該電気信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍になるように、該位相比較部の判定結果に基づき回転角を指定する該制御信号を出力する回転子制御部と、該変調信号で該制御信号で変調する変調部と、で構成することが可能である。
【００４０】
図1(1)は、本発明の実施例(1)を示している。この実施例(1)における偏波補正器100においては、直線偏光の光波50が入力された場合、回転子11は、光波50の偏光面を回転子制御部16からの回転角指定信号72が指定した角度だけ回転して出力する。この回転角指定信号72を、変調部17は、発振器10からの変調信号70で変調する。
【００４１】
偏光子13は、例えば、分岐部12で分岐された回転子11からの直線偏光の光波51_2を光検出部14に与える。光波51_2の偏光面が、偏光子13の偏光面からずれた状態に在るとき、光検出部14が検出した検出信号（電気信号）73と変調信号70との位相差が同相若しくは逆相であり、光波51の偏光面が偏光子13の偏光面と同じとき、検出信号73の周波数は変調信号70の周波数の２倍となる。
【００４２】
同図(2)は、変調信号70と検出信号73との対応関係を示している。同図の左側の円は、偏光子13を示し、この偏光子13の偏光面の方位はx軸である。これに入力される直線偏光の光波A1〜A3の偏光面の角度は、それぞれ、偏光子13の偏光面から0°，+45°，-45°である場合を示しており、この角度は変調信号70で変調されている。
【００４３】
光検出部14は、光波A1を波形B1の検出信号73に変換する。この検出信号73の周波数は図示の通り変調信号70の周波数の２倍の周波数である。光検出部14は、それぞれ、光波A2及び光波A3を変調信号70と逆相の波形B2（実線の波形）の検出信号73及び同相の波形B3（破線の波形）の検出信号73に変換する。
【００４４】
また、波形B2，B3の振幅は、それぞれ、光波A2，A3の偏光面と偏光子13の偏光面の角度に対応して変化する。
位相比較部15は、検出信号73が変調信号70と同相或いは逆相であるか、又は検出信号73の周波数が変調信号70の周波数の２倍であるか否かを示す判定信号71を回転子制御部16に与える。
【００４５】
回転子制御部16は、位相比較部15が変調信号70と電気信号73との位相差が同相若しくは逆相であるとき、直線偏光51の偏光面を偏光子13の偏光面に一致させる向きの回転を直線偏光の光波50に与える制御信号（回転角指定信号）72を出力する。
【００４６】
一方、回転子制御部16は、検出信号73の周波数が変調信号70の周波数の２倍であるとき、現在の回転角指定信号72を維持する。
これにより、機械的な光学回路を用いることなく、回転子11から出力される直線偏光の偏光面は、偏光子13によって指定される偏光面と同じにすることが可能になる。なお、上述した制御は、アナログ信号で処理する場合を示したが、デジタル回路でも同様の制御処理が可能である。
【００４７】
また、上記の実施例(1)において、該回転子からの出力光波を分岐して該偏光子に与える分岐部を設けてもよい。
すなわち、図1(1)に示すように回転子11からの出力光波51を、分岐部12で分岐した光波51_2を偏光子13に与えてもよい。
【００４８】
また、上記の実施例(1)において、該偏光子からの出力光波を分岐して該光検出部に与える分岐部を設けてもよい。
図２は、本発明の実施例(2)を示している。この実施例(2)では、図1(1)で示した偏波補正器100とは別の偏波補正器100を示している。この偏波補正器100が図1(1)に示した偏波補正器100と異なる点は、図1(1)で分岐部12と光検出部14との間に挿入されていた偏光子13が、回転子11と分岐部12の間に移動して挿入されていることである。
【００４９】
光検出部14に入力される光波53_2は、偏光子13と分岐部12を入れ替えただけであるので、図1(1)の場合と同じ偏光状態である。このように構成した偏波補正器100では、楕円偏光の入力光波50も偏光子13で直線偏光で出力されることになる。
【００５０】
また、上記の実施例(2)において、該回転子を第１の回転子としたとき、該分岐部から分岐した光波を受信して該偏光子に与える第２の回転子を設けるとともに、該制御部を、変調信号を出力する発振器と、該変調信号で該第２の回転子の回転角を制御する第２の回転子制御部と、該偏光子からの該偏光信号を電気信号に変換する光検出部と、該変調信号と該電気信号との位相差が同相若しくは逆相であるか、又は該電気信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍であるか否かを判定する位相比較部と、該位相差が同相若しくは逆相であるときのみ該検出信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍になるように、該位相比較部の判定結果に基づき該第１の回転子の回転角を指定する該制御信号を出力する第１の回転子制御部と、で構成することが可能である。
【００５１】
この偏波補正器の基本的構成は、図1(1)に示した偏波補正器100と同様でありが、回転子11からの光波を分岐する分岐部12と偏光子13との間に第２の回転子が挿入されていることと、変調部17が無く制御信号（回転角指定信号）72を変調信号70で変調する代わりに、該第２の回転子に入力される光波の偏光面を変調信号70で変調することが異なっている。
【００５２】
この動作原理は、図1(1)に示した偏波補正器100と同様であり、光検出部14は、変調信号70で変調された光波を電気信号に変換する。この電気信号（検出信号）73及び変調信号70に基づき第１の回転子を制御する。従って、本偏波補正器の出力光波は、図1(1)に示した偏波補正器100と異なり、変調信号によって変調されていない。
【００５３】
また、上記の実施例(2)において、該位相比較部が、該位相差が同相又は逆相であるとき、該電気信号の振幅の大きさを該判定信号に含めて通知し、該回転子制御部が該振幅の大きさに基づき該制御信号を出力してもよい。
すなわち、回転子制御部16は、該位相差が同相又は逆相であるとき、位相比較部15から通知された検出信号73の振幅の大きさに基づき制御信号（回転角指定信号）72を出力してもよい。
【００５４】
また、上記の実施例(2)において、さらに、該基準方位と異なる方位に設定された偏光面を有し、該偏光子を第１の偏光子としたとき、該分岐部から分岐した光波を入力する第２の偏光子を設け、該制御部を、該第１の偏光子からの該偏光信号を第１の電気信号に変換する第１の光検出部と、該第２の偏光子からの偏光信号を第２の電気信号に変換する第２の光検出部と、該第１及び第２の電気信号の差に基づき該回転子の回転角を指定する該制御信号を出力する回転子制御部とで構成することが可能である。
【００５５】
本偏波補正器が図1(1)に示した偏波補正器100と異なる点は、発振器10、位相比較部15、及び変調部17が無ことと、分岐部12、偏光子（第１の偏光子）13、及び光検出部（第１の光検出部）14と同様の構成で、回転子11からの光波を入力する第２の偏光子13及び第２の光検出部14をさらに有することと、回転子制御部16が、光検出部14からの検出信号73及び第２の光検出部からの第２の検出信号を入力し、その差に基づき回転子11を制御することである。従って、制御信号（回転角指定信号）72は、変調信号70で変調されていない。
【００５６】
この動作原理は、検出信号73と第２の検出信号との差が回転子11からの光波の偏光面と基準方位との角度によって変化することを利用して、回転子制御部16が、出力光波の偏光面を基準方位（又は、基準方位から一定の角度の方位）になるように回転子11の回転角を制御することである。
【００５７】
また、上記の偏波補正器は、入力光波の偏光面を制御信号で指定される角度だけ回転して出力する回転子と、該回転子の出力光波を入力する第１の1/4波長板と、該第１の1/4波長板の出力光波を入力する上記の実施例(1)、(2)の偏波補正器と、該偏波補正器の出力光波を分岐する分岐部と、該分岐部から分岐した光波を入力する第２の1/4波長板と、該基準方位に設定された偏光面を有し、該第２の1/4波長板の出力光波を入力する偏光子と、該偏光子からの偏光信号に基づき、該入力光波を該基準方位の偏光面を有する直線偏光に変換する指示を与える該制御信号を出力する制御部とで構成することもできる。
【００５８】
すなわち、偏光子は、上記の偏波補正器と同じ基準方位に設定されている。入力光波が直線偏光である場合、この光波は第１の1/4波長板で円偏光に変換され、上記の偏波補正器で変換されずに通過し、第２の1/4波長板で直線偏光に戻される。
【００５９】
この直線偏光の方位は、1/4波長板を２回通過したため入力光波の方位と90°の差がある。制御部は、この90°の差と偏光子からの偏光信号に基づき、入力光波の偏光面を基準方位にするように回転子に制御信号を与える。
入力光波が円偏光である場合、入力光波は、1/4波長板で直線偏光に偏光され、上記の本発明の偏波補正器で基準方位の偏光面に変換される。なお、入力光波が楕円偏光である場合の説明は省略する。
【００６０】
これにより、入力光波は、基準方位の偏光面を有する直線偏光に変換されることになる。
また、上記の実施例(1)、(2)において、該制御部を、変調信号を出力する発振器と、該偏光子からの該偏光信号を電気信号に変換する光検出部と、該変調信号と該電気信号との位相差が同相若しくは逆相であるか、又は該電気信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍であるか否かを判定する位相比較部と、該位相差が同相若しくは逆相であるときのみ該検出信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍になるように、該位相比較部の判定結果に基づき回転角を指定する該制御信号を出力する回転子制御部とで構成することが可能である。
【００６１】
図３は、本発明の実施例(3)を示している。この実施例(3)では、実施例(1)、(2)で示した偏波補正器100とは別の偏波補正器100を示している。この偏波補正器100は、図２に示した偏波補正器100の前段に回転子21及び1/4波長板28を縦続接続し、回転子21に光波60を入力している。
【００６２】
回転子11の後段に配置された分岐部22は、光波51を分岐した光波51_4を出力している。なお、光波51を分岐する分岐部22は、回転子11の直後又は分岐部22の後のいずれに配置してもよい。1/4波長板29は、光波51_4を入力して偏光子23に与える。
【００６３】
発振器20、偏光子23、光検出部24、位相比較部25、及び回転子制御部26の構成及び動作は、図２に示した発振器10、偏光子13、光検出部14、位相比較部15、及び回転子制御部16と同様である。
すなわち、光検出部24が検出した検出信号（電気信号）83及び発振器20からの変調信号70に基づいて生成した回転角指定信号82で回転子21を通過する光波60の回転角を制御する。
【００６４】
図４は、図３に示した偏波補正器100の動作波形例を示しており、同図(1)及び(2)は、それぞれ、偏波面がxz面に対して45°傾いた直線偏光及び円偏光が入力された場合の動作を示している。なお、同図において、z軸は、光の進行方向を示し、x軸は1/4波長板28，29の固有偏光軸方向を示し、xz面は偏光子13，23の偏光面の方位を示している。
【００６５】
入力光波 60 が直線偏光の場合
同図(1)の上段において、回転子21は、未制御状態であるので入力された光波60をそのまま光波61として出力する。この光波61を1/4波長板28は、円偏光の光波50に変換して出力する。回転子11は、最初は未制御状態であるので入力された光波50をそのまま光波51として出力する。
【００６６】
このとき、光検出部14は、偏光子13を経由して受信した円偏光の光波52を受信し、振幅の上下限を高速で変動する検出信号73を出力する。この検出信号73から位相比較部15は、変調信号70と同相或いは逆相の信号、又は変調信号70の周波数の２倍の周波数信号を検出しない。従って、回転子制御部16は、回転子11の光波の回転角制御を行わない。
【００６７】
1/4波長板29は、分岐部12，22を経由して受信した円偏光の光波51_4を直線偏波の光波62に変換して偏光子23に与え、偏光子23は、光波62の内のxz面方位の成分の光波63を光検出部24に与える。
光検出部24は、光波63を電気信号に変換した検出信号83を位相比較部25に与え、位相比較部25は、変調信号80と逆相の信号を検出したことを示す判定信号81を出力する。判定信号71を受信した回転子制御部16は、-45°の回転を指定する回転角指定信号72を回転子21に与える。
【００６８】
同図の下段において、回転子21は、入力光波60をxz面との傾きが０°の直線偏光の光波61に変換する。従って、1/4波長板28は、光波61を同じ光波50を出力する。
この結果、分岐部12、偏光子13、光検出部14、位相比較部15、及び回転子制御部16のループは、入力光波60の偏光面に変動が無い限りこの制御状態を保持（ロック）する。
【００６９】
また、光波51の分岐光を分岐部22から与えられた1/4波長板29は、そのままの偏光の光波62を出力する。この結果、分岐部22、1/4波長板29、偏光子23、光検出部24、位相比較部25、及び回転子制御部26のループは、現在の回転角指定信号82を保持（ロック）する。
【００７０】
入力光波 60 が円偏光の場合
同図(2)の上段において、回転子21は、最初は未制御状態であるので入力された光波60をそのまま光波61として出力する。この光波61を1/4波長板28は、直線偏光の光波50に変換して出力する。回転子11は、未制御状態であるので入力された光波50をそのまま光波51として出力する。
【００７１】
光検出部14は、偏光子13を経由して受信した直線偏光の光波52を受信して検出信号73を出力する。この検出信号73から位相比較部15は、変調信号70と同相の信号を検出し、同相の信号を検出したことを示す判定信号71を出力する。判定信号71を受信した回転子制御部16は、+45°の回転を指定する回転角指定信号72を回転子11に与える。
【００７２】
同図の下段において、回転子11は、入力光波50をxz面との傾きが０°の直線偏光の光波51に変換する。この結果、分岐部12、偏光子13、光検出部14、位相比較部15、及び回転子制御部16のループは、入力光波60の偏光面に変動が無い限りこの制御状態を保持（ロック）する。
【００７３】
また、光波51の分岐光51_4を分岐部22から与えられた1/4波長板29は、そのままの偏光の光波62を出力する。この結果、分岐部22、1/4波長板29、偏光子23、光検出部24、位相比較部25、及び回転子制御部26のループは、現在の回転角指定信号82を維持（ロック）する。
【００７４】
入力光波 60 が楕円偏光の場合
楕円偏光の光波の長軸が、x軸に対して傾いている場合、回転子21が、その長軸をx軸に合わせように光波の偏光面を回転し、この楕円偏光の光波を1/4波長板28が、x軸と傾いた偏光面を有する直線偏光に変換する。
【００７５】
この直線偏光を回転子11が、x軸と一致する偏光面を有する直線偏光に変換する。
また、上記の実施例(3)において、該回転子を第２の回転子としたとき、該分岐部と該偏光子との間に挿入された第３の回転子を設け、該制御部を、変調信号を出力する発振器と、該変調信号で該第３の回転子の回転角を制御する第３の回転子制御部と、該偏光子からの該偏光信号を電気信号に変換する光検出部と、該変調信号と該電気信号との位相差が同相若しくは逆相であるか、又は該電気信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍であるか否かを判定する位相比較部と、該位相差が同相若しくは逆相であるときのみ該検出信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍になるように、該位相比較部の判定結果に基づき該第２の回転子の回転角を指定する該制御信号を出力する第２の回転子制御部とで構成することが可能である。
【００７６】
すなわち、第３の回転子を分岐部と1/4波長板との間、又は1/4波長板と偏光子の間に挿入する。第２の回転子制御部は、第３の回転子で変調信号で変調された光波に基づき第２の回転子を制御してもよい。この制御の原理は上述した。
なお、上記の本発明の偏波補正器に含まれる回転子を第１として、各回転子を第２及び第３を決めている。
【００７７】
また、上記の実施例(3)において、さらに、該偏光子を第１の偏光子としたとき、該基準方位と異なる方位に設定された偏光面を有し、該1/4波長板からの光波を入力する第２の偏光子を設け、該制御部を、該第１の偏光子からの該偏光信号を第１の電気信号に変換する第１の光検出部と、該第２の偏光子からの偏光信号を第２の電気信号に変換する第２の光検出部と、該第１及び第２の電気信号の差に基づき該回転子の回転角を指定する該制御信号を出力する回転子制御部とで構成することが可能である。
【００７８】
また、上記の実施例(1)〜(3)において、該制御部を、該偏光信号を電気信号に変換する光/電変換部、及びこの電気信号に基づき該制御信号を出力する電気回路のみで構成することが可能である。すなわち、制御部は、機械的な制御回路を含まないで構成することが可能である。
【００７９】
また、本発明に係る波長分割多重装置は、上記の実施例(1)〜(3)による複数の偏波補正器と、該偏波補正器からの直線偏光の光波を合波する合波器とを備え、該偏波補正器と該合波器とを隣接する該光波同士の偏光面を一致させないように接続することができる。
【００８０】
すなわち、例えば、実施例(3)の偏波補正器が、直線偏光、楕円偏光、又は円偏光の光波を所定の方位の偏光面に設定された直線偏光の光波に変換して出力する。偏波補正器と合波器接続部とは、直線偏光の光波の内で波長が隣接する光波同士の偏光面が一致しないように接続された構成になっている。
【００８１】
これによれば、偏波補正器に入力された直線偏光、円偏光、又は楕円偏光の光波は、波長が隣接する光波の偏光面を一致しないように合波することが容易になる。
また、上記の波長分割多重装置は、該偏波補正器と該合波器との間に、隣接する該光波同士の偏光面を一致しないように接続する機構を有する接続部を設けることができる。
【００８２】
すなわち、接続部を、隣接する光波同士の偏光面が一致しないように、偏波補正器と合波器とを接続する構成にすることも可能である。
なお、上記の波長分割多重装置において、隣接する該出力光波同士の偏光面を直交するように接続してもよい。
【００８３】
さらに、本発明に係る波長分割多重光送信装置を、出力波長の異なる複数の光送信器と、該光送信器の出力光波を入力する上記の波長分割多重装置とで構成することが可能である。
図５は、本発明の実施例(4)を示している。この実施例(4)では、上記の実施例(1)〜(3)の偏波補正器100_1〜100_nを含む波長分割多重装置150を用いた波長分割多重光送信装置200を示している。
【００８４】
光送信装置200が、図９に示した従来の光送信装置202と基本的に異なる点は、光アンプ34_1〜34_n（以後、符号34で総称する。）と合波器35との間に、それぞれ、偏波補正器100_1〜100_n（以後、符号100で総称することがある。）が挿入されていることである。
【００８５】
波長分割多重装置150は、偏波補正器100、接続部37_1〜37_n（以後、符号100で総称する。）、及び合波器35で構成され、接続部37は、偏波補正器100と合波器35とを、周波数が隣接する光波の偏光面同士が直交するように接続する。
なお、この接続部37は、必ずしもコネクタである必要はなく、予め偏波補正器100からの周波数が隣接する光波の偏光面同士が直交するように偏波補正器100と合波器35とを一体で構成してもよい。
【００８６】
これによれば、偏波補正器100が、偏光光アンプ34からの直線偏光、楕円偏光、又は円偏光の光波を、所定の偏光面を有する直線偏光の変換しているので、容易に、周波数が隣接する光波の偏光面同士が直交することができる。
図６は、本発明の実施例(5)を示している。この実施例(5)では、実施例(4)の波長分割多重光送信装置200を用いた光伝送装置を示している。この光伝送装置では、波長分割多重光波信号が、光送信装置200から光受信装置300へ、伝送路400に含まれる中継増幅器500_1，500_2を経由して伝送されている。
【００８７】
これにより、伝送路400において、(1)信号間のクロストーク、特に信号変調時に発生したスペクトル広がりに起因する信号間のコヒーレントクロストークによる伝送ペナルティを低減すること、及び(2)光ファイバの非線形効果に起因する伝送ペナルティを低減することが可能になる。
【００８８】
（付記１）
入力光波を、制御信号で指定された角度だけ回転して出力する回転子と、
基準方位に設定された偏光面を有し、該出力光波を入力する偏光子と、
該偏光子からの偏光信号に基づき、該入力光波の偏光面を該基準方位にする指示を与える該制御信号を出力する制御部と、
を有することを特徴とした偏波補正器。
【００８９】
（付記２）上記の付記１において、
該制御部が、変調信号を出力する発振器と、該偏光子からの該偏光信号を電気信号に変換する光検出部と、該変調信号と該電気信号との位相差が同相若しくは逆相であるか、又は該電気信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍であるか否かを判定する位相比較部と、該位相差が同相若しくは逆相であるときのみ該電気信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍になるように、該位相比較部の判定結果に基づき回転角を指定する該制御信号を出力する回転子制御部と、該変調信号で該制御信号を変調する変調部と、で構成されていることを特徴とした偏波補正器。
【００９０】
（付記３）上記の付記１において、
該回転子からの出力光波を分岐して該偏光子に与える分岐部を有することを特徴とした偏波補正器。
（付記４）上記の付記１において、
該偏光子からの出力光波を分岐して該光検出部に与える分岐部を有することを特徴とした偏波補正器。
【００９１】
（付記５）上記の付記３において、
該回転子を第１の回転子としたとき、該分岐部から分岐した光波を受信して該偏光子に与える第２の回転子を有し、
該制御部が、変調信号を出力する発振器と、該変調信号で該第２の回転子の回転角を制御する第２の回転子制御部と、該偏光子からの該偏光信号を電気信号に変換する光検出部と、該変調信号と該電気信号との位相差が同相若しくは逆相であるか、又は該電気信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍であるか否かを判定する位相比較部と、該位相差が同相若しくは逆相であるときのみ該検出信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍になるように、該位相比較部の判定結果に基づき該第１の回転子の回転角を指定する該制御信号を出力する第１の回転子制御部と、で構成されていることを特徴とした偏波補正器。
【００９２】
（付記６）上記の付記２又は５において、
該位相比較部が、該位相差が同相又は逆相であるとき、該電気信号の振幅の大きさを該判定信号に含めて該回転子制御部に通知し、該回転子制御部が該振幅の大きさに基づき該制御信号を出力することを特徴とした偏波補正器。
【００９３】
（付記７）上記の付記３において、
さらに、該基準方位と異なる方位に設定された偏光面を有し、該偏光子を第１の偏光子としたとき、該分岐部から分岐した光波を入力する第２の偏光子を有し、該制御部が、該第１の偏光子からの該偏光信号を第１の電気信号に変換する第１の光検出部と、該第２の偏光子からの偏光信号を第２の電気信号に変換する第２の光検出部と、該第１及び第２の電気信号の差に基づき該回転子の回転角を指定する該制御信号を出力する回転子制御部と、を有することを特徴とした偏波補正器。
【００９４】
（付記８）
入力光波の偏光面を制御信号で指定される角度だけ回転して出力する回転子と、
該回転子の出力光波を入力する第１の1/4波長板と、
該第１の1/4波長板の出力光波を入力する付記１に係る偏波補正器と、
該偏波補正器の出力光波を分岐する分岐部と、
該分岐部から分岐した光波を入力する第２の1/4波長板と、
該基準方位に設定された偏光面を有し、該第２の1/4波長板の出力光波を入力する偏光子と、
該偏光子からの偏光信号に基づき、該入力光波を該基準方位の偏光面を有する直線偏光に偏波補正する指示を与える該制御信号を出力する制御部と、
を有することを特徴とした偏波補正器。
【００９５】
（付記９）上記の付記８において、
該制御部が、変調信号を出力する発振器と、該偏光子からの該偏光信号を電気信号に変換する光検出部と、該変調信号と該電気信号との位相差が同相若しくは逆相であるか、又は該電気信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍であるか否かを判定する位相比較部と、該位相差が同相若しくは逆相であるときのみ該検出信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍になるように、該位相比較部の判定結果に基づき回転角を指定する該制御信号を出力する回転子制御部とで構成されていることを特徴とした偏波補正器。
【００９６】
（付記１０）上記の付記８において、
該回転子を第２の回転子としたとき、該分岐部と該偏光子との間に挿入された第３の回転子を有し、該制御部が、変調信号を出力する発振器と、該変調信号で該第３の回転子の回転角を制御する第３の回転子制御部と、該偏光子からの該偏光信号を電気信号に変換する光検出部と、該変調信号と該電気信号との位相差が同相若しくは逆相であるか、又は該電気信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍であるか否かを判定する位相比較部と、該位相差が同相若しくは逆相であるときのみ該検出信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍になるように、該位相比較部の判定結果に基づき該第２の回転子の回転角を指定する該制御信号を出力する第２の回転子制御部と、で構成されていることを特徴とした偏波補正器。
【００９７】
（付記１１）上記の付記８において、
さらに、該偏光子を第１の偏光子としたとき、該基準方位と異なる方位に設定された偏光面を有し、該1/4波長板からの光波を入力する第２の偏光子を有し、該制御部が、該第１の偏光子からの該偏光信号を第１の電気信号に変換する第１の光検出部と、該第２の偏光子からの偏光信号を第２の電気信号に変換する第２の光検出部と、該第１及び第２の電気信号の差に基づき該回転子の回転角を指定する該制御信号を出力する回転子制御部と、を有することを特徴とした偏波補正器。
【００９８】
（付記１２）上記の付記１において、
該制御部が、該偏光信号を電気信号に変換する光/電変換部、及びこの電気信号に基づき該制御信号を出力する電気回路のみで構成されていることを特徴とした偏波補正器。
【００９９】
（付記１３）
上記の付記２、又は付記８のいずれかに係る複数の偏波補正器と、
該偏波補正器からの直線偏光の光波を合波する合波器と、を有し、
該偏波補正器と該合波器とが隣接する該光波同士の偏光面を一致させないように接続されていることを特徴とした波長分割多重装置。
【０１００】
（付記１４）上記の付記１３において、
該偏波補正器と該合波器との間に、隣接する該光波同士の偏光面を一致しないように接続する機構を有する接続部を設けたことを特徴とした波長分割多重装置。
【０１０１】
（付記１５）上記の付記１３において、
該隣接する該出力光波同士の偏光面を直交するように接続することを特徴とした波長分割多重装置。
（付記１６）
出力波長の異なる複数の光送信器と、
該光送信器の出力光波を入力する付記１３又は１４に係る波長分割多重装置と、
で構成されていることを特徴とした波長分割多重光送信装置。
【０１０２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る偏波補正器によれば、制御部が、入力光波の偏光面を基準偏光子の偏光面の方位になるように回転子を制御するように構成したので、直線偏光の光波を所定の方位の偏光面を有する直線偏光に偏波補正することが可能になる。
【０１０３】
また、制御部が、入力光波を回転子及び第１の1/4波長板を介して入力した上記の本発明の偏波補正器からの出力光波を、第２の1/4波長板及び該基準方位に設定された偏光面を有する偏光子を経由して受信し、偏光信号に基づき、該入力光波を該基準方位の偏光面を有する直線偏光に偏波補正するように構成すれば、直線偏光、円偏光、又は楕円偏光の光波を所定の方位の偏光面を有する直線偏光に偏波補正することが可能になる。
【０１０４】
また、波長分割多重装置を、本発明の複数の偏波補正器と合波器とを波長が隣接する光波同士の偏光面を一致させないように、また、好ましくは直交するように、直接又はコネクタで接続して構成したので、(1)信号間のクロストーク、特に信号変調時のスペクトル広がりに起因する信号間のコヒーレントクロストークの問題、及び(2)光ファイバの非線形効果に起因する波長間クロストークの問題を解決することができる。
【０１０５】
さらに、本発明の波長分割多重装置に波長の異なる光波を送出する複数の光送信器を接続することで波長分割多重光送信装置を構成し、隣り合う波長の出力光波を直交させることが容易になる。これにより、上記のクロストークによる波形劣化が伝送路で生じ難くなり、経済的な伝送路の設計が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の偏波補正器に係る本発明の実施例(1)を示したブロック図である。
【図２】本発明の偏波補正器に係る本発明の実施例(2)を示したブロック図である。
【図３】本発明の偏波補正器に係る本発明の実施例(3)を示したブロック図である。
【図４】本発明に係る偏波補正器の実施例(3)における動作波形を示した図である。
【図５】本発明の偏波補正器を用いた波長分割多重装置及び波長分割多重光送信装置に係る本発明の実施例(4)を示したブロック図ある。
【図６】本発明の偏波補正器を用いた波長分割多重光送信装置に係る本発明の実施例(5)を示したブロック図ある。
【図７】一般的な光アイソレータを示したブロック図ある。
【図８】従来の波長分割多重光送信装置例(1)を示したブロック図ある。
【図９】従来の波長分割多重光送信装置例(2)を示したブロック図ある。
【符号の説明】
100，100_1〜100_n 偏波補正器 150 波長分割多重装置
200〜202 波長分割多重光送信装置
300 波長分割多重光受信装置
400 伝送路 500_1，500_2 中継増幅器
10，20 発振器 11，21 回転子
12，22 分岐部 13，23 偏光子
14，24 光検出部 15，25 位相比較部
16，26 回転子制御部 17，27 変調部
28，29 1/4波長板 30，30_1〜30_n 光送信器
31，31_1〜31_n，34，34_1〜34_n，38 光アンプ
32，32_1〜32_n，32'，32'_1〜32'_n 光ファイバ、偏波保持ファイバ
33，33_1〜33_n 分散補償ファイバ 35 合波器
36 光ファイバ 37，37_1〜37_n 接続部
50，51，51_１〜51_4，52，53，53_1，53_2，60，61，62，63 光波
70，80 変調信号 71，81 判定信号
72，82 回転角指定信号、制御信号 73，83 検出信号
90 光アイソレータ 91 偏光子
92 磁気光学回転子 93 検光子
図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【発明の属する技術分野】
本発明は偏波補正器及び波長分割多重装置に関し、特に、光波の偏光状態を偏波補正する偏波補正器及びこれを用いた波長分割多重装置に関するものである。光学現象には、例えば反射や屈折等のように偏光状態によって特性が異なることが多い。また、電気量、磁気量、歪み等を屈折率変化に変換し、偏光依存性を利用した各種の光学回路が考察されている。このような光学回路においては、所定の偏光状態で光波を入力することが重要である。
【０００２】
また、光伝送は、近年の大容量伝送の要望に対応した波長分割多重方式が採用されており、この波長分割多重方式においては、多数の異なる波長の光波を光ファイバに送出することが重要である。
【０００３】
【従来の技術】
［１］図７は、一般的な偏光依存性を有する光学回路の一例として、光アイソレータ90を示している。この光アイソレータ90は、ｚ軸上に直列に配置された偏光子91、ファラデー効果を利用した45°の磁気光学回転子92、及び方検光子93で構成されている。偏光子91及び検光子93の方位は、それぞれ、x軸に対して０°及び45°に設定されている。
【０００４】
同図(1)に示すように偏光子91から入力された、偏波面P1がxz平面上である直線偏波の光波64は、回転子92で45°回転されて検光子93を損失無く、出力光波65として通過することができる。逆に、同図(2)に示すように、検光子93側から入力した45°回転した偏波は、さらに、回転子92で45°回転され、偏波面P2がyz平面上の直線偏波となるため偏光子91を通過することができない。
【０００５】
このように、光アイソレータ90は、例えば、検光子93から出力した直線偏光が例えば光ファイバで反射して逆に方向に通過することを阻止する働きがある。
また、入力光波64が、光アイソレータ90を損失無く通過するためには、偏波面P1がxz平面上である直線偏波でなければならない。従って、任意の偏光の光波を光アイソレータ90を通過させるためには、偏波面P1がxz平面上に在る直線偏波に変換する必要がある。
【０００６】
［２］図８は、波長分割多重(Wavelength Division Multiplex、以後、WDMと略称することがある。)光送信装置201の構成例を示している。光送信器30_1〜30_n（以後、符号30で総称することがある。）から送出され異なる波長の光波は、それぞれ、光ファイバ32_1〜32_n（以後、符号32で総称することがある。）、光アンプ31_1〜31_n（以後、符号31で総称することがある。）、及び光ファイバ32'_1〜32'_n（以後、符号32'で総称することがある。）を経由して合波器35に入力される。
【０００７】
合波器35は、入力された光波を合波して光ファイバ36に出力する。光アンプ38は、波長分割多重された光波を増幅して次段に中継する。このように、波長分割多重は、１本の光ファイバに多数の光周波数の異なる光波を伝送することにより、その伝送容量を増大させる技術である。
【０００８】
この波長分割多重において、波長数を増大するためには、隣合う波長の光周波数間隔を狭くすることが有効である。しかしながら、光周波数間隔を狭くすることは、(1)信号間のクロストーク、特に信号変調時のスペクトル広がりに起因する信号間のコヒーレントクロストークの問題、及び(2)光ファイバの非線形効果に起因する波長間クロストークの問題がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
［１］光波を所定の方位の直線偏波に変換する光学回路は、従来より種々考案されているが、機械的な動作を伴わずに電気信号のみで任意の偏光の光波を所定の方位の直線偏光に変換する簡便な光学回路はなかった。
【００１０】
［２］一方、波長分割多重の問題を克服する方法として、偏波直交伝送方式が提案されている。この方式は、奇数チャネルと偶数チャネルとの信号光の偏波の方位を直交させて送信する方式である。すなわち、送信部は、奇数チャネルと偶数チャネルとの光信号の偏波の方位を直交した状態に設定して送出する。この直交状態は、光伝送路中でほぼ保たれる。
【００１１】
同図に示したｎチャネルのWDM光送信装置201は、光送信器30から合波器35までの偏光状態は管理されておらず、チャネル間の偏波状態の関係はランダムである。
このWDM光送信装置201の光ファイバ32，32'を偏波保持ファイバで接続することで、直交状態を保持することは可能であるが、エルビウムをドープした偏波保持ファイバで構成された光アンプ31は製造性が悪く高価であると言う問題がある。
【００１２】
また、光送信器30_1〜30_nと合波器35の間が長距離であるWDM光送信装置202の場合、図９に示すように、光送信器30_1〜30_nと合波器35の間を、それぞれ、光アンプ31_1〜31_n、分散補償ファイバ33_1〜33_n、及び光アンプ34_1〜34_nで接続した構成が必須であり、偏波保持ファイバで分散補償させなければならず、実用性が低いと言う問題がある。
【００１３】
このように従来は、複数の変調された光信号の偏波を管理し、奇数チャネルと偶数チャネルを相互に直交させて合波する実用レベルの方式及び構成のWDM光送信装置は存在しない。
そこで本発明は、直線偏光、円偏光、又は楕円偏光の光波を所定の方位の偏光面を有する直線偏光に変換する偏波補正器を実現し、この偏波補正器を用いて波長が隣接する光波の偏光面を一致しないように合波する波長分割多重装置を実現することを課題とする。
【００１４】
なお、本発明明細書における「偏波補正」とは任意の偏光の光波を所定の方位の偏光面を有する直線偏光にすることを意味するものとする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明の偏波補正器は、入力光波を、制御信号で指定された角度だけ回転して出力する回転子と、基準方位に設定された偏光面を有し、該出力光波を入力する偏光子と、該偏光子からの偏光信号に基づき、該入力光波の偏光面を該基準方位にする指示を与える該制御信号を出力する制御部とを有する（請求項１、付記１）。
【００１６】
すなわち、回転子は、入力光波を制御部からの制御信号が指定する角度だけ回転した出力光波として出力する。この出力光波を入力する偏光子は、偏光面が基準方位に設定されている。制御部は、偏光子からの偏光信号に基づき、該入力光波の偏光面を該基準方位にする指示を制御信号で該回転子に与える。
【００１７】
これにより、入力光波の偏光面は、回転子によって、該基準方位の偏光面を有する出力光波に偏波補正されることになる。
また、本発明では、上記の制御部を、変調信号を出力する発振器と、該偏光子からの該偏光信号を電気信号に変換する光検出部と、該変調信号と該電気信号との位相差が同相若しくは逆相であるか、又は該電気信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍であるか否かを判定する位相比較部と、該位相差が同相若しくは逆相であるときのみ該電気信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍になるように、該位相比較部の判定結果に基づき回転角を指定する該制御信号を出力する回転子制御部と、該変調信号で該制御信号を変調する変調部とで構成している（付記２）。
【００１８】
すなわち、発振器は変調信号を出力し、光検出部は偏光子からの偏光信号を電気信号に変換する。位相比較器は、変調信号と電気信号との位相差が同相若しくは逆相であるか、又は電気信号の周波数が変調信号の周波数の２倍であるか否かを判定する。回転子制御部は、位相比較器の判定結果に基づき回転角を指定する制御信号を上記の回転子に与える。
【００１９】
これにより、制御部は、上記の回転子に対して、制御信号で入力光波の偏光面を該基準方位に偏波補正するように指示することができる。
また、本発明では、上記の本発明において、該回転子からの出力光波を分岐して該偏光子に与える分岐部を有することができる（付記３）。
【００２０】
すなわち、分岐部は、回転子の出力光波を分岐して偏光子に与えることができる。そして、分岐部の他方の分岐出力光波を偏波補正器全体の出力光波としてもよい。
また、本発明では、上記の本発明において、該偏光子からの出力光波を分岐して該光検出部に与える分岐部を有することができる（付記４）。すなわち、分岐部は、偏光子からの出力光波を分岐して光り検出部に与えることができる。そして、分岐部の他方の分岐出力光波を偏波補正器全体の出力光波としてもよい。
【００２１】
また、本発明では、上記の本発明において、該回転子を第１の回転子としたとき、該分岐部から分岐した光波を受信して該偏光子に与える第２の回転子を有し、該制御部を、変調信号を出力する発振器と、該変調信号で該第２の回転子の回転角を制御する第２の回転子制御部と、該偏光子からの該偏光信号を電気信号に変換する光検出部と、該変調信号と該電気信号との位相差が同相若しくは逆相であるか、又は該電気信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍であるか否かを判定する位相比較部と、該位相差が同相若しくは逆相であるときのみ該検出信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍になるように、該位相比較部の判定結果に基づき該第１の回転子の回転角を指定する該制御信号を出力する第１の回転子制御部とで構成することが可能である（付記５）。
【００２２】
すなわち、発振器は変調信号を出力し、第２の回転子制御部は、変調信号で第２の回転子の回転角を制御する。分岐部から出力された光波は、第２の回転子、及び偏光子を経由して光検出部に入力され、この光検出部で電気信号に変換される。
【００２３】
位相比較部は、変調信号と電気信号との位相差が同相若しくは逆相であるか、又は該電気信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍であるか否かを判定する。この判定結果に基づき、第１の回転子制御部は、第１の回転子の回転角を指定する該制御信号を出力する。
【００２４】
これによっても、第１の回転子は、入力光波を偏光子の偏光面でしていされた基準方位の偏光面を有する出力光波に偏波補正することが可能である。
また、本発明では、上記の本発明において、該位相比較部が、該位相差が同相又は逆相であるとき、該電気信号の振幅の大きさを該判定信号に含めて該回転子制御部に通知し、該回転子制御部が該振幅の大きさに基づき該制御信号を出力してもよい（付記６）。
【００２５】
また、本発明では、上記の本発明において、該基準方位と異なる方位に設定された偏光面を有し、該偏光子を第１の偏光子としたとき、該分岐部から分岐した光波を入力する第２の偏光子を有し、該制御部は、該第１の偏光子からの該偏光信号を第１の電気信号に変換する第１の光検出部と、該第２の偏光子からの偏光信号を第２の電気信号に変換する第２の光検出部と、該第１及び第２の電気信号の差に基づき該回転子の回転角を指定する該制御信号を出力する回転子制御部とを有することが可能である（付記７）。
【００２６】
すなわち、偏光面が異なる第１の偏光子と第２の偏光子を備える。そして、該分岐部から分岐した光波を第１の偏光子と第２の偏光子に与え、各偏光子からの偏光信号を、それぞれ、第１の光検出部及び第２の光検出部は、第１の電気信号及び第２の電気信号に変換する。回転子制御部は、第１及び第２の電気信号の差に基づき該回転子の回転角を指定する該制御信号を出力する。
【００２７】
これによっても、回転子は、入力光波の偏光面を基準方位の偏光面に偏波補正することが可能になる。
また、本発明は、上記の課題を解決するために、入力光波の偏光面を制御信号で指定される角度だけ回転して出力する回転子と、該回転子の出力光波を入力する第１の1/4波長板と、該第１の1/4波長板の出力光波を入力する請求項１に係る偏波補正器と、該偏波補正器の出力光波を分岐する分岐部と、該分岐部から分岐した光波を入力する第２の1/4波長板と、該基準方位に設定された偏光面を有し、該第２の1/4波長板の出力光波を入力する偏光子と、該偏光子からの偏光信号に基づき、該入力光波を該基準方位の偏光面を有する直線偏光に変換する指示を与える該制御信号を出力する制御部とを有することを特徴としている（請求項２、付記８）。
【００２８】
すなわち、回転子が、入力光波の偏光面を制御信号で指定される角度だけ回転して出力する。請求項１に係る偏波補正器が、回転子の出力光波を第１の1/4波長板を経由して入力する。
基準方位に設定された偏光面を有する偏光子は、偏波補正器の出力光波を、分岐部及び第２の1/4波長板を経由して受信する。制御部は、偏光子からの偏光信号に基づき、入力光波を基準方位の偏光面を有する直線偏光に変換する指示を与える制御信号を出力する。
【００２９】
これにより、入力光波は、基準方位の偏光面を有する直線偏光に偏波補正されることになる。
また、本発明では、上記の発明において、該制御部を、変調信号を出力する発振器と、該偏光子からの該偏光信号を電気信号に変換する光検出部と、該変調信号と該電気信号との位相差が同相若しくは逆相であるか、又は該電気信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍であるか否かを判定する位相比較部と、該位相差が同相若しくは逆相であるときのみ該検出信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍になるように、該位相比較部の判定結果に基づき回転角を指定する該制御信号を出力する回転子制御部とで構成することが可能である（請求項３、付記９）。
【００３０】
すなわち、発振器が変調信号を出力する。光検出部は、上記の偏光子からの偏光信号を電気信号に変換する。位相比較部は、変調信号と電気信号との位相差が同相若しくは逆相であるか、又は該電気信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍であるか否かを判定する。この判定結果に基づき回転子制御部は、回転角を指定する該制御信号を回転子に与える。
【００３１】
これによっても、制御部は、回転子の入力光波を基準方位の偏光面を有する直線偏光に偏波補正する制御を行うことが可能である。
また、本発明では、上記の本発明において、該回転子を第２の回転子としたとき、該分岐部と該偏光子との間に挿入された第３の回転子を有し、該制御部を、変調信号を出力する発振器と、該変調信号で該第３の回転子の回転角を制御する第３の回転子制御部と、該偏光子からの該偏光信号を電気信号に変換する光検出部と、該変調信号と該電気信号との位相差が同相若しくは逆相であるか、又は該電気信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍であるか否かを判定する位相比較部と、該位相差が同相若しくは逆相であるときのみ該検出信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍になるように、該位相比較部の判定結果に基づき該第２の回転子の回転角を指定する該制御信号を出力する第２の回転子制御部とで構成することが可能である（付記１０）。
【００３２】
すなわち、発振器が変調信号を出力する。第３の回転子制御部が、変調信号で第３の回転子の回転角を制御する。光検出部が、第３の回転子、及び偏光子を経由して受信した上記の分岐部からの光波を電気信号に変換する。
位相比較部が、変調信号と電気信号との位相差が同相若しくは逆相であるか、又は該電気信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍であるか否かを判定する。この判定結果に基づき、第２の回転子制御部が、第２の回転子の回転角を指定する制御信号を出力する。
【００３３】
これによっても、制御部は、回転子の入力光波を基準方位の偏光面を有する直線偏光に偏波補正する制御を行うことが可能である。
また、本発明では、上記の本発明において、さらに、該偏光子を第１の偏光子としたとき、該基準方位と異なる方位に設定された偏光面を有し、該1/4波長板からの光波を入力する第２の偏光子を有し、該制御部を、該第１の偏光子からの該偏光信号を第１の電気信号に変換する第１の光検出部と、該第２の偏光子からの偏光信号を第２の電気信号に変換する第２の光検出部と、該第１及び第２の電気信号の差に基づき該回転子の回転角を指定する該制御信号を出力する回転子制御部とで構成してもよい（付記１１）。
【００３４】
また、本発明では、上記の本発明において、該制御部を、該偏光信号を電気信号に変換する光/電変換部、及びこの電気信号に基づき該制御信号を出力する電気回路のみで構成してもよい（付記１２）。
また、本発明では、上記の本発明に係る複数の偏波補正器と、該偏波補正器からの直線偏光の光波を合波する合波器とを有し、該偏波補正器と該合波器とを隣接する該光波同士の偏光面を一致させないように接続して波長分割多重装置を構成することが可能である（請求項４、付記１３）。
【００３５】
また、本発明では、上記の本発明に係る波長分割多重装置において、該偏波補正器と該合波器との間に、隣接する該光波同士の偏光面を一致しないように接続する機構を有する接続部を設けることが可能である（付記１４）。
すなわち、接続部の機構により、隣接する該光波同士の偏光面を一致しないようにすることが可能になる。
【００３６】
また、本発明では、上記の本発明に係る波長分割多重装置において、該隣接する該出力光波同士の偏光面を直交するように接続してもよいよい。することを特徴とした（付記１５）。
また、本発明では、出力波長の異なる複数の光送信器と、該光送信器の出力光波を入力する上記の波長分割多重装置とで波長分割多重光送信装置を構成することが可能である（付記１６）。
【００３７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る偏波補正器の実施例を以下に説明する。この実施例における偏波補正器は、入力光波を、制御信号で指定された角度だけ回転して出力する回転子と、基準方位に設定された偏光面を有し、該出力光波を入力する偏光子と、該偏光子からの偏光信号に基づき、該入力光波の偏光面を該基準方位にする指示を与える該制御信号を出力する制御部と、を有することを特徴としている。
【００３８】
すなわち、偏光子は、偏光面が基準方位に設定されている。偏光子は、回転子で回転された出力光波を入力し、その偏光面に応じた偏光信号を出力する。
この偏光信号に基づき、制御部は、入力光波の偏光面を偏光子が設定された基準方位の偏光面と同じにする指示を与える制御信号を回転子に出力する。
【００３９】
これにより、入力光波は、基準方位の偏光面を有する直線偏光に変換されることになる。例えば、偏光状態によって特性が異なる偏光依存性がある光学回路素子の入力光波として利用することが可能になる。
また、本発明では、上記の発明において、該制御部を、変調信号を出力する発振器と、該偏光子からの該偏光信号を電気信号に変換する光検出部と、該変調信号と該電気信号との位相差が同相若しくは逆相であるか、又は該電気信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍であるか否かを判定する位相比較部と、該位相差が同相若しくは逆相であるときのみ該電気信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍になるように、該位相比較部の判定結果に基づき回転角を指定する該制御信号を出力する回転子制御部と、該変調信号で該制御信号で変調する変調部と、で構成することが可能である。
【００４０】
図1(1)は、本発明の実施例(1)を示している。この実施例(1)における偏波補正器100においては、直線偏光の光波50が入力された場合、回転子11は、光波50の偏光面を回転子制御部16からの回転角指定信号72が指定した角度だけ回転して出力する。この回転角指定信号72を、変調部17は、発振器10からの変調信号70で変調する。
【００４１】
偏光子13は、例えば、分岐部12で分岐された回転子11からの直線偏光の光波51_2を光検出部14に与える。光波51_2の偏光面が、偏光子13の偏光面からずれた状態に在るとき、光検出部14が検出した検出信号（電気信号）73と変調信号70との位相差が同相若しくは逆相であり、光波51の偏光面が偏光子13の偏光面と同じとき、検出信号73の周波数は変調信号70の周波数の２倍となる。
【００４２】
同図(2)は、変調信号70と検出信号73との対応関係を示している。同図の左側の円は、偏光子13を示し、この偏光子13の偏光面の方位はx軸である。これに入力される直線偏光の光波A1〜A3の偏光面の角度は、それぞれ、偏光子13の偏光面から0°，+45°，-45°である場合を示しており、この角度は変調信号70で変調されている。
【００４３】
光検出部14は、光波A1を波形B1の検出信号73に変換する。この検出信号73の周波数は図示の通り変調信号70の周波数の２倍の周波数である。光検出部14は、それぞれ、光波A2及び光波A3を変調信号70と逆相の波形B2（実線の波形）の検出信号73及び同相の波形B3（破線の波形）の検出信号73に変換する。
【００４４】
また、波形B2，B3の振幅は、それぞれ、光波A2，A3の偏光面と偏光子13の偏光面の角度に対応して変化する。
位相比較部15は、検出信号73が変調信号70と同相或いは逆相であるか、又は検出信号73の周波数が変調信号70の周波数の２倍であるか否かを示す判定信号71を回転子制御部16に与える。
【００４５】
回転子制御部16は、位相比較部15が変調信号70と電気信号73との位相差が同相若しくは逆相であるとき、直線偏光51の偏光面を偏光子13の偏光面に一致させる向きの回転を直線偏光の光波50に与える制御信号（回転角指定信号）72を出力する。
【００４６】
一方、回転子制御部16は、検出信号73の周波数が変調信号70の周波数の２倍であるとき、現在の回転角指定信号72を維持する。
これにより、機械的な光学回路を用いることなく、回転子11から出力される直線偏光の偏光面は、偏光子13によって指定される偏光面と同じにすることが可能になる。なお、上述した制御は、アナログ信号で処理する場合を示したが、デジタル回路でも同様の制御処理が可能である。
【００４７】
また、上記の実施例(1)において、該回転子からの出力光波を分岐して該偏光子に与える分岐部を設けてもよい。
すなわち、図1(1)に示すように回転子11からの出力光波51を、分岐部12で分岐した光波51_2を偏光子13に与えてもよい。
【００４８】
また、上記の実施例(1)において、該偏光子からの出力光波を分岐して該光検出部に与える分岐部を設けてもよい。
図２は、本発明の実施例(2)を示している。この実施例(2)では、図1(1)で示した偏波補正器100とは別の偏波補正器100を示している。この偏波補正器100が図1(1)に示した偏波補正器100と異なる点は、図1(1)で分岐部12と光検出部14との間に挿入されていた偏光子13が、回転子11と分岐部12の間に移動して挿入されていることである。
【００４９】
光検出部14に入力される光波53_2は、偏光子13と分岐部12を入れ替えただけであるので、図1(1)の場合と同じ偏光状態である。このように構成した偏波補正器100では、楕円偏光の入力光波50も偏光子13で直線偏光で出力されることになる。
【００５０】
また、上記の実施例(2)において、該回転子を第１の回転子としたとき、該分岐部から分岐した光波を受信して該偏光子に与える第２の回転子を設けるとともに、該制御部を、変調信号を出力する発振器と、該変調信号で該第２の回転子の回転角を制御する第２の回転子制御部と、該偏光子からの該偏光信号を電気信号に変換する光検出部と、該変調信号と該電気信号との位相差が同相若しくは逆相であるか、又は該電気信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍であるか否かを判定する位相比較部と、該位相差が同相若しくは逆相であるときのみ該検出信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍になるように、該位相比較部の判定結果に基づき該第１の回転子の回転角を指定する該制御信号を出力する第１の回転子制御部と、で構成することが可能である。
【００５１】
この偏波補正器の基本的構成は、図1(1)に示した偏波補正器100と同様でありが、回転子11からの光波を分岐する分岐部12と偏光子13との間に第２の回転子が挿入されていることと、変調部17が無く制御信号（回転角指定信号）72を変調信号70で変調する代わりに、該第２の回転子に入力される光波の偏光面を変調信号70で変調することが異なっている。
【００５２】
この動作原理は、図1(1)に示した偏波補正器100と同様であり、光検出部14は、変調信号70で変調された光波を電気信号に変換する。この電気信号（検出信号）73及び変調信号70に基づき第１の回転子を制御する。従って、本偏波補正器の出力光波は、図1(1)に示した偏波補正器100と異なり、変調信号によって変調されていない。
【００５３】
また、上記の実施例(2)において、該位相比較部が、該位相差が同相又は逆相であるとき、該電気信号の振幅の大きさを該判定信号に含めて通知し、該回転子制御部が該振幅の大きさに基づき該制御信号を出力してもよい。
すなわち、回転子制御部16は、該位相差が同相又は逆相であるとき、位相比較部15から通知された検出信号73の振幅の大きさに基づき制御信号（回転角指定信号）72を出力してもよい。
【００５４】
また、上記の実施例(2)において、さらに、該基準方位と異なる方位に設定された偏光面を有し、該偏光子を第１の偏光子としたとき、該分岐部から分岐した光波を入力する第２の偏光子を設け、該制御部を、該第１の偏光子からの該偏光信号を第１の電気信号に変換する第１の光検出部と、該第２の偏光子からの偏光信号を第２の電気信号に変換する第２の光検出部と、該第１及び第２の電気信号の差に基づき該回転子の回転角を指定する該制御信号を出力する回転子制御部とで構成することが可能である。
【００５５】
本偏波補正器が図1(1)に示した偏波補正器100と異なる点は、発振器10、位相比較部15、及び変調部17が無ことと、分岐部12、偏光子（第１の偏光子）13、及び光検出部（第１の光検出部）14と同様の構成で、回転子11からの光波を入力する第２の偏光子13及び第２の光検出部14をさらに有することと、回転子制御部16が、光検出部14からの検出信号73及び第２の光検出部からの第２の検出信号を入力し、その差に基づき回転子11を制御することである。従って、制御信号（回転角指定信号）72は、変調信号70で変調されていない。
【００５６】
この動作原理は、検出信号73と第２の検出信号との差が回転子11からの光波の偏光面と基準方位との角度によって変化することを利用して、回転子制御部16が、出力光波の偏光面を基準方位（又は、基準方位から一定の角度の方位）になるように回転子11の回転角を制御することである。
【００５７】
また、上記の偏波補正器は、入力光波の偏光面を制御信号で指定される角度だけ回転して出力する回転子と、該回転子の出力光波を入力する第１の1/4波長板と、該第１の1/4波長板の出力光波を入力する上記の実施例(1)、(2)の偏波補正器と、該偏波補正器の出力光波を分岐する分岐部と、該分岐部から分岐した光波を入力する第２の1/4波長板と、該基準方位に設定された偏光面を有し、該第２の1/4波長板の出力光波を入力する偏光子と、該偏光子からの偏光信号に基づき、該入力光波を該基準方位の偏光面を有する直線偏光に変換する指示を与える該制御信号を出力する制御部とで構成することもできる。
【００５８】
すなわち、偏光子は、上記の偏波補正器と同じ基準方位に設定されている。入力光波が直線偏光である場合、この光波は第１の1/4波長板で円偏光に変換され、上記の偏波補正器で変換されずに通過し、第２の1/4波長板で直線偏光に戻される。
【００５９】
この直線偏光の方位は、1/4波長板を２回通過したため入力光波の方位と90°の差がある。制御部は、この90°の差と偏光子からの偏光信号に基づき、入力光波の偏光面を基準方位にするように回転子に制御信号を与える。
入力光波が円偏光である場合、入力光波は、1/4波長板で直線偏光に偏光され、上記の本発明の偏波補正器で基準方位の偏光面に変換される。なお、入力光波が楕円偏光である場合の説明は省略する。
【００６０】
これにより、入力光波は、基準方位の偏光面を有する直線偏光に変換されることになる。
また、上記の実施例(1)、(2)において、該制御部を、変調信号を出力する発振器と、該偏光子からの該偏光信号を電気信号に変換する光検出部と、該変調信号と該電気信号との位相差が同相若しくは逆相であるか、又は該電気信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍であるか否かを判定する位相比較部と、該位相差が同相若しくは逆相であるときのみ該検出信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍になるように、該位相比較部の判定結果に基づき回転角を指定する該制御信号を出力する回転子制御部とで構成することが可能である。
【００６１】
図３は、本発明の実施例(3)を示している。この実施例(3)では、実施例(1)、(2)で示した偏波補正器100とは別の偏波補正器100を示している。この偏波補正器100は、図２に示した偏波補正器100の前段に回転子21及び1/4波長板28を縦続接続し、回転子21に光波60を入力している。
【００６２】
回転子11の後段に配置された分岐部22は、光波51を分岐した光波51_4を出力している。なお、光波51を分岐する分岐部22は、回転子11の直後又は分岐部22の後のいずれに配置してもよい。1/4波長板29は、光波51_4を入力して偏光子23に与える。
【００６３】
発振器20、偏光子23、光検出部24、位相比較部25、及び回転子制御部26の構成及び動作は、図２に示した発振器10、偏光子13、光検出部14、位相比較部15、及び回転子制御部16と同様である。
すなわち、光検出部24が検出した検出信号（電気信号）83及び発振器20からの変調信号70に基づいて生成した回転角指定信号82で回転子21を通過する光波60の回転角を制御する。
【００６４】
図４は、図３に示した偏波補正器100の動作波形例を示しており、同図(1)及び(2)は、それぞれ、偏波面がxz面に対して45°傾いた直線偏光及び円偏光が入力された場合の動作を示している。なお、同図において、z軸は、光の進行方向を示し、x軸は1/4波長板28，29の固有偏光軸方向を示し、xz面は偏光子13，23の偏光面の方位を示している。
【００６５】
入力光波 60 が直線偏光の場合
同図(1)の上段において、回転子21は、未制御状態であるので入力された光波60をそのまま光波61として出力する。この光波61を1/4波長板28は、円偏光の光波50に変換して出力する。回転子11は、最初は未制御状態であるので入力された光波50をそのまま光波51として出力する。
【００６６】
このとき、光検出部14は、偏光子13を経由して受信した円偏光の光波52を受信し、振幅の上下限を高速で変動する検出信号73を出力する。この検出信号73から位相比較部15は、変調信号70と同相或いは逆相の信号、又は変調信号70の周波数の２倍の周波数信号を検出しない。従って、回転子制御部16は、回転子11の光波の回転角制御を行わない。
【００６７】
1/4波長板29は、分岐部12，22を経由して受信した円偏光の光波51_4を直線偏波の光波62に変換して偏光子23に与え、偏光子23は、光波62の内のxz面方位の成分の光波63を光検出部24に与える。
光検出部24は、光波63を電気信号に変換した検出信号83を位相比較部25に与え、位相比較部25は、変調信号80と逆相の信号を検出したことを示す判定信号81を出力する。判定信号71を受信した回転子制御部16は、-45°の回転を指定する回転角指定信号72を回転子21に与える。
【００６８】
同図の下段において、回転子21は、入力光波60をxz面との傾きが０°の直線偏光の光波61に変換する。従って、1/4波長板28は、光波61を同じ光波50を出力する。
この結果、分岐部12、偏光子13、光検出部14、位相比較部15、及び回転子制御部16のループは、入力光波60の偏光面に変動が無い限りこの制御状態を保持（ロック）する。
【００６９】
また、光波51の分岐光を分岐部22から与えられた1/4波長板29は、そのままの偏光の光波62を出力する。この結果、分岐部22、1/4波長板29、偏光子23、光検出部24、位相比較部25、及び回転子制御部26のループは、現在の回転角指定信号82を保持（ロック）する。
【００７０】
入力光波 60 が円偏光の場合
同図(2)の上段において、回転子21は、最初は未制御状態であるので入力された光波60をそのまま光波61として出力する。この光波61を1/4波長板28は、直線偏光の光波50に変換して出力する。回転子11は、未制御状態であるので入力された光波50をそのまま光波51として出力する。
【００７１】
光検出部14は、偏光子13を経由して受信した直線偏光の光波52を受信して検出信号73を出力する。この検出信号73から位相比較部15は、変調信号70と同相の信号を検出し、同相の信号を検出したことを示す判定信号71を出力する。判定信号71を受信した回転子制御部16は、+45°の回転を指定する回転角指定信号72を回転子11に与える。
【００７２】
同図の下段において、回転子11は、入力光波50をxz面との傾きが０°の直線偏光の光波51に変換する。この結果、分岐部12、偏光子13、光検出部14、位相比較部15、及び回転子制御部16のループは、入力光波60の偏光面に変動が無い限りこの制御状態を保持（ロック）する。
【００７３】
また、光波51の分岐光51_4を分岐部22から与えられた1/4波長板29は、そのままの偏光の光波62を出力する。この結果、分岐部22、1/4波長板29、偏光子23、光検出部24、位相比較部25、及び回転子制御部26のループは、現在の回転角指定信号82を維持（ロック）する。
【００７４】
入力光波 60 が楕円偏光の場合
楕円偏光の光波の長軸が、x軸に対して傾いている場合、回転子21が、その長軸をx軸に合わせように光波の偏光面を回転し、この楕円偏光の光波を1/4波長板28が、x軸と傾いた偏光面を有する直線偏光に変換する。
【００７５】
この直線偏光を回転子11が、x軸と一致する偏光面を有する直線偏光に変換する。
また、上記の実施例(3)において、該回転子を第２の回転子としたとき、該分岐部と該偏光子との間に挿入された第３の回転子を設け、該制御部を、変調信号を出力する発振器と、該変調信号で該第３の回転子の回転角を制御する第３の回転子制御部と、該偏光子からの該偏光信号を電気信号に変換する光検出部と、該変調信号と該電気信号との位相差が同相若しくは逆相であるか、又は該電気信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍であるか否かを判定する位相比較部と、該位相差が同相若しくは逆相であるときのみ該検出信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍になるように、該位相比較部の判定結果に基づき該第２の回転子の回転角を指定する該制御信号を出力する第２の回転子制御部とで構成することが可能である。
【００７６】
すなわち、第３の回転子を分岐部と1/4波長板との間、又は1/4波長板と偏光子の間に挿入する。第２の回転子制御部は、第３の回転子で変調信号で変調された光波に基づき第２の回転子を制御してもよい。この制御の原理は上述した。
なお、上記の本発明の偏波補正器に含まれる回転子を第１として、各回転子を第２及び第３を決めている。
【００７７】
また、上記の実施例(3)において、さらに、該偏光子を第１の偏光子としたとき、該基準方位と異なる方位に設定された偏光面を有し、該1/4波長板からの光波を入力する第２の偏光子を設け、該制御部を、該第１の偏光子からの該偏光信号を第１の電気信号に変換する第１の光検出部と、該第２の偏光子からの偏光信号を第２の電気信号に変換する第２の光検出部と、該第１及び第２の電気信号の差に基づき該回転子の回転角を指定する該制御信号を出力する回転子制御部とで構成することが可能である。
【００７８】
また、上記の実施例(1)〜(3)において、該制御部を、該偏光信号を電気信号に変換する光/電変換部、及びこの電気信号に基づき該制御信号を出力する電気回路のみで構成することが可能である。すなわち、制御部は、機械的な制御回路を含まないで構成することが可能である。
【００７９】
また、本発明に係る波長分割多重装置は、上記の実施例(1)〜(3)による複数の偏波補正器と、該偏波補正器からの直線偏光の光波を合波する合波器とを備え、該偏波補正器と該合波器とを隣接する該光波同士の偏光面を一致させないように接続することができる。
【００８０】
すなわち、例えば、実施例(3)の偏波補正器が、直線偏光、楕円偏光、又は円偏光の光波を所定の方位の偏光面に設定された直線偏光の光波に変換して出力する。偏波補正器と合波器接続部とは、直線偏光の光波の内で波長が隣接する光波同士の偏光面が一致しないように接続された構成になっている。
【００８１】
これによれば、偏波補正器に入力された直線偏光、円偏光、又は楕円偏光の光波は、波長が隣接する光波の偏光面を一致しないように合波することが容易になる。
また、上記の波長分割多重装置は、該偏波補正器と該合波器との間に、隣接する該光波同士の偏光面を一致しないように接続する機構を有する接続部を設けることができる。
【００８２】
すなわち、接続部を、隣接する光波同士の偏光面が一致しないように、偏波補正器と合波器とを接続する構成にすることも可能である。
なお、上記の波長分割多重装置において、隣接する該出力光波同士の偏光面を直交するように接続してもよい。
【００８３】
さらに、本発明に係る波長分割多重光送信装置を、出力波長の異なる複数の光送信器と、該光送信器の出力光波を入力する上記の波長分割多重装置とで構成することが可能である。
図５は、本発明の実施例(4)を示している。この実施例(4)では、上記の実施例(1)〜(3)の偏波補正器100_1〜100_nを含む波長分割多重装置150を用いた波長分割多重光送信装置200を示している。
【００８４】
光送信装置200が、図９に示した従来の光送信装置202と基本的に異なる点は、光アンプ34_1〜34_n（以後、符号34で総称する。）と合波器35との間に、それぞれ、偏波補正器100_1〜100_n（以後、符号100で総称することがある。）が挿入されていることである。
【００８５】
波長分割多重装置150は、偏波補正器100、接続部37_1〜37_n（以後、符号100で総称する。）、及び合波器35で構成され、接続部37は、偏波補正器100と合波器35とを、周波数が隣接する光波の偏光面同士が直交するように接続する。
なお、この接続部37は、必ずしもコネクタである必要はなく、予め偏波補正器100からの周波数が隣接する光波の偏光面同士が直交するように偏波補正器100と合波器35とを一体で構成してもよい。
【００８６】
これによれば、偏波補正器100が、偏光光アンプ34からの直線偏光、楕円偏光、又は円偏光の光波を、所定の偏光面を有する直線偏光の変換しているので、容易に、周波数が隣接する光波の偏光面同士が直交することができる。
図６は、本発明の実施例(5)を示している。この実施例(5)では、実施例(4)の波長分割多重光送信装置200を用いた光伝送装置を示している。この光伝送装置では、波長分割多重光波信号が、光送信装置200から光受信装置300へ、伝送路400に含まれる中継増幅器500_1，500_2を経由して伝送されている。
【００８７】
これにより、伝送路400において、(1)信号間のクロストーク、特に信号変調時に発生したスペクトル広がりに起因する信号間のコヒーレントクロストークによる伝送ペナルティを低減すること、及び(2)光ファイバの非線形効果に起因する伝送ペナルティを低減することが可能になる。
【００８８】
（付記１）
入力光波を、制御信号で指定された角度だけ回転して出力する回転子と、
基準方位に設定された偏光面を有し、該出力光波を入力する偏光子と、
該偏光子からの偏光信号に基づき、該入力光波の偏光面を該基準方位にする指示を与える該制御信号を出力する制御部と、
を有することを特徴とした偏波補正器。
【００８９】
（付記２）上記の付記１において、
該制御部が、変調信号を出力する発振器と、該偏光子からの該偏光信号を電気信号に変換する光検出部と、該変調信号と該電気信号との位相差が同相若しくは逆相であるか、又は該電気信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍であるか否かを判定する位相比較部と、該位相差が同相若しくは逆相であるときのみ該電気信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍になるように、該位相比較部の判定結果に基づき回転角を指定する該制御信号を出力する回転子制御部と、該変調信号で該制御信号を変調する変調部と、で構成されていることを特徴とした偏波補正器。
【００９０】
（付記３）上記の付記１において、
該回転子からの出力光波を分岐して該偏光子に与える分岐部を有することを特徴とした偏波補正器。
（付記４）上記の付記１において、
該偏光子からの出力光波を分岐して該光検出部に与える分岐部を有することを特徴とした偏波補正器。
【００９１】
（付記５）上記の付記３において、
該回転子を第１の回転子としたとき、該分岐部から分岐した光波を受信して該偏光子に与える第２の回転子を有し、
該制御部が、変調信号を出力する発振器と、該変調信号で該第２の回転子の回転角を制御する第２の回転子制御部と、該偏光子からの該偏光信号を電気信号に変換する光検出部と、該変調信号と該電気信号との位相差が同相若しくは逆相であるか、又は該電気信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍であるか否かを判定する位相比較部と、該位相差が同相若しくは逆相であるときのみ該検出信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍になるように、該位相比較部の判定結果に基づき該第１の回転子の回転角を指定する該制御信号を出力する第１の回転子制御部と、で構成されていることを特徴とした偏波補正器。
【００９２】
（付記６）上記の付記２又は５において、
該位相比較部が、該位相差が同相又は逆相であるとき、該電気信号の振幅の大きさを該判定信号に含めて該回転子制御部に通知し、該回転子制御部が該振幅の大きさに基づき該制御信号を出力することを特徴とした偏波補正器。
【００９３】
（付記７）上記の付記３において、
さらに、該基準方位と異なる方位に設定された偏光面を有し、該偏光子を第１の偏光子としたとき、該分岐部から分岐した光波を入力する第２の偏光子を有し、該制御部が、該第１の偏光子からの該偏光信号を第１の電気信号に変換する第１の光検出部と、該第２の偏光子からの偏光信号を第２の電気信号に変換する第２の光検出部と、該第１及び第２の電気信号の差に基づき該回転子の回転角を指定する該制御信号を出力する回転子制御部と、を有することを特徴とした偏波補正器。
【００９４】
（付記８）
入力光波の偏光面を制御信号で指定される角度だけ回転して出力する回転子と、
該回転子の出力光波を入力する第１の1/4波長板と、
該第１の1/4波長板の出力光波を入力する付記１に係る偏波補正器と、
該偏波補正器の出力光波を分岐する分岐部と、
該分岐部から分岐した光波を入力する第２の1/4波長板と、
該基準方位に設定された偏光面を有し、該第２の1/4波長板の出力光波を入力する偏光子と、
該偏光子からの偏光信号に基づき、該入力光波を該基準方位の偏光面を有する直線偏光に偏波補正する指示を与える該制御信号を出力する制御部と、
を有することを特徴とした偏波補正器。
【００９５】
（付記９）上記の付記８において、
該制御部が、変調信号を出力する発振器と、該偏光子からの該偏光信号を電気信号に変換する光検出部と、該変調信号と該電気信号との位相差が同相若しくは逆相であるか、又は該電気信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍であるか否かを判定する位相比較部と、該位相差が同相若しくは逆相であるときのみ該検出信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍になるように、該位相比較部の判定結果に基づき回転角を指定する該制御信号を出力する回転子制御部とで構成されていることを特徴とした偏波補正器。
【００９６】
（付記１０）上記の付記８において、
該回転子を第２の回転子としたとき、該分岐部と該偏光子との間に挿入された第３の回転子を有し、該制御部が、変調信号を出力する発振器と、該変調信号で該第３の回転子の回転角を制御する第３の回転子制御部と、該偏光子からの該偏光信号を電気信号に変換する光検出部と、該変調信号と該電気信号との位相差が同相若しくは逆相であるか、又は該電気信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍であるか否かを判定する位相比較部と、該位相差が同相若しくは逆相であるときのみ該検出信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍になるように、該位相比較部の判定結果に基づき該第２の回転子の回転角を指定する該制御信号を出力する第２の回転子制御部と、で構成されていることを特徴とした偏波補正器。
【００９７】
（付記１１）上記の付記８において、
さらに、該偏光子を第１の偏光子としたとき、該基準方位と異なる方位に設定された偏光面を有し、該1/4波長板からの光波を入力する第２の偏光子を有し、該制御部が、該第１の偏光子からの該偏光信号を第１の電気信号に変換する第１の光検出部と、該第２の偏光子からの偏光信号を第２の電気信号に変換する第２の光検出部と、該第１及び第２の電気信号の差に基づき該回転子の回転角を指定する該制御信号を出力する回転子制御部と、を有することを特徴とした偏波補正器。
【００９８】
（付記１２）上記の付記１において、
該制御部が、該偏光信号を電気信号に変換する光/電変換部、及びこの電気信号に基づき該制御信号を出力する電気回路のみで構成されていることを特徴とした偏波補正器。
【００９９】
（付記１３）
上記の付記２、又は付記８のいずれかに係る複数の偏波補正器と、
該偏波補正器からの直線偏光の光波を合波する合波器と、を有し、
該偏波補正器と該合波器とが隣接する該光波同士の偏光面を一致させないように接続されていることを特徴とした波長分割多重装置。
【０１００】
（付記１４）上記の付記１３において、
該偏波補正器と該合波器との間に、隣接する該光波同士の偏光面を一致しないように接続する機構を有する接続部を設けたことを特徴とした波長分割多重装置。
【０１０１】
（付記１５）上記の付記１３において、
該隣接する該出力光波同士の偏光面を直交するように接続することを特徴とした波長分割多重装置。
（付記１６）
出力波長の異なる複数の光送信器と、
該光送信器の出力光波を入力する付記１３又は１４に係る波長分割多重装置と、
で構成されていることを特徴とした波長分割多重光送信装置。
【０１０２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る偏波補正器によれば、制御部が、入力光波の偏光面を基準偏光子の偏光面の方位になるように回転子を制御するように構成したので、直線偏光の光波を所定の方位の偏光面を有する直線偏光に偏波補正することが可能になる。
【０１０３】
また、制御部が、入力光波を回転子及び第１の1/4波長板を介して入力した上記の本発明の偏波補正器からの出力光波を、第２の1/4波長板及び該基準方位に設定された偏光面を有する偏光子を経由して受信し、偏光信号に基づき、該入力光波を該基準方位の偏光面を有する直線偏光に偏波補正するように構成すれば、直線偏光、円偏光、又は楕円偏光の光波を所定の方位の偏光面を有する直線偏光に偏波補正することが可能になる。
【０１０４】
また、波長分割多重装置を、本発明の複数の偏波補正器と合波器とを波長が隣接する光波同士の偏光面を一致させないように、また、好ましくは直交するように、直接又はコネクタで接続して構成したので、(1)信号間のクロストーク、特に信号変調時のスペクトル広がりに起因する信号間のコヒーレントクロストークの問題、及び(2)光ファイバの非線形効果に起因する波長間クロストークの問題を解決することができる。
【０１０５】
さらに、本発明の波長分割多重装置に波長の異なる光波を送出する複数の光送信器を接続することで波長分割多重光送信装置を構成し、隣り合う波長の出力光波を直交させることが容易になる。これにより、上記のクロストークによる波形劣化が伝送路で生じ難くなり、経済的な伝送路の設計が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の偏波補正器に係る本発明の実施例(1)を示したブロック図である。
【図２】本発明の偏波補正器に係る本発明の実施例(2)を示したブロック図である。
【図３】本発明の偏波補正器に係る本発明の実施例(3)を示したブロック図である。
【図４】本発明に係る偏波補正器の実施例(3)における動作波形を示した図である。
【図５】本発明の偏波補正器を用いた波長分割多重装置及び波長分割多重光送信装置に係る本発明の実施例(4)を示したブロック図ある。
【図６】本発明の偏波補正器を用いた波長分割多重光送信装置に係る本発明の実施例(5)を示したブロック図ある。
【図７】一般的な光アイソレータを示したブロック図ある。
【図８】従来の波長分割多重光送信装置例(1)を示したブロック図ある。
【図９】従来の波長分割多重光送信装置例(2)を示したブロック図ある。
【符号の説明】
100，100_1〜100_n 偏波補正器 150 波長分割多重装置
200〜202 波長分割多重光送信装置
300 波長分割多重光受信装置
400 伝送路 500_1，500_2 中継増幅器
10，20 発振器 11，21 回転子
12，22 分岐部 13，23 偏光子
14，24 光検出部 15，25 位相比較部
16，26 回転子制御部 17，27 変調部
28，29 1/4波長板 30，30_1〜30_n 光送信器
31，31_1〜31_n，34，34_1〜34_n，38 光アンプ
32，32_1〜32_n，32'，32'_1〜32'_n 光ファイバ、偏波保持ファイバ
33，33_1〜33_n 分散補償ファイバ 35 合波器
36 光ファイバ 37，37_1〜37_n 接続部
50，51，51_１〜51_4，52，53，53_1，53_2，60，61，62，63 光波
70，80 変調信号 71，81 判定信号
72，82 回転角指定信号、制御信号 73，83 検出信号
90 光アイソレータ 91 偏光子
92 磁気光学回転子 93 検光子
図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
Claims (4)
- 入力光波を、制御信号で指定された角度だけ回転して出力する回転子と、
基準方位に設定された偏光面を有し、該出力光波を入力する偏光子と、
該偏光子からの偏光信号に基づき、該入力光波の偏光面を該基準方位にする指示を与える該制御信号を出力する制御部と、
を有し、該制御部が、変調信号を出力する発振器と、該偏光子からの該偏光信号を電気
信号に変換する光検出部と、該変調信号と該電気信号との位相差が同相若しくは逆相であるか、又は該電気信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍であるか否かを判定する位相比較部と、該位相差が同相若しくは逆相であるときのみ該電気信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍になるように、該位相比較部の判定結果に基づき回転角を指定する該制御信号を出力する回転子制御部と、該変調信号で該制御信号を変調する変調部と、で構成されていることを特徴とした偏波補正器。 - 入力光波の偏光面を制御信号で指定される角度だけ回転して出力する回転子と、
該回転子の出力光波を入力する第１の1/4波長板と、
該第１の1/4波長板の出力光波を入力する請求項１に記載の偏波補正器と、
該偏波補正器の出力光波を分岐する分岐部と、
該分岐部から分岐した光波を入力する第２の1/4波長板と、
該基準方位に設定された偏光面を有し、該第２の1/4波長板の出力光波を入力する偏光子と、
該偏光子からの偏光信号に基づき、該入力光波を該基準方位の偏光面を有する直線偏光に偏波補正する指示を与える該制御信号を出力する制御部と、
を有することを特徴とした偏波補正器。 - 請求項２において、
該制御部が、変調信号を出力する発振器と、該偏光子からの該偏光信号を電気信号に変換する光検出部と、該変調信号と該電気信号との位相差が同相若しくは逆相であるか、又は該電気信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍であるか否かを判定する位相比較部と、該位相差が同相若しくは逆相であるときのみ該検出信号の周波数が該変調信号の周波数の２倍になるように、該位相比較部の判定結果に基づき回転角を指定する該制御信号を出力する回転子制御部とで構成されていることを特徴とした偏波補正器。 - 請求項１又は２に記載の複数の偏波補正器と、
該偏波補正器からの直線偏光の光波を合波する合波器と、を有し、
該偏波補正器と該合波器とが隣接する該光波同士の偏光面を一致させないように接続されていることを特徴とした波長分割多重装置。
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