JP5542546B2

JP5542546B2 - 偏波多重差動位相変調光伝送システムにおける受信装置

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Publication number: JP5542546B2
Application number: JP2010148002A
Authority: JP
Inventors: 光師福徳; 恭井上
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2010-06-29
Filing date: 2010-06-29
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2030-06-29
Also published as: JP2012015634A

Description

本発明は、２つの偏波多重された差動位相変調信号を伝送する偏波多重差動位相変調光伝送システムにおける受信装置に関する。

光ファイバ伝送技術は、長距離大容量信号伝送を実現するシステムとして広く一般に普及しており、さらなる高性能化を目指して研究が進められている。光伝送にもいくつかの変復調方式があるが、中でも隣接する時間スロットの光の位相差によりビット情報を伝達する差動位相変復調方式は、従来の光強度変調変復調方式に比べて、受信感度が高く、ファイバ中の光非線形現象による信号劣化を受けにくい、多値化による伝送容量の拡大が可能、などの利点を有している。また、ホモダイン受信位相変復調方式に比べると、局発光が不要なためシステム構成が簡便という利点がある。

ところで、伝送容量を拡大する手法としては、上述の多値伝送とともに、偏波多重伝送が知られている。光は横波の電磁波であり、光電場は進行方向に対し垂直平面上を振動しながら伝播する。したがって、振動方向の自由度は２つあり（例えば、z軸方向伝播に対して、ｘ軸方向とｙ軸方向）、それぞれの振動成分を搬送波に用いて信号伝送すれば、伝送容量を２倍にすることができる。このように、２つの偏波状態を利用して多重伝送を行う方式を偏波多重という。

これまで、差動位相変復調方式と偏波多重方式を組み合わる研究がいくつかなされている（例えば、非特許文献１参照）。図１は、そのような伝送系の基本構成図である。送信装置には２つの独立した差動位相変調信号光発生器が備えられ、それぞれから出力される信号光が互いに直交する偏波状態で合波されてファイバ伝送路へと送出される。受信装置では、２つの偏波成分が偏波ビームスプリッタPBSにより分波され、それぞれを復調する差動位相変調信号光受信器に入力される。ここで、一般にファイバ伝送路では伝送光の偏波状態が変化するため、PBSの前段には２つの信号光が混信することなく分離される偏波状態に変換するための偏波制御器が備えられている。

B. Milivojevic, A. Fauzi Abas, A. Hidayat, S. Bhandare, D. Sandel, R. No_e, M. Guy, M. Lapointe, "160Gbit/s, 1.6bit/s/Hz RZ-DQPSK Polarization-Multiplexed Transmission over 230km Fiber with TDC", Proc. 30th European Conference on Optical Communication (ECOC) 2004, September 5-9, 2004, Stockholm, Sweden, paper We1.5.5.

上述のように、これまでの偏波多重差動位相変復調伝送システムでは、受信装置において偏波制御器が用いられる。偏波制御器では、受信光の偏波状態をモニターし、それに基づいて波長板などにより受信光の偏波状態を制御する。この際、ファイバ伝送による偏波状態変化は時間的に変動し、その変動範囲には際限がない。このような偏波変動を追尾して随時制御するのは容易ではなく、偏波多重差動位相変復調伝送システムを実装する際の課題となっている。

そこで本発明は、偏波多重された差動位相変調信号光を、偏波制御することなく偏波分離する受信装置を提供することを目的とする。

本発明の受信装置は、
２つの偏波多重された差動位相変調信号を伝送する偏波多重差動位相変調光伝送システムにおける受信装置であって、
受信した信号光を２つの直交する直線偏波成分E_X及びE_Yに分離する偏波分離手段と、
信号光成分E_Xと、１ビットスロット分の遅延時間τを与えた信号光成分E_Xとを合波及び差動合成し、また、信号光成分E_Xと、遅延時間τ及び伝搬位相差π/2を与えた信号光成分E_Xとを合波及び差動合成することで、時間tの関数として複素数S _XX =E_X(t)E_X(t-τ)^*を生成する第１の差動位相復調手段と、
信号光成分E_Yと、遅延時間τを与えた信号光成分E_Yとを合波及び差動合成し、また、信号光成分E_Yと、遅延時間τ及び伝搬位相差π/2を与えた信号光成分E_Yとを合波及び差動合成することで、複素数S _YY =E_Y(t)E_Y(t-τ)^*を生成する第２の差動位相復調手段と、
信号光成分E_Xと、偏波方向を90度回転させ、遅延時間τを与えた信号光成分E_Yとを合波及び差動合成し、また、信号光成分E_Xと、偏波方向を90度回転させ、遅延時間τ及び伝搬位相差π/2を与えた信号光成分E_Yとを合波及び差動合成することで、複素数S _XY =E_X(t)E_Y(t-τ)^*を生成する第１の信号処理手段と、
遅延時間τを与えた信号光成分E_Xと、偏波方向を90度回転させた信号光成分E_Yとを合波及び差動合成し、また、遅延時間τ及び伝搬位相差π/2を与えた信号光成分E_Xと、偏波方向を90度回転させた信号光成分E_Yとを合波及び差動合成することで、複素数S _YX =E_Y(t)E_X(t-τ)^*を生成する第２の信号処理手段と、
前記複素数S _XX =E_X(t)E_X(t-τ)^*、前記複素数S _YY =E_Y(t)E_Y(t-τ)^*、前記複素数S _XY =E_X(t)E_Y(t-τ)^*及び前記複素数S _YX =E_Y(t)E_X(t-τ)^*から、光強度を変えないという前提で、偏波状態変化を表すパラメータ

を用いて、以下の式

に従って、伝送前の差動位相変調信号E _x (t)E _x (t-τ) ^* 及びE _y (t)E _y (t-τ) ^*を算出する第３の信号処理手段と、
を有することを特徴とする。

本発明によれば、受信装置において、偏波多重された差動位相変調信号光を、偏波制御することなく偏波分離された信号を得ることが可能になる。

従来の偏波多重差動位相変調光伝送システムを示す図本発明の実施例で用いる差動位相復調器の構成図本発明の実施例に係る受信装置の構成図

以下、本発明の実施例について詳細に説明する。

本発明の実施例では、２つの独立な差動位相変調信号を直交する偏波状態で偏波多重して送受信する偏波多重差動位相変調光伝送システムにおいて、偏波多重された差動位相変調信号を受信する受信装置について説明する。

本実施例では、デジタル信号処理を用いて受信信号光の隣接スロットの光電場の乗算値を得る差動位相復調器を基本構成要素としている。この差動位相復調器の基本構成回路について説明する。

図２は、本発明の実施例で用いる差動位相復調器の構成図である。差動位相復調器は、入力信号光を２分岐する光分岐器（１００）と、遅延干渉計1（１０１）と、遅延干渉計2（１０６）と、遅延干渉計1（１０１）の出力端子に接続された光検出器11及び12（１１１及び１１２）と、光検出器11及び12（１１１及び１１２）からの出力を差動合成する差動合成器（１１３）と、差動合成器（１１３）からの出力をデジタル信号に変換するADコンバータ（１１４）と、遅延干渉計2（１０６）の出力端子に接続された光検出器21及び22（１２１及び１２２）と、光検出器21及び22（１２１及び１２２）からの出力を差動合成する差動合成器（１２３）と、差動合成器（１２３）からの出力をデジタル信号に変換するADコンバータ（１２４）と、ADコンバータ（１１４及び１２４）からの出力が入力される信号処理回路（１３０）とを有する。

遅延干渉計1（１０１）は、光分岐器（１００）により分岐された一方の信号光を２つの経路に２分岐する光分岐器（１０２）と、光分岐器（１０２）により分岐された２つの経路の間に入力信号の１ビットスロット時間に等しい時間差（すなわち、１ビットに対応する遅延時間）を与える時間遅延手段（１０３）と、光分岐器（１０２）により分岐された２つの経路の間の伝搬位相差を0とする位相設定手段（１０４）と、２×２の入出力端子のうち各入出力端子に２つの経路のそれぞれが接続された光合波器（光カップラ）（１０５）とを有する。

遅延干渉計2（１０６）は、光分岐器（１００）により分岐された他方の信号光を２つの経路に２分岐する光分岐器（１０７）と、光分岐器（１０７）により分岐された２つの経路の間に入力信号の１ビットスロット時間に等しい時間差を与える時間遅延手段（１０８）と、光分岐器（１０７）により分岐された２つの経路の間の伝搬位相差をπ/2とする位相設定手段（１０９）と、２×２の入出力端子のうち各入力端子に２つの経路のそれぞれが接続された光合波器（光カップラ）（１１０）とを有する。

なお、図２では時間遅延手段（１０３及び１０８）の後に位相設定手段（１０４及び１０９）が存在するが、これらの順序は逆になってもよい。

まず、入力光は光分岐器（１００）により２分岐され、それぞれが遅延干渉計1及び2（１０１及び１０６）と呼ばれる光回路に入力される。遅延干渉計1（１０１）では、信号光は光分岐器（１０２）により２分岐され、時間遅延手段（１０３）により一方の経路の信号光に1ビットスロット分の時間遅延τを与えた後、２入力２出力の光合波器（１０５）により再び合波される。遅延干渉計１（１０１）では、２つの経路の伝播位相差は、位相設定手段（１０４）により0であるように設定されている。遅延干渉計2（１０６）でも同様に、信号光は光分岐器（１０７）により２分岐され、時間遅延手段（１０８）により一方の経路の信号光に1ビットスロット分の時間遅延τを与えた後、２入力２出力の光合波器（１１０）により再び合波される。遅延干渉計2（１０６）では、２つの経路の伝播位相差は、位相設定手段（１０９）によりπ/2であるように設定されている。

光合波器（１０５）の出力端子にはそれぞれ光検出器（１１１及び１１２）が備えられ、出力光の光強度が電気信号に変換される。各干渉計出力段の２つの光検出器（１１１及び１１２）からの出力信号は差動合成器（１１３）により差動合成され、ADコンバータ（１１４）により、デジタル数値に変換される。光合波器（１１０）の出力端子にも同様に、それぞれ光検出器（１２１及び１２２）が備えられ、出力光の光強度が電気信号に変換される。各干渉計出力段の２つの光検出器（１２１及び１２２）からの出力信号は差動合成器（１２３）により差動合成され、ADコンバータ（１２４）により、デジタル数値に変換される。そして、２つの差動合成信号は信号処理回路（１３０）に入力される。

以下、信号処理回路（１３０）からの出力信号について、式を用いて説明する。

まず、時間tの関数として、干渉計への入力光電場をE(t)で表す。光検出器11（１１１）、光検出器12（１１２）、光検出器21（１２１）、光検出器22（１２２）へ出力される光電場は、それぞれ次のように表される。

τは干渉計で一方の経路に与えられる遅延時間である。これらより、各光検出器からは次式で表される電気信号が出力される。

kは光強度から電気信号への変換係数、θは光電場Eの位相である。

各光検出器からの出力電気信号は差動合成される。上式より、差動合成器（１１３及び１２３）の差動合成出力は、それぞれ次のように表される。

S₁は遅延干渉計１の出力から得られる差動合成器（１１３）の差動合成出力信号、S₂は遅延干渉計２の出力から得られる差動合成器（１２３）の差動合成出力信号である。

差動合成出力信号はADコンバータ（１１４及び１２４）によりデジタル数値に変換された後、デジタル信号処理回路（１３０）に入力される。信号処理回路（１３０）では、ADコンバータ（１１４）からの出力値S₁を実数部とし、ADコンバータ（１２４）からの出力値S₂を虚数部とすることで、｛S₁、S₂｝から次の複素数Sを生成する。

この複素数の位相はθ(t)-θ(t-τ)となっている。これは、受信光の隣接時間スロットの位相差である。したがって、Sの位相を識別することにより、差動位相変調信号が復調できる。本実施例は、上記の構成及び動作原理により、E(t)E(t-τ)^*という複素数を生成する回路を基本構成要素とする。

次に、本発明の実施例に係る偏波多重差動位相変調光伝送システムについて説明する。本実施例の偏波多重差動位相変調光伝送システムの全体システム構成は図１のシステムと同様である。すなわち、送信装置では、２つの独立した差動位相変調信号光発生器からの出力信号光が互いに直交する偏波状態で多重され、ファイバ伝送路へと送出される（本実施例では、この直交する偏波状態の信号光電場を｛E_x, E_y｝と表す）。受信装置では、伝送されてきた信号光を２つの直交偏波成分に分離し、元の２つの信号光を復調する。但し、本実施例では、受信装置において２つの偏波成分の信号光を分離する構成及び動作原理が従来システムとは大きく異なる。

図３は、本発明の実施例における受信装置の基本構成図である。受信装置は、伝送されてきた信号光を２つの直交する直線偏波成分｛E_X, E_Y｝に分離する偏波分離手段（偏波ビームスプリッタPBS）（２００）と、偏波分離手段（２００）により偏波分離された一方の信号光成分E_Xを２つの経路に分岐する光分岐器（２０１）と、偏波分離手段（２００）により偏波分離された他方の信号光成分E_Yを２つの経路に分岐する光分岐器（２０２）と、光分岐器（２０２）により分岐された信号光成分E_Yの偏波状態を90度回転させる偏波状態設定手段（λ/2板）（２０３）と、光分岐器（２０１）の出力を２つの経路に分岐する光分岐器（２０４）と、偏波状態設定手段（２０３）の出力を２つの経路に分岐する光分岐器（２０５）と、光分岐器（２０４）により分岐された２つの経路の間に入力信号の１ビットスロット時間に等しい時間差を与える時間遅延手段（２０６）と、光分岐器（２０５）により分岐された２つの経路の間に入力信号の１ビットスロット時間に等しい時間差を与える時間遅延手段（２０７）と、光分岐器（２０４）の出力を２つの経路に分岐する光分岐器（２０８）と、時間遅延手段（２０６）の出力を２つの経路に分岐する光分岐器（２０９）と、時間遅延手段（２０７）の出力を２つの経路に分岐する光分岐器（２１０）と、光分岐器（２０５）の出力を２つの経路に分岐する光分岐器（２１１）と、光合波器CPL1（３１０）への２つの入力光の伝搬位相差が0であるように設定する位相設定手段（２１２）と、光合波器CPL2（３２０）への２つの入力光の伝搬位相差がπ/2であるように設定する位相設定手段（２１３）と、光合波器CPL3（３３０）への２つの入力光の伝搬位相差が0であるように設定する位相設定手段（２１４）と、光合波器CPL4（３４０）への２つの入力光の伝搬位相差がπ/2であるように設定する位相設定手段（２１５）とを有する。

更に、受信装置は、２×２の入出力端子のうち各入力端子に光分岐器（２０８）の出力と位相設定手段（２１２）の出力とがそれぞれ入力される光合波器CPL1（光カップラ）（３１０）と、２×２の入出力端子のうち各入力端子に光分岐器（２０８）の出力と位相設定手段（２１３）の出力とがそれぞれ入力される光合波器CPL2（光カップラ）（３２０）と、２×２の入出力端子のうち各入力端子に位相設定手段（２１４）の出力と光分岐器（２１１）の出力とがそれぞれ入力される光合波器CPL3（光カップラ）（３３０）と、２×２の入出力端子のうち各入力端子に位相設定手段（２１５）の出力と光分岐器（２１１）の出力とがそれぞれ入力される光合波器CPL4（光カップラ）（３４０）と、光合波器CPL1（３１０）の２つの出力端子にそれぞれ接続された光検出器c11及びc12（３１１及び３１２）と、光合波器CPL2（３２０）の２つの出力端子にそれぞれ接続された光検出器c21及びc22（３２１及び３２２）と、光合波器CPL3（３３０）の２つの出力端子にそれぞれ接続された光検出器c31及びc32（３３１及び３３２）と、光合波器CPL4（３４０）の２つの出力端子にそれぞれ接続された光検出器c41及びc42（３４１及び３４２）と、光検出器c11及びc12（３１１及び３１２）からの信号光を差動合成する差動合成器（３１３）と、光検出器c21及びc22（３２１及び３２２）からの信号光を差動合成する差動合成器（３２３）と、光検出器c31及びc32（３３１及び３３２）からの信号光を差動合成する差動合成器（３３３）と、光検出器c41及びc42（３４１及び３４２）からの信号光を差動合成する差動合成器（３４３）と、差動合成器（３１３、３２３、３３３及び３４３）からの出力をそれぞれデジタル信号に変換するADコンバータ（３１４、３２４、３３４及び３４４）と、ADコンバータ（３１４及び３２４）からの出力が入力される信号処理回路（３５０）と、ADコンバータ（３３４及び３４４）からの出力が入力される信号処理回路（３６０）とを有する。

更に、受信装置は、光分岐器（２０１）により分岐された信号光成分E_XからE_X(t)E_X (t-τ)^*である複素数を生成する差動位相復調器1（４１０）と、光分岐器（２０２）により分岐された信号光成分E_YからE_Y(t)E_Y (t-τ)^*である複素数を生成する差動位相復調器2（４２０）と、信号処理回路（３５０及び３６０）と差動位相復調器1及び2（４１０及び４２０）からの複素数が入力される信号処理回路（４３０）とを有する。

なお、図３の光分岐器（２０１、２０２、２０４、２０５、２０８、２０９、２１０及び２１１）、偏波状態設定手段（２０３）、時間遅延手段（２０６及び２０７）及び位相設定手段（２１２、２１３、２１４及び２１５）の順序は異なる順序で構成されてもよい。例えば、光分岐器（２０９）の前に時間遅延手段（２０６）が存在する代わりに、光分岐器（２０９）の後に２つの時間遅延手段が存在してもよい。異なる順序で構成された場合でも、光合波器CPL1（３１０）には、信号光成分E_Xと、偏波方向を90度回転させ、遅延時間τを与えた信号光成分E_Yとが入力され、光合波器CPL2（３２０）には、信号光成分E_Xと、偏波方向を90度回転させ、遅延時間τ及び伝搬位相差π/2を与えた信号光成分E_Yとが入力される。また、光合波器CPL3（３３０）には、遅延時間τを与えた信号光成分E_Xと、偏波方向を90度回転させた信号光成分E_Yとが入力され、光合波器CPL4（３４０）には、遅延時間τ及び伝搬位相差π/2を与えた信号光成分E_Xと、偏波方向を90度回転させた信号光成分E_Yとが入力される。

まず、入力光は、偏波ビームスプリッタPBS（２００）により、直交する２つの直線偏波成分｛E_X, E_Y｝に分離される。なお、ファイバ伝送中の偏波状態変化のため、一般には｛E_X, E_Y｝は送信偏波成分｛E_x, E_y｝が混合された状態となっている。偏波分離された信号光は、分岐を重ねた後、差動位相復調器1及び2（４１０及び４２０）または２入力２出力の光合波器CPL1〜CPL4（３１０、３２０、３３０及び３４０）に入力される。

差動位相復調器1及び2（４１０及び４２０）は、それぞれ図２に示す構成の回路であるとする。差動位相復調器１（４１０）には、分岐された光電場E_Xが入力される。前述の動作原理により、差動位相復調器１（４１０）からは、E_X(t)E_X(t-τ)^*という複素数が出力される。同様にして、差動位相復調器2（４２０）には光電場E_Yが入力され、これよりE_Y(t)E_Y(t-τ)^*という複素数が出力される。

光合波器CPL1（３１０）には、E_Xと、λ/2板（２０３）により偏波状態が90度回転され、かつ１ビットスロット時間τだけ時間遅延が与えられたE_Yが入力される。この光合波器CPL1（３１０）からの２つの出力光は、それぞれ

と表される。但し、表記の簡略化のため、光分岐による損失係数は省略した。光合波器CPL1（３１０）からの出力光の光強度は、それぞれ光検出器c11及びc12（３１１及び３１２）により電気信号に変換される。式(5)より、光検出器c11及びc12（３１１及び３１２）から出力される電気信号は次のように表される。

なお、E_Yの経路上に備えられた偏波状態を90度回転させるλ/2板（２０３）は、合波された光を上記のように干渉させるためのものである。すなわち、λ/2板（２０３）は、光合波器CPL1（３１０）への２つの入力光の偏波状態を同一に設定する。

光検出器c11及びc12（３１１及び３１２）からの出力信号は、差動合成器（３１３）により差動合成される。式(6)より、光検出器c11及びc12（３１１及び３１２）の差動合成出力は、

と表される。

光合波器CPL2（３２０）には、E_Xと、λ/2板（２０３）により偏波状態が90度回転され、かつ１ビットスロット時間τだけ時間遅延が与えられ、かつ位相がπ/2シフトしたE_Yが入力される。この光合波器CPL2（３２０）からの２つの出力光は、それぞれ

であり、その光強度から光検出器c21及びc22（３２１及び３２２）により変換された電気信号は

であり、そしてその差動合成器（３２３）による差動合成出力は

と表される。

光合波器CPL1（３１０）からの差動合成信号（式(7)）と光合波器CPL2（３２０）からの差動合成信号（式(10)）は、それぞれADコンバータ（３１４及び３２４）によりデジタル数値に変換された後、信号処理回路（３５０）に入力される。信号処理回路（３５０）は、｛S_c1、S_c2｝より次の複素数を生成する。

光合波器CPL3（３３０）には、１ビットスロット時間τだけ時間遅延が与えられたE_Xと、λ/2板（２０３）により偏波状態が90度回転されたE_Yが入力される。この光合波器CPL3（３３０）からの２つの出力光は

であり、その光強度から光検出器c31及びc32（３３１及び３３２）により変換された電気信号は

であり、そしてその差動合成器（３３３）による差動合成出力は

と表される。

光合波器CPL4（３４０）には、１ビットスロット時間τだけ時間遅延が与えられ、かつ位相がπ/2シフトしたE_Xと、λ/2板（２０３）により偏波状態が90度回転されたE_Yが入力される。この光合波器CPL4（３４０）からの２つの出力光は

であり、その光強度から光検出器c41及びc42（３４１及び３４２）により変換された電気信号は

であり、そしてその差動合成器（３４３）による差動合成出力は

と表される。

光合波器CPL3（３３０）からの差動合成信号と光合波器CPL4（３４０）からの差動合成信号は、それぞれADコンバータ（３３４及び３４４）によりデジタル数値に変換された後、信号処理回路（３６０）に入力される。信号処理回路（３６０）は、｛S_c3、S_c4｝より次の複素数を生成する。

以上をまとめると、差動合成信号を信号処理することにより、差動位相復調器1（４１０）より次の複素数S_XXが得られ、差動位相復調器2（４２０）より次の複素数S_YYが得られ、信号処理回路（３５０）より次の複素数S_XYが得られ、信号処理回路（３６０）より次の複素数S_YXが得られる。

但し、この後の説明を見やすくするために、各複素数を改めて｛S_XX, S_YY, S_XY, S_YX｝と表記した。また、係数kは各項に共通なので、簡略化のため省略した。

式(19)で表される各信号は、さらに信号処理回路（４３０）に入力される。この信号処理回路（４３０）では、送信されてきた直交偏波信号成分を分離する処理が行われる。以下、この信号処理方法についてさらに説明していく。

まずそのための準備として、ファイバ伝送による偏波状態変化について述べる。一般に、ファイバ伝送による偏波状態変化は次のように表わされる。

｛E_x, E_y｝はファイバ入力時の直交する直線偏波成分、｛E_X, E_Y｝はファイバ出力時の直交する直線偏波成分、｛a, b, c, d｝はファイバの状態に依存する複素数である。但し、ここでは偏波状態が関心事であるため、上記伝達行列では光強度は変えないものとする。このような条件下では、｛a, b, c, d｝間には、|a|²+|c|²=1、|b|²+|d|²=1、ab^*+cd^*=0という関係が成り立つ。さらにこの関係式より、上記伝達行列は、

と表すことができる。

式(20)の関係式を、前述の構成・手順で得られた４つの複素数（式(19)）に代入すると、次式が得られる。

上式において、｛S_XX, S_YY, S_XY, S_YX｝は受信光から得られる信号、｛E_x(t)E_x(t-τ)^*、E_x(t)E_y(t-τ)^*、E_y(t)E_x(t-τ)^*、E_y(t)E_y(t-τ)^*｝は送信光電場で決まる複素数である。このうち、E_x(t)E_x(t-τ)^*の位相は送信光のx成分の差動位相変調信号、E_y(t)E_y(t-τ)^*の位相は送信光のy成分の差動位相変調信号となっている。そこで、上記４つの連立方程式より｛E_x(t)E_x(t-τ)^*、E_y(t)E_y(t-τ)^*｝を解き出す。すると、次式が得られる。

さらに、式(21)で表される関係式を用いると、

上式は、受信光から得られた｛S_XX, S_YY, S_XY, S_YX｝を用いて偏波多重された元の信号成分｛E_x(t)E_x(t-τ)^*、E_y(t)E_y(t-τ)^*｝を抽出できることを示している。そこで、信号処理回路（４３０）では、式(24)の計算を行い、E_x(t)E_x(t-τ)^*及びE_y(t)E_y(t-τ)^*を得る。但し、計算にあたっては、ファイバ伝送による偏波状態変化を表わすパラメータ

が必要であり、これらは一般には未知である。これに対処するためには、パラメータ

を変えながらテストビットのビット誤り率を測定し、ビット誤り率が最小となるパラメータ

を見つければよい。こうすることにより、偏波分離された差動位相変調信号を得ることができる。

＜実施例の効果＞
以上説明したように、本発明の実施例によれば、２つの偏波多重された差動位相変調信号を伝送する偏波多重差動位相変調光伝送システムの受信装置において、偏波制御を行うことなく、偏波分離された信号を得ることができる。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は、上記の実施例に限定されることなく、特許請求の範囲内において、種々の変更・応用が可能である。

１００光分岐器
１０１、１０６遅延干渉計
１１１、１１２、１２１、１２２光検出器
１１３、１２３差動合成器
１１４、１２４ ADコンバータ
１３０信号処理回路
２００偏波分離手段
２０１、２０２、２０４、２０５、２０８、２０９、２１０、２１１光分岐器
２０３偏波状態設定手段
２０６、２０７時間遅延手段
２１２、２１３、２１４、２１５位相設定手段
３１０、３２０、３３０、３４０光合波器
３１１、３１２、３２１、３２２、３３１、３３２、３４１、３４２光検出器
３１３、３２３、３３３、３４３差動合成器
３１４、３２４、３３４、３４４ ADコンバータ
３５０、３６０信号処理回路
４１０、４２０差動位相復調器
４３０信号処理回路

Claims

２つの偏波多重された差動位相変調信号を伝送する偏波多重差動位相変調光伝送システムにおける受信装置であって、
受信した信号光を２つの直交する直線偏波成分E_X及びE_Yに分離する偏波分離手段と、
信号光成分E_Xと、１ビットスロット分の遅延時間τを与えた信号光成分E_Xとを合波及び差動合成し、また、信号光成分E_Xと、遅延時間τ及び伝搬位相差π/2を与えた信号光成分E_Xとを合波及び差動合成することで、時間tの関数として複素数S _XX =E_X(t)E_X(t-τ)^*を生成する第１の差動位相復調手段と、
信号光成分E_Yと、遅延時間τを与えた信号光成分E_Yとを合波及び差動合成し、また、信号光成分E_Yと、遅延時間τ及び伝搬位相差π/2を与えた信号光成分E_Yとを合波及び差動合成することで、複素数S _YY =E_Y(t)E_Y(t-τ)^*を生成する第２の差動位相復調手段と、
信号光成分E_Xと、偏波方向を90度回転させ、遅延時間τを与えた信号光成分E_Yとを合波及び差動合成し、また、信号光成分E_Xと、偏波方向を90度回転させ、遅延時間τ及び伝搬位相差π/2を与えた信号光成分E_Yとを合波及び差動合成することで、複素数S _XY =E_X(t)E_Y(t-τ)^*を生成する第１の信号処理手段と、
遅延時間τを与えた信号光成分E_Xと、偏波方向を90度回転させた信号光成分E_Yとを合波及び差動合成し、また、遅延時間τ及び伝搬位相差π/2を与えた信号光成分E_Xと、偏波方向を90度回転させた信号光成分E_Yとを合波及び差動合成することで、複素数S _YX =E_Y(t)E_X(t-τ)^*を生成する第２の信号処理手段と、
前記複素数S _XX =E_X(t)E_X(t-τ)^*、前記複素数S _YY =E_Y(t)E_Y(t-τ)^*、前記複素数S _XY =E_X(t)E_Y(t-τ)^*及び前記複素数S _YX =E_Y(t)E_X(t-τ)^*から、光強度を変えないという前提で、偏波状態変化を表すパラメータ

を用いて、以下の式

に従って、伝送前の差動位相変調信号E _x (t)E _x (t-τ) ^* 及びE _y (t)E _y (t-τ) ^*を算出する第３の信号処理手段と、
を有する受信装置。
前記第３の信号処理手段は、前記偏波状態変化を表すパラメータ

を変化させながらビット誤り率を測定し、当該ビット誤り率が最小となるパラメータを見つけることにより、前記伝送前の差動位相変調信号を算出する、請求項１に記載の受信装置。
前記第１の信号処理手段は、
２×２の入出力端子を有し、信号光成分E_Xと、偏波方向を90度回転させ、遅延時間τを与えた信号光成分E_Yとを合波する第１の光合波手段と、
２×２の入出力端子を有し、信号光成分E_Xと、偏波方向を90度回転させ、遅延時間τ及び伝搬位相差π/2を与えた信号光成分E_Yとを合波する第２の光合波手段と、
前記第１の光合波手段の２つの出力端子にそれぞれ接続された第１及び第２の光検出手段と、
前記第２の光合波手段の２つの出力端子にそれぞれ接続された第３及び第４の光検出手段と、
前記第１及び第２の光検出手段からの出力を差動合成する第１の差動合成手段と、
前記第３及び第４の光検出手段からの出力を差動合成する第２の差動合成手段と、
前記第１及び第２の差動合成手段からの出力をそれぞれデジタル信号に変換する第１及び第２の信号変換手段と、
前記第１及び第２の信号変換手段の出力から複素数S _XY =E_X(t)E_Y(t-τ)^*を生成する信号処理手段と、
を有し、
前記第２の信号処理手段は、
２×２の入出力端子を有し、遅延時間τを与えた信号光成分E_Xと、偏波方向を90度回転させた信号光成分E_Yとを合波する第３の光合波手段と、
２×２の入出力端子を有し、遅延時間τ及び伝搬位相差π/2を与えた信号光成分E_Xと、偏波方向を90度回転させた信号光成分E_Yとを合波する第４の光合波手段と、
前記第３の光合波手段の２つの出力端子にそれぞれ接続された第５及び第６の光検出手段と、
前記第４の光合波手段の２つの出力端子にそれぞれ接続された第７及び第８の光検出手段と、
前記第５及び第６の光検出手段からの出力を差動合成する第３の差動合成手段と、
前記第７及び第８の光検出手段からの出力を差動合成する第４の差動合成手段と、
前記第３及び第４の差動合成手段からの出力をそれぞれデジタル信号に変換する第３及び第４の信号変換手段と、
前記第３及び第４の信号変換手段の出力から複素数S _YX =E_Y(t)E_X(t-τ)^*を生成する信号処理手段と、
を有する、請求項１又は２に記載の受信装置。
前記第１の差動位相復調手段は、
２×２の入出力端子を有し、信号光成分E_Xと、遅延時間τを与えた信号光成分E_Xとを合波する第５の光合波手段と、
２×２の入出力端子を有し、信号光成分E_Xと、遅延時間τ及び伝搬位相差π/2を与えた信号光成分E_Xとを合波する第６の光合波手段と、
前記第５の光合波手段の出力端子にそれぞれ接続された第９及び第１０の光検出手段と、
前記第６の光合波手段の出力端子にそれぞれ接続された第１１及び第１２の光検出手段と、
前記第９及び第１０の光検出手段からの出力を差動合成する第５の差動合成手段と、
前記第１１及び第１２の光検出手段からの出力を差動合成する第６の差動合成手段と、
前記第５及び第６の差動合成手段からの出力をそれぞれデジタル信号に変換する第５及び第６の信号変換手段と、
前記第５の信号変換手段からの出力を実数部とし、前記第６の信号変換手段からの出力を虚数部とすることで、複素数S _XX =E_X(t)E_X(t-τ)^*を生成する信号処理手段と、
を有し、
前記第２の差動位相復調手段は、
２×２の入出力端子を有し、信号光成分E_Yと、遅延時間τを与えた信号光成分E_Yとを合波する第７の光合波手段と、
２×２の入出力端子を有し、信号光成分E_Yと、遅延時間τ及び伝搬位相差π/2を与えた信号光成分E_Yとを合波する第８の光合波手段と、
前記第７の光合波手段の出力端子にそれぞれ接続された第１３及び第１４の光検出手段と、
前記第８の光合波手段の出力端子にそれぞれ接続された第１５及び第１６の光検出手段と、
前記第１３及び第１４の光検出手段からの出力を差動合成する第７の差動合成手段と、
前記第１５及び第１６の光検出手段からの出力を差動合成する第８の差動合成手段と、
前記第７及び第８の差動合成手段からの出力をそれぞれデジタル信号に変換する第７及び第８の信号変換手段と、
前記第７の信号変換手段からの出力を実数部とし、前記第８の信号変換手段からの出力を虚数部とすることで、複素数S _YY =E_Y(t)E_Y(t-τ)^*を生成する信号処理手段と、
を有する、請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の受信装置。