JP5712582B2 - 光送信器および光送信装置 - Google Patents

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Description

本件は、光送信器に関するとともに、複数の光送信器を有し波長多重を行なう光送信装置に関する。
データトラフィックの増大に伴い、基幹系光通信ネットワークの大容量化が必要不可欠であり、一波長あたり４０Ｇｂｐｓ（ギガビット毎秒），１００Ｇｂｐｓなどの高速通信が実用化されつつある。光通信ネットワークにおいて高速通信を実現するための技術として、近年、デジタル信号処理技術を用いて光送信あるいは光受信を行なうことが注目されている。
D.-S. Ly-Gagnon, et al. "Coherent Detection of Optical Quadrature Phase-Shift Keying Signals With Carrier Phase Estimation", IEEE JLT, vol.24, no.1, pp.12-21, January 2006 D. McGhan, "Electronic Dispersion Compensation", OFC2006, OWK1
一般に、波長多重の光伝送システムに用いられる送信光源から、一定の発振周波数（波長）の光を安定的に出力させるためには、エタロンフィルタ等を有する波長ロッカが用いられているが、その制御精度は、経年劣化を考慮すると数ＧＨｚ程度である。この数ＧＨｚ程度の周波数変動は、光伝送システムにおける伝送性能の低下を招くほか、一本の光ファイバにおいて多重化される波長の間隔の高密度化を阻害することになる。つまり、送信光源の周波数安定度が、光伝送システムの伝送距離や、一本の光ファイバの伝送容量の、制限要因となっている。
また、送信光源の発振周波数（波長）の制御は、一般に温度制御であり、その制御に時間がかかるため、特に光伝送システム運用中の柔軟な波長配置の変更が困難である。つまり、その制御には、場合によって数分程度の時間がかかるとともに、制御される発振周波数の安定度も低く、運用中に、複雑な制御を高精度に行なうことは困難である。
一つの側面で、本件は、光信号の搬送波周波数を高精度かつ高速に制御可能にして、送信光源の発振周波数の安定性を確保し、伝送性能の向上をはかるほか、波長多重間隔の高密度化により伝送路の帯域利用率の向上をはかって大容量の伝送を実現することを目的とする。
なお、前記目的に限らず、後述する発明を実施するための最良の形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的の一つとして位置付けることができる。
本件の光送信器は、光源と、送信信号に対しデジタル信号処理を施す信号処理部と、前記信号処理部でデジタル処理を施された送信信号に従って、前記光源からの出力光を変調し光信号として伝送路へ出力する光変調部と、前記光変調部から出力される光信号の搬送波周波数を制御する搬送波周波数制御部と、を有している。そして、前記信号処理部は、前記送信信号を変調方式に応じて電界情報にマッピングするマッピング回路と、前記マッピング回路により前記送信信号をマッピングされた電界情報の電界位相に対し一定周期の位相回転を付与する位相回転回路と、を有している。また、前記搬送波周波数制御部は、前記位相回転回路で付与される位相回転の周期を制御して前記光変調部から出力される光信号の搬送波周波数を制御する調整と、前記光源からの出力光の周波数を制御する調整とを併用して、前記光変調部から出力される光信号の搬送波周波数を制御する。
また、本件の光送信装置は、上述した光送信器を複数有するとともに、前記複数の光送信器からの光信号を合波することにより波長多重を行なって伝送路へ出力する光合波器と、を有している。そして、前記複数の光送信器における各光源は、同一の周波数の出力光を発振する。また、前記複数の光送信器における各搬送波周波数制御部は、前記位相回転回路で付与される位相回転の周期を制御して前記光変調部から出力される光信号の搬送波周波数を制御する微調整を行なう。
さらに、本件の光送信装置は、複数の光送信器と、前記複数の光送信器からの光信号を合波することにより波長多重を行なって伝送路へ出力する光合波器と、を有している。前記複数の光送信器のそれぞれは、光源と、送信信号に対しデジタル信号処理を施す信号処理部と、前記信号処理部でデジタル処理を施された送信信号に従って、前記光源からの出力光を変調し光信号として伝送路へ出力する光変調部と、前記光変調部から出力される光信号の搬送波周波数を制御する搬送波周波数制御部と、を有している。前記複数の光送信器における各信号処理部は、前記送信信号を変調方式に応じて電界情報にマッピングするマッピング回路と、前記マッピング回路により前記送信信号をマッピングされた電界情報の電界位相に対し、一定周期の位相回転を付与する位相回転回路と、を有している。そして、前記複数の光送信器における各光源は、同一の周波数の出力光を発振し、前記複数の光送信器における各搬送波周波数制御部は、前記位相回転回路で付与される位相回転の周期を制御して前記光変調部から出力される光信号の搬送波周波数の微調整を行なう。
開示の技術では、光変調部から出力される光信号の搬送波周波数が、高精度かつ高速に制御される。これにより、送信光源の発振周波数の安定性が確保され、伝送性能が向上するほか、波長多重間隔の高密度化により伝送路の帯域利用率の向上をはかって大容量の伝送が実現される。
光送信器の基本構成を示すブロック図である。 第１実施形態の光送信器の構成を示すブロック図である。 第１実施形態の光送信器の送信スペクトルを示す図である。 位相回転回路の構成を示すブロック図である。 ＩＱ変調器の構成を示すブロック図である。 第２実施形態の光送信器の構成を示すブロック図である。 第３実施形態の光送信器の構成を示すブロック図である。 偏波多重ＩＱ変調器の構成を示すブロック図である。 光通信システムの構成を示すブロック図である。 光受信器の一例の構成を示すブロック図である。 光受信器の他例の構成を示すブロック図である。 光送信装置の第１例の構成を示すブロック図である。 図１２に示す光送信装置の送信スペクトルを示す図である。 光送信装置の第２例の構成を示すブロック図である。 図１４に示す光送信装置の送信スペクトルを示す図である。 （Ａ）および（Ｂ）は図１４に示す光送信装置による波長配置変更（デフラグ）を説明するための図である。 光送信装置の第３例の構成を示すブロック図である。 図１７に示す光送信装置の送信スペクトルを示す図である。 光送信装置の第４例の構成を示すブロック図である。 図１９に示す光送信装置の送信スペクトルを示す図である。 光送信装置の第５例の構成および光受信装置の構成を示すブロック図である。 図２１に示す光送信装置の送信スペクトルを示す図である。
以下、図面を参照して実施の形態を説明する。
〔１〕光送信器の基本構成
図１は本件の光送信器の基本構成を示すブロック図であり、この図１に示す基本構成を有する光送信器１は、レーザ光源１１，信号処理回路１２，ＤＡＣ１３，ドライバ１４，光変調器１５および搬送波周波数制御回路１６を有している。
レーザ光源（光源）１１は、所定の周波数ｆＣの出力光を発振する。
信号処理回路（信号処理部）１２は、外部から入力されるバイナリデータである送信信号に対し、デジタル信号処理を施すもので、例えばＤＳＰ（Digital Signal Processor）である。信号処理回路１２は、変調方式マッピング回路１２１および位相回転回路１２２としての機能を有している。
変調方式マッピング回路１２１は、外部から入力されるバイナリデータである送信信号を、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying），ＱＡＭ（Quadrature Ampltude Modulation），ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）等の変調方式に応じて、電界情報にコンスタレーションマッピングする。但し、ＲＺ（Return to Zero）やＮＲＺ（Non Return to Zero）等の変調方式の場合は、バイナリデータである送信信号を電界情報に変換すれば足りる。
位相回転回路１２２は、変調方式マッピング回路１２１により送信信号をマッピングされた電界情報の電界位相に対し、一定周期の位相回転を付与する。具体的に、位相回転回路１２２は、搬送波周波数制御回路１６から周波数制御量Δｆａを受けると、位相回転θ＝２πΔｆａｔを電界位相に対し付与する。
ＤＡＣ（デジタル／アナログ変換回路）１３は、信号処理回路１２からのデジタル信号をアナログ信号に変換する。
ドライバ（変調器駆動回路）１４は、ＤＡＣ１３からの信号を増幅し、その信号によって光変調器１５を駆動する。
光変調器（光変調部）１５は、信号処理部１２でデジタル処理を施された後にＤＡＣ１３およびドライバ１４によって処理された送信信号に従って、レーザ光源１１からの出力光を変調し光信号として伝送路３へ出力する。
搬送波周波数制御回路１６は、光変調器１５から出力される光信号の搬送波周波数を制御する。搬送波周波数制御回路１６は、位相回転回路１２２に対し周波数制御量Δｆａを出力して位相回転回路１２２で付与される位相回転θ＝２πΔｆａｔの周期を制御することにより、光変調器１５から出力される光信号の搬送波周波数を制御する。搬送波周波数制御回路１６は、このような周波数制御を行なうことにより、本光送信器１の電気帯域内において、光変調器１５から出力される光信号の搬送波周波数の微調整を行なう。本光送信器１の電気帯域は、ＤＡＣ１３，ドライバ１４および光変調器１５の帯域特性によって決まる。
上述のごとき基本構成を有する光送信器１では、搬送波周波数制御回路１６が、位相回転回路１２２に対し周波数制御量Δｆａを出力し、位相回転回路１２２で付与される位相回転θ＝２πΔｆａｔの周期を制御する。これにより、光変調器１５から出力される光信号の搬送波周波数が、本光送信器１の電気帯域内において、レーザ光源１１からの出力光の周波数ｆＣに、周波数制御量Δｆａを加算した値に微調整される。
従って、本光送信器１によれば、レーザ光源１１を直接制御する従来手法に比べ、光変調部１５から出力される光信号の搬送波周波数が、周波数制御量Δｆａによって高精度かつ高速に制御される。これにより、レーザ光源１１の発振周波数の安定性が確保され、本光送信器１を用いた光通信システムにおいて、伝送性能が向上するほか、波長多重間隔が高密度化されて伝送路（光ファイバ）３の帯域利用率が向上され、大容量の伝送が実現される。
〔２〕第１実施形態の光送信器
図２は第１実施形態の光送信器１Ａの構成を示すブロック図であり、この図２に示す光送信器１Ａは、レーザ光源１１，信号処理回路１２，ＤＡＣ１３Ｉ，１３Ｑ，ドライバ１４Ｉ，１４Ｑ，ＩＱ光変調器１５Ａおよび搬送波周波数制御回路１６を有している。
レーザ光源１１は、所定の周波数ｆＣの出力光を発振する。
信号処理回路１２は、外部から入力されるバイナリデータである送信信号に対し、デジタル信号処理を施すもので、変調方式マッピング回路１２１，位相回転回路１２２，Ｉチャネル前置歪み補償回路１２３ＩおよびＱチャネル前置歪み補償回路１２３Ｑとしての機能を有している。
変調方式マッピング回路１２１は、図１に示す光送信器１と同様、外部から入力されるバイナリデータである送信信号を、ＱＰＳＫ，ＱＡＭ，ＯＦＤＭ等の変調方式に応じて、電界情報にコンスタレーションマッピングする。この変調方式マッピング回路１２１により送信信号をマッピングされた電界情報Ｅ１は、Ｉ(In-phase)成分およびＱ(Quadrature-phase)成分を含み、Ｅ１＝Ｉ＋j・Ｑ＝Ａ(t)・exp(jθ(t))として与えられる。ここで、jは虚数単位、Ａ(t)は電界強度（振幅）、θ(t)は電界位相、ｔは時間である。
位相回転回路１２２は、変調方式マッピング回路１２１により送信信号をマッピングされた電界情報Ｅ１の電界位相に対し、一定周期の位相回転を付与する。具体的に、図１に示す光送信器１と同様、位相回転回路１２２は、搬送波周波数制御回路１６から周波数制御量Δｆａを受けると、位相回転θ＝２πΔｆａｔを電界情報Ｅ１の電界位相に対し付与する。
位相回転回路１２２は、図４に示すように、積分回路１２２ａおよび乗算器１２２ｂを有している。なお、図４は位相回転回路１２２の構成を示すブロック図である。積分回路１２２ａは、搬送波周波数制御回路１６から周波数制御量Δｆａを受けると、位相回転量Δω（＝２πΔｆａ）を離散時間単位Ｔ毎に積分することにより、離散時間ｎＴでΔωｎＴだけ位相を回転させる複素数電界情報exp(−j(ΔωｎＴ))を算出する。ここで、ｎは整数である。乗算器１２２ｂは、積分回路１２２ａによって算出された複素数電界情報exp(−j(ΔωｎＴ))を、変調方式マッピング回路１２１からの電界情報Ｅ(t)（＝Ｅ１）に乗算することで、電界情報Ｅ(t)の電界位相をΔωｎＴ（＝２πΔｆａｔ）だけ回転させた電界情報Ｅ′(t)＝Ｅ(t)*exp(jΔωｎＴ)を得て出力する。
Ｉチャネル前置歪み補償回路１２３Ｉは、位相回転回路１２２により位相回転を付与された電界情報のＩ成分に対し、このＩ成分に対応する送信系の不完全による信号品質劣化を補償する。同様に、Ｑチャネル前置歪み補償回路１２３Ｑは、位相回転回路１２２により位相回転を付与された電界情報のＱ成分に対し、このＱ成分に対応する送信系の不完全による信号品質劣化を補償する。ここで、Ｉ成分に対応する送信系は、例えば後述するＤＡＣ１３Ｉ，ドライバ１４Ｉおよび位相変調器１５１Ｉであり、Ｑ成分に対応する送信系は、例えば後述するＤＡＣ１３Ｑ，ドライバ１４Ｑおよび位相変調器１５１Ｑである。そして、Ｉチャネル前置歪み補償回路１２３ＩおよびＱチャネル前置歪み補償回路１２３Ｑは、例えばＩ／Ｑ信号間の損失バラツキ，スキュー，帯域バラツキ，リニアリティなどを補償する。その補償は、後述するように、位相回転回路１２２からの電界情報に対し、本光送信器１Ａ（送信系）の波形歪みの逆関数を乗算する（畳み込む）ことによって行なわれる。
ＤＡＣ１３Ｉ，１３Ｑは、それぞれ、Ｉチャネル前置歪み補償回路１２３ＩおよびＱチャネル前置歪み補償回路１２３Ｑからのデジタル信号（Ｉ成分およびＱ成分）をアナログ信号に変換する。
ドライバ１４Ｉ，１４Ｑは、それぞれ、ＤＡＣ１３Ｉ，１３Ｑからの信号を増幅し、各信号によってＩＱ変調器１５Ａにおける位相変調器１５１Ｉ，１５１Ｑ（図５参照）を駆動する。
ＩＱ変調器（光変調部）１５Ａは、信号処理部１２でデジタル処理を施された後にＤＡＣ１３Ｉ，１３Ｑおよびドライバ１４Ｉ，１４Ｑによって処理された送信信号（Ｉ成分およびＱ成分）に従って、レーザ光源１１からの出力光を変調し光信号として伝送路３へ出力する。ＩＱ変調器１５Ａは、図５に示すように、Ｉ成分用の位相変調器１５１Ｉ，Ｑ成分用の位相変調器１５１Ｑおよび位相シフト部１５２を有している。なお、図５はＩＱ変調器１５Ａの構成を示すブロック図である。位相シフト部１５２は、位相変調器１５１Ｉおよび位相変調器１５１Ｑを介して伝搬する一組の光信号に対し所定の位相差（π／２）を与えるもので、位相変調器１５１Ｑ側に設けられている。位相変調器１５１Ｉおよび位相変調器１５１Ｑは、それぞれ、所定の位相差を付与された一組の光信号に対し、ドライバ１４Ｉ，１４Ｑからの送信信号（Ｉ成分およびＱ成分）に基づく位相変調を施して伝送路３へ出力する。
搬送波周波数制御回路１６は、図１に示す光送信器１と同様、ＩＱ変調器１５Ａから出力される光信号の搬送波周波数を制御する。搬送波周波数制御回路１６は、位相回転回路１２２に対し周波数制御量Δｆａを出力して位相回転回路１２２で付与される位相回転θ＝２πΔｆａｔの周期を制御することにより、ＩＱ変調器１５Ａから出力される光信号の搬送波周波数を制御する。搬送波周波数制御回路１６は、このような周波数制御を行なうことにより、例えば図３に示すように、本光送信器１Ａの電気帯域内において、ＩＱ変調器１５Ａから出力される光信号の搬送波周波数の微調整を行なう。本光送信器１Ａの電気帯域は、ＤＡＣ１３Ｉ，１３Ｑ；ドライバ１４Ｉ，１４ＱおよびＩＱ変調器１５Ａの帯域特性によって決まる。なお、図３は第１実施形態の光送信器１Ａの送信スペクトルを示す図である。
このとき、搬送波周波数制御回路１６は、本光送信器１Ａの通信対象の光受信器２Ａ，２Ｂ（図９〜図１１参照）からのエラー信号に応じて、位相回転回路１２２の回転周波数を調整することにより、受信側におけるエラーを解消するように、本光送信器１Ａの電気帯域内において搬送波周波数の微調整を行なう。ここで、エラー信号は、例えば図１０，図１１を参照しながら後述するごとく、光受信器２Ａまたは２Ｂにおいて受信された受信信号の品質検出結果に係り、受信側で受信信号の品質劣化が生じている旨を示す信号である。エラー信号は、光受信器２Ａ，２Ｂ側から本光送信器１Ａ側へ、逆方路のチャネルを用いて送信されてもよいし、光通信システムの制御チャネルを用いて送信されてもよいし、本光送信器１Ａの新たな機能である周波数変調（後述）を用いて送信されてもよい。上記以外の方法として、送信器出力，中継装置，受信器で光スペクトラムもしくは光周波数を観測し、それらの情報を基に搬送波周波数の微調整を行なう方法もある。
また、搬送波周波数制御回路１６は、周波数調整値Δｆａにパイロット信号を重畳してもよい。即ち、搬送波周波数制御回路１６は、位相回転回路１２２で付与される位相回転θ＝２πΔｆａｔの周期を制御してＩＱ変調器１５Ａから出力される光信号の搬送波周波数を制御することにより、パイロット信号を、周波数変調によって、ＩＱ変調器１５Ａから出力される光信号の搬送波周波数に重畳し、伝送路３を通じて受信側へ送信する機能をそなえてもよい。このとき、搬送波周波数制御回路１６は、パイロット信号として、逆方路のチャンネルの受信信号の品質検出結果、具体的には、上記エラー信号を、周波数変調によって搬送波周波数に重畳してもよい。このような周波数変調を行なう場合、図１１を参照しながら後述するごとく、光受信器２Ｂ側において、周波数変調されたパイロット信号を搬送波から復調する機能がそなえられることになる。
さらに、搬送波周波数制御回路１６は、位相回転回路１２２で付与される位相回転θ＝２πΔｆａｔの周期を制御してＩＱ変調器１５Ａから出力される光信号の搬送波周波数を制御することにより、受信信号の品質検出用ディザを、ＩＱ変調器１５Ａから出力される光信号の搬送波周波数に重畳し、伝送路３を通じて受信側（光受信器２Ａ，２Ｂ）へ送信してもよい。
また、搬送波周波数制御回路１６は、送信器電気帯域以上に搬送波周波数を調整する場合には、位相回転回路１２２を用いた制御とともに、レーザ光源１１の発振周波数の制御を併用してもよい。つまり、搬送波周波数制御回路１６は、位相回転回路１２２で付与される位相回転の周期を制御してＩＱ変調器１５Ａから出力される光信号の搬送波周波数を制御する微調整と、レーザ光源１１からの出力光の周波数を直接制御する粗調整とを併用し、ＩＱ変調器１５Ａから出力される光信号の搬送波周波数を制御してもよい。このとき、波長多重光システムにて一般的に使用されているレーザ光源１１の発振周波数は、発振周波数グリッド変更や温度制御による発振周波数調整によって制御可能であり、搬送波周波数制御回路１６は、発振周波数グリッド変更や温度制御による発振周波数調整を用いて上記粗調整を行なう。
上述のごとき第１実施形態の光送信器１Ａでは、図１に示す光送信器１と同様、搬送波周波数制御回路１６が、位相回転回路１２２に対し周波数制御量Δｆａを出力し、位相回転回路１２２で付与される位相回転θ＝２πΔｆａｔの周期を制御する。これにより、ＩＱ変調器１５Ａから出力される光信号の搬送波周波数が、本光送信器１Ａの電気帯域内において、レーザ光源１１からの出力光の周波数ｆＣに、周波数制御量Δｆａを加算した値に微調整される。
従って、本光送信器１Ａによれば、レーザ光源１１を直接制御する従来手法に比べ、ＩＱ変調部１５Ａから出力される光信号の搬送波周波数が、周波数制御量Δｆａによって高精度かつ高速に制御される。これにより、レーザ光源１１の発振周波数の安定性が確保され、本光送信器１Ａを用いた光通信システムにおいて、伝送性能が向上するほか、波長多重の間隔が高密度化されて伝送路（光ファイバ）３の帯域利用率が向上され、大容量の伝送が実現される。
また、本光送信器１Ａによれば、レーザ光源１１を直接制御する従来手法と異なり、周波数変調によるパイロット信号の搬送周波数への重畳や、受信信号の品質検出用ディザの重畳といった、複雑な周波数制御が可能である。これにより、制御チャネル等を用いることなくパイロット信号（例えばエラー信号）を送信できるほか、図１０や図１１を参照しながら後述するように、ディザによって受信側でのエラー検出感度を高めることができるといった、様々な作用効果が得られる。
さらに、本光送信器１Ａにおいては、信号処理回路１２がＩチャネル前置歪み補償回路１２３ＩおよびＱチャネル前置歪み補償回路１２３Ｑとしての機能をそなえているので、ＤＡＣ１３Ｉ，１３Ｑ；ドライバ１４Ｉ，１４Ｑおよび位相変調器１５１Ｉ，１５１Ｑの不完全による信号品質劣化が前もって補償される。これにより、本光送信器１Ａは、高品質の光送信を実現することができる。
また、本光送信器１Ａによれば、搬送波周波数制御回路１６が、位相回転回路１２２による搬送波周波数の微調整と、レーザ光源１１の発振周波数を直接制御する粗調整とを併用することにより、送信器電気帯域を超える搬送波周波数の調整を、高精度に行なうことができる。
〔３〕第２実施形態の光送信器
図６は第２実施形態の光送信器１Ｂの構成を示すブロック図であり、この図６に示す光送信器１Ｂは、図２に示す第１実施形態の光送信器１Ａとほぼ同様に構成されているが、信号処理回路１２が伝送路前置歪み補償回路１２４としての機能を有する点でのみ、第１実施形態の光送信器１Ａと異なっている。なお、図６において、レーザ光源１１，ドライバ１４Ｉ，１４ＱやＩＱ変調器１５Ａの図示は省略されている。また、図６中において、既述の符号と同一の符号は、同一もしくはほぼ同一の部分を示しているので、その説明は省略する。
伝送路前置歪み補償回路１２４は、変調方式マッピング回路１２１と位相回転回路１２２との間に配置され、変調方式マッピング回路１２１により送信信号をマッピングされた電界情報Ｅ１に対し、伝送路（光ファイバ）３による信号品質劣化を補償する。その補償は、後述するように、変調方式マッピング回路１２１からの電界情報Ｅ１に対し、伝送路３での光伝送による波形歪みの逆関数を乗算する（畳み込む）ことによって行なわれる。
従って、本光送信器１Ｂによれば、上述した第１実施形態の光送信器１Ａと同様の作用効果が得られるほか、信号処理回路１２が伝送路前置歪み補償回路１２４としての機能をそなえているので、伝送路３での光伝送による波形歪みが前もって補償される。これにより、本光送信器１Ｂは、より高品質の光送信を実現することができる。
以下に、図６に示す光送信器１Ｂにおける信号処理、つまりは位相回転回路１２２による搬送波周波数の制御原理について、下記(1)〜(5)式を参照しながら具体的に説明する。
送信信号に対し、変調方式マッピング回路１２１によるマッピングを行なった後の電界情報Ｅ１は、上述したように、下記(1)式で与えられる。
Ｅ１＝Ａ(t)・exp(jθ(t)) (1)
ここで、jは虚数単位、Ａ(t)は電界強度（振幅）、θ(t)は電界位相、ｔは時間である。
電界情報Ｅ１に対し、伝送路前置歪み補償回路１２４による補償を行なった後の電界情報Ｅ２は、下記(2)式で与えられる。
Ｅ２＝ｈ1(t)*Ｅ１ (2)
ここで、*は畳み込み、ｈ1(t)は伝送路３の波形歪みの逆関数である。
電界情報Ｅ２に対し、位相回転回路１２２により周波数制御量Δｆａに基づく位相回転を行なった後の電界情報Ｅ３は、下記(3)式で与えられる。
Ｅ３＝exp(j２πΔｆａｔ)・Ｅ２ (3)
電界情報Ｅ３に対し、Ｉチャネル前置歪み補償回路１２３ＩおよびＱチャネル前置歪み補償回路１２３Ｑによる補償を行なった後の電界情報Ｅ４は、下記(4)式で与えられる。
Ｅ４＝ｈ２(t)*Ｅ３ (4)
ここで、ｈ２(t)は本光送信器１Ｂ（送信系）の波形歪みの逆関数である。
電界情報Ｅ４に対し、ＤＡＣ１３Ｉ，１３Ｑ；ドライバ１４Ｉ，１４Ｑおよび位相変調器１５１Ｉ，１５１Ｑによる処理を行なった後の信号の強度Ｐsigは、下記(5)式で与えられる。
Ｐsig＝Ｐ・exp(j２π(ｆｃ)ｔ)・ｈ２(t)’*Ｅ４
＝Ｐ・exp(j２π(ｆｃ)ｔ)・ｈ２(t)’*ｈ２(t)*Ｅ３
＝Ｐ・exp(j２π(ｆｃ)ｔ)・Ｅ３
＝Ｐ・exp(j２π(ｆｃ＋Δｆａ)ｔ)・Ｅ２ (5)
ここで、ｆｃはレーザ光源１１によって発振される出力光の周波数、Ｐは光電界強度、ｈ２(t)’は本光送信器１Ｂ（送信系）の波形歪みの関数であり、ｈ２(t)’*ｈ２(t)＝１である。
〔４〕第３実施形態の光送信器
図７は第３実施形態の光送信器１Ｃの構成を示すブロック図であり、この図７に示す光送信器１Ｃは、偏波多重方式を採用し、レーザ光源１１，信号処理回路１２，ＤＡＣ１３ＸＩ，１３ＸＱ，１３ＹＩ，１３ＹＱ，ドライバ１４ＸＩ，１４ＸＱ，１４ＹＩ，１４ＹＱ，偏波多重ＩＱ変調器１５Ｃおよび搬送波周波数制御回路１６を有している。
レーザ光源１１は、所定の周波数ｆＣの出力光を発振する。
信号処理回路１２は、外部から入力されるバイナリデータである送信信号に対し、デジタル信号処理を施すもので、１：２ＤＭＵＸ１２０，変調方式マッピング回路１２１Ｘ，１２１Ｙ，位相回転回路１２２Ｘ，１２２Ｙ，Ｉチャネル前置歪み補償回路１２３ＸＩ，１２３ＹＩ，Ｑチャネル前置歪み補償回路１２３ＸＱ，１２３ＹＱとしての機能を有している。
１：２ＤＭＵＸ（demultiplexer）１２０は、外部から入力されるバイナリデータである送信信号を、直交する偏波成分Ｘ，Ｙにそれぞれ対応する２系統の信号に分離する分離部である。
変調方式マッピング回路１２１Ｘ，１２１Ｙは、それぞれ、１：２ＤＭＵＸ１２０によって分離された偏波成分Ｘ，Ｙに対応してそなえられている。
変調方式マッピング回路１２１Ｘは、偏波成分Ｘの信号を、ＱＰＳＫ，ＱＡＭ，ＯＦＤＭ等の変調方式に応じて、電界情報にコンスタレーションマッピングする。この変調方式マッピング回路１２１Ｘにより送信信号をマッピングされた電界情報Ｅｘ１は、Ｉ成分およびＱ成分を含み、Ｅｘ１＝ｘＩ＋j・ｘＱとして与えられる。同様に、変調方式マッピング回路１２１Ｙは、偏波成分Ｙの信号を、ＱＰＳＫ，ＱＡＭ，ＯＦＤＭ等の変調方式に応じて、電界情報にコンスタレーションマッピングする。この変調方式マッピング回路１２１Ｙにより送信信号をマッピングされた電界情報Ｅｙ１は、Ｉ成分およびＱ成分を含み、Ｅｙ１＝ｙＩ＋j・ｙＱとして与えられる。
位相回転回路１２２Ｘ，１２２Ｙは、それぞれ、変調方式マッピング回路１２１Ｘ，１２１Ｙの後段において偏波成分Ｘ，Ｙに対応してそなえられている。
位相回転回路１２２Ｘは、変調方式マッピング回路１２１Ｘにより送信信号をマッピングされた電界情報Ｅｘ１の電界位相に対し、一定周期の位相回転を付与する。具体的に、図１や図２に示す光送信器１，１Ａと同様、位相回転回路１２２Ｘは、搬送波周波数制御回路１６から周波数制御量Δｆａを受けると、位相回転θ＝２πΔｆａｔを電界情報Ｅｘ１の電界位相に対し付与する。同様に、位相回転回路１２２Ｙは、変調方式マッピング回路１２１Ｙにより送信信号をマッピングされた電界情報Ｅｙ１の電界位相に対し、一定周期の位相回転を付与する。具体的に、位相回転回路１２２Ｙは、搬送波周波数制御回路１６から周波数制御量Δｆａを受けると、位相回転θ＝２πΔｆａｔを電界情報Ｅｙ１の電界位相に対し付与する。なお、各位相回転回路１２２Ｘ，１２２Ｙは、図４に示す位相回転回路１２２と同様に構成されている。
Ｉチャネル前置歪み補償回路１２３ＸＩおよびＱチャネル前置歪み補償回路１２３ＸＱは、位相回転回路１２２Ｘの後段において偏波成分Ｘに対応してそなえられている。
Ｉチャネル前置歪み補償回路１２３ＸＩは、位相回転回路１２２Ｘにより位相回転を付与された電界情報のＩ成分に対し、偏波成分ＸのＩ成分に対応する送信系の不完全による信号品質劣化を補償する。同様に、Ｑチャネル前置歪み補償回路１２３ＸＱは、位相回転回路１２２Ｘにより位相回転を付与された電界情報のＱ成分に対し、偏波成分ＸのＱ成分に対応する送信系の不完全による信号品質劣化を補償する。ここで、偏波成分ＸのＩ成分に対応する送信系は、例えば後述するＤＡＣ１３ＸＩ，ドライバ１４ＸＩおよび位相変調器１５１ＸＩであり、偏波成分ＸのＱ成分に対応する送信系は、例えば後述するＤＡＣ１３ＸＱ，ドライバ１４ＸＱおよび位相変調器１５１ＸＱである。その補償は、後述するように、位相回転回路１２２Ｘからの電界情報に対し、本光送信器１Ｃ（送信系）の波形歪みの逆関数を乗算する（畳み込む）ことによって行なわれる。
Ｉチャネル前置歪み補償回路１２３ＹＩおよびＱチャネル前置歪み補償回路１２３ＹＱは、位相回転回路１２２Ｙの後段において偏波成分Ｙに対応してそなえられている。
Ｉチャネル前置歪み補償回路１２３ＹＩは、位相回転回路１２２Ｙにより位相回転を付与された電界情報のＩ成分に対し、偏波成分ＹのＩ成分に対応する送信系の不完全による信号品質劣化を補償する。同様に、Ｑチャネル前置歪み補償回路１２３ＹＱは、位相回転回路１２２Ｙにより位相回転を付与された電界情報のＱ成分に対し、偏波成分ＹのＱ成分に対応する送信系の不完全による信号品質劣化を補償する。ここで、偏波成分ＹのＩ成分に対応する送信系は、例えば後述するＤＡＣ１３ＹＩ，ドライバ１４ＹＩおよび位相変調器１５１ＹＩであり、偏波成分ＹのＱ成分に対応する送信系は、例えば後述するＤＡＣ１３ＹＱ，ドライバ１４ＹＱおよび位相変調器１５１ＹＱである。その補償は、後述するように、位相回転回路１２２Ｙからの電界情報に対し、本光送信器１Ｃ（送信系）の波形歪みの逆関数を乗算する（畳み込む）ことによって行なわれる。
ＤＡＣ１３ＸＩ，１３ＸＱは、偏波成分Ｘに対応してそなえられ、それぞれ、Ｉチャネル前置歪み補償回路１２３ＸＩおよびＱチャネル前置歪み補償回路１２３ＸＱからのデジタル信号（Ｉ成分およびＱ成分）をアナログ信号に変換する。同様に、ＤＡＣ１３ＹＩ，１３ＹＱは、偏波成分Ｙに対応してそなえられ、それぞれ、Ｉチャネル前置歪み補償回路１２３ＹＩおよびＱチャネル前置歪み補償回路１２３ＹＱからのデジタル信号（Ｉ成分およびＱ成分）をアナログ信号に変換する。
ドライバ１４ＸＩ，１４ＸＱは、偏波成分Ｘに対応してそなえられ、それぞれ、ＤＡＣ１３ＸＩ，１３ＸＱからの信号を増幅し、各信号によって偏波多重ＩＱ変調器１５Ｃにおける位相変調器１５１ＸＩ，１５１ＸＱ（図８参照）を駆動する。同様に、ドライバ１４ＹＩ，１４ＹＱは、偏波成分Ｙに対応してそなえられ、それぞれ、ＤＡＣ１３ＹＩ，１３ＹＱからの信号を増幅し、各信号によって偏波多重ＩＱ変調器１５Ｃにおける位相変調器１５１ＹＩ，１５１ＹＱ（図８参照）を駆動する。
偏波多重ＩＱ変調器（光変調部）１５Ｃは、直交する偏波成分Ｘ，Ｙ毎に互いに独立した光変調を行なう偏波多重変調部である。この偏波多重ＩＱ変調器１５Ｃは、信号処理部１２でデジタル処理を施された２系統（偏波成分Ｘ，Ｙ）の信号のＩ成分およびＱ成分に従って、レーザ光源１１からの出力光を変調し光信号として伝送路３へ出力する。
偏波多重ＩＱ変調器１５Ｃは、図８に示すように、偏波成分Ｘに対応する、Ｉ成分用の位相変調器１５１ＸＩ，Ｑ成分用の位相変調器１５１ＸＱおよび位相シフト部１５２Ｘと、偏波成分Ｙに対応する、Ｉ成分用の位相変調器１５１ＹＩ，Ｑ成分用の位相変調器１５１ＹＱおよび位相シフト部１５２Ｙと、偏波合波器１５３とを有している。なお、図８は偏波多重ＩＱ変調器１５Ｃの構成を示すブロック図である。
位相シフト部１５２Ｘは、位相変調器１５１ＸＩおよび位相変調器１５１ＸＱを介して伝搬する一組の光信号に対し所定の位相差（例えばπ／２）を与えるもので、位相変調器１５１ＸＱ側に設けられている。位相変調器１５１ＸＩおよび位相変調器１５１ＸＱは、それぞれ、所定の位相差を付与された一組の光信号に対し、ドライバ１４ＸＩ，１４ＸＱからの送信信号（Ｉ成分およびＱ成分）に基づく位相変調を施す。
位相シフト部１５２Ｙは、位相変調器１５１ＹＩおよび位相変調器１５１ＹＱを介して伝搬する一組の光信号に対し所定の位相差（π／２）を与えるもので、位相変調器１５１ＹＱ側に設けられている。位相変調器１５１ＹＩおよび位相変調器１５１ＹＱは、それぞれ、所定の位相差を付与された一組の光信号に対し、ドライバ１４ＹＩ，１４ＹＱからの送信信号（Ｉ成分およびＱ成分）に基づく位相変調を施す。
偏波合波器（ＰＢＣ；Polarization Beam Combiner）１５３は、位相変調器１５１ＸＩおよび位相変調器１５１ＸＱからの偏波成分Ｘについての変調信号と、位相変調器１５１ＹＩおよび位相変調器１５１ＹＱからの偏波成分Ｙについての変調信号とを合波して伝送路３へ出力する。
搬送波周波数制御回路１６は、上述した光送信器１，１Ａ，１Ｂと同様、偏波多重ＩＱ変調器１５Ｃから出力される光信号（Ｘ偏波，Ｙ偏波）の搬送波周波数を制御する。搬送波周波数制御回路１６は、位相回転回路１２２Ｘ，１２２Ｙに対し周波数制御量Δｆａを出力して位相回転回路１２２Ｘ，１２２Ｙで付与される位相回転θ＝２πΔｆａｔの周期を制御することにより、偏波多重ＩＱ変調器１５Ｃから出力される光信号（Ｘ偏波，Ｙ偏波）の搬送波周波数を制御する。搬送波周波数制御回路１６は、このような周波数制御を行なうことにより、本光送信器１Ｃの電気帯域内において、ＩＱ変調器１５Ａから出力される光信号（Ｘ偏波，Ｙ偏波）の搬送波周波数の微調整を行なう。本光送信器１Ｃの電気帯域は、ＤＡＣ１３ＸＩ，１３ＸＱ，１３ＹＩ，１３ＹＱ；ドライバ１４ＸＩ，１４ＸＱ，１４ＹＩ，１４ＹＱおよび偏波多重ＩＱ変調器１５Ｃの帯域特性によって決まる。
このとき、搬送波周波数制御回路１６は、第１実施形態と同様、本光送信器１Ｃの通信対象の光受信器２Ａ，２Ｂ（図９〜図１１参照）からのエラー信号に応じて、位相回転回路１２２Ｘ，１２２Ｙの回転周波数を調整することにより、受信側におけるエラーを解消するように、本光送信器１Ａの電気帯域内において搬送波周波数の微調整を行なう。
また、搬送波周波数制御回路１６は、第１実施形態と同様、パイロット信号、例えば受信信号の品質検出結果（上記エラー信号）を、周波数変調によって、ＩＱ変調器１５Ａから出力される光信号（Ｘ偏波，Ｙ偏波）の搬送波周波数に重畳してもよい。なお、図７に示す光送信器１Ｃでは、搬送波周波数制御回路１６は、位相回転回路１２２Ｘ，１２２Ｙに対し、同じ周波数制御量Δｆａを出力しているが、位相回転回路１２２Ｘ，１２２Ｙに対し、異なる周波数制御量Δｆａ，Δｆｂを出力してもよい。
さらに、搬送波周波数制御回路１６は、第１実施形態と同様、位相回転回路１２２Ｘ，１２２Ｙで付与される位相回転θ＝２πΔｆａｔの周期を制御して偏波多重ＩＱ変調器１５Ｃから出力される光信号（Ｘ偏波，Ｙ偏波）の搬送波周波数を制御することにより、受信信号の品質検出用ディザを、偏波多重ＩＱ変調器１５Ｃから出力される光信号（Ｘ偏波，Ｙ偏波）の搬送波周波数に重畳し、伝送路３を通じて受信側（光受信器２Ａ，２Ｂ）へ送信してもよい。
また、搬送波周波数制御回路１６は、第１実施形態と同様、送信器電気帯域以上に搬送波周波数を調整する場合には、位相回転回路１２２Ｘ，１２２Ｙを用いた制御とともに、レーザ光源１１の発振周波数の制御を併用してもよい。つまり、搬送波周波数制御回路１６は、位相回転回路１２２Ｘ，１２２Ｙで付与される位相回転の周期を制御して偏波多重ＩＱ変調器１５Ｃから出力される光信号（Ｘ偏波，Ｙ偏波）の搬送波周波数を制御する微調整と、レーザ光源１１からの出力光の周波数を直接制御する粗調整とを併用し、偏波多重ＩＱ変調器１５Ｃから出力される光信号の搬送波周波数を制御してもよい。
上述のごとき第３実施形態の光送信器１Ｃでは、図１に示す光送信器１と同様、搬送波周波数制御回路１６が、位相回転回路１２２Ｘ，１２２Ｙに対し周波数制御量Δｆａを出力し、位相回転回路１２２Ｘ，１２２Ｙで付与される位相回転θ＝２πΔｆａｔの周期を制御する。これにより、ＩＱ変調器１５Ａから出力される光信号（Ｘ偏波，Ｙ偏波）の搬送波周波数が、本光送信器１Ｃの電気帯域内において、レーザ光源１１からの出力光の周波数ｆＣに、周波数制御量Δｆａを加算した値に微調整される。
従って、本光送信器１Ｃによれば、第１実施形態の光送信器１Ａと同様、レーザ光源１１を直接制御する従来手法に比べ、偏波多重ＩＱ変調部１５Ｃから出力される光信号の搬送波周波数が、周波数制御量Δｆａによって高精度かつ高速に制御される。これにより、レーザ光源１１の発振周波数の安定性が確保され、本光送信器１Ｃを用いた光通信システムにおいて、伝送性能が向上するほか、波長多重の間隔が高密度化されて伝送路（光ファイバ）３の帯域利用率が向上され、大容量の伝送が実現される。特に、本光送信器１Ｃによれば、偏波多重方式を採用することにより、光通信システムにおいてボーレートあたりのビットレートを倍増することができる。
また、本光送信器１Ｃによっても、レーザ光源１１を直接制御する従来手法と異なり、周波数変調によるパイロット信号の搬送周波数への重畳や、受信信号の品質検出用ディザの重畳といった、複雑な周波数制御が可能である。これにより、制御チャネル等を用いることなくパイロット信号（例えばエラー信号）を送信できるほか、図１０や図１１を参照しながら後述するように、ディザによって受信側でのエラー検出感度を高めることができるといった、様々な作用効果が得られる。
さらに、本光送信器１Ｃでは、搬送波周波数制御回路１６が、前述したように位相回転回路１２２Ｘ，１２２Ｙに対し異なる周波数制御量Δｆａ，Δｆｂを出力してもよい。これにより、偏波成分Ｘ，Ｙのそれぞれに対し、周波数変調によって、異なるパイロット信号を重畳することが可能になり、パイロット信号の送信情報量を倍増することができる。
また、本光送信器１Ｃにおいても、信号処理回路１２がＩチャネル前置歪み補償回路１２３ＸＩ，ＹＩおよびＱチャネル前置歪み補償回路１２３ＸＱ，ＹＱとしての機能をそなえているので、ＤＡＣ１３ＸＩ，１３ＸＱ，１３ＹＩ，１３ＹＱ；ドライバ１４ＸＩ，１４ＸＱ，１３ＹＩ，１４ＹＱおよび位相変調器１５１ＸＩ，１５１ＸＱ，１５１ＹＩ，１５１ＹＱの不完全による信号品質劣化が前もって補償される。これにより、本光送信器１Ｃは、高品質の光送信を実現することができる。
さらに、本光送信器１Ｃによっても、搬送波周波数制御回路１６が、位相回転回路１２２Ｘ，１２２Ｙによる搬送波周波数の微調整と、レーザ光源１１の発振周波数を直接制御する粗調整とを併用することにより、送信器電気帯域を超える搬送波周波数の調整を、高精度に行なうことができる。
なお、本光送信器１Ｃにおいても、変調方式マッピング回路１２１Ｘと位相回転回路１２２Ｘとの間、および、変調方式マッピング回路１２１Ｙと位相回転回路１２２Ｙとの間に、それぞれ、図６に示す光送信器１Ｂの伝送路前置歪み補償回路１２４と同様の伝送路前置歪み補償回路をそなえてもよい。この伝送路前置歪み補償回路は、変調方式マッピング回路１２１Ｘまたは１２１Ｙで送信信号をマッピングされた電界情報に対し、伝送路３による信号品質劣化を補償する。これにより、伝送路３での光伝送による波形歪みが前もって補償され、より高品質の光送信を実現することができる。
偏波多重方式を採用した光送信器１Ｃにおける信号処理も、第２実施形態の光送信器１Ｂの信号処理について説明した上記(1)〜(5)式に従って行なわれる。ただし、偏波多重方式を採用する場合、上記(1)〜(5)式において、電界情報Ｅとしては、下記(6)式の通りＸ偏波，Ｙ偏波の情報Ｅｘ，Ｅｙが採用され、波形歪みに係る関数／逆関数ｈ（＝ｈ1(t)，ｈ２(t)またはｈ２(t)’）としては、下記(7)式の通り偏波を考慮した関数が用いられる。
Figure 0005712582
〔５〕光通信システムおよび光受信器
次に、図９を参照しながら、上述した光送信器１，１Ａ〜１Ｃを適用される光通信システムの構成を説明するとともに、図１０および図１１を参照しながら、本実施形態の光通信システムに適用される光受信器２Ａ，２Ｂの構成を説明する。なお、図９は本実施形態の光通信システムの構成を示すブロック図、図１０は光受信器２Ａの構成を示すブロック図、図１１は光受信器２Ｂの構成を示すブロック図である。
図９に示すように、光送信器１，１Ａ〜１Ｃを適用される光通信システムは、光送信器Ｔｘと、光受信器Ｒｘと、伝送路３と、複数（図９中では４）の中継器４とを有している。ここで、光送信器Ｔｘとしては、上述した光送信器１，１Ａ〜１Ｃのいずれか一つが用いられ、光受信器Ｒｘとしては、図１０，図１１を参照しながら後述する光受信器２Ａまたは２Ｂが用いられる。また、伝送路３（光ファイバ）は、光送信器Ｔｘと光受信器Ｒｘとの間を接続し、この伝送路３上に複数の中継器４が介設されている。
光受信器（光受信器の一例）２Ａは、図１０に示すように、ＯＥ２１および識別・誤り訂正回路２２を有している。
ＯＥ（光／電気変換回路）２１は、光送信器Ｔｘから伝送路３を通じて送信されてきた光信号を受信して電気信号に変換する。
識別・誤り訂正回路２２は、ＯＥ２１からの電気信号を識別し、その電気信号の誤り訂正数をモニタする。
識別・誤り訂正回路２２によってモニタされた誤り訂正数は、前記エラー信号として、光受信器Ｒｘ（２Ａ）から光送信器Ｔｘへ、逆方路のチャネルを用いて、または、本光通信システムの制御チャネルを用いパイロット信号として、または、前記周波数変調を用いて、送信される。このようにして光受信器Ｒｘ（２Ａ）から誤り訂正数を受信する光送信器Ｔｘ側では、搬送波周波数制御回路１６が、誤り訂正数が最小になるように、位相回転回路１２２，１２２Ｘ，１２２Ｙの回転周波数を調整し、光送信器Ｔｘの電気帯域内において搬送波周波数の微調整を行なう。
光受信器（光受信器の他例；デジタルコヒーレント受信器）２Ｂは、図１１に示すように、局部発振光源２３，９０度ハイブリッド回路２４，ＯＥ２５，ＡＤＣ２６および信号処理回路２７を有している。
局部発振光源２３は、局部発振光を発振して出力する。
９０度ハイブリッド回路２４は、局部発振光源２３からの局部発振光と、光送信器Ｔｘから伝送路３を通じて送信されてきた光信号とを合成し、光位相が互いに９０度異なる２組の光信号を出力する。
ＯＥ（光／電気変換回路）２５は、９０度ハイブリッド回路２４からの２組の光信号を電気信号に変換する。
ＡＤＣ（アナログ／デジタル変換回路）２６は、ＯＥ２５からの電気信号をデジタル信号に変換する。
信号処理回路２７は、ＡＤＣ２６からの２組のデジタル信号に対し、デジタル信号処理を施すもので、波形歪み補償回路２７１，搬送波位相同期回路２７２，識別回路２７３および信号品質モニタ２７４としての機能を有している。
波形歪み補償回路２７１は、ＡＤＣ２６からのデジタル信号に対し、波形歪みの補償を行なう。
搬送波位相同期回路２７２は、光源周波数オフセット補償機能および搬送波位相推定機能（J.C.Rasmussen他「100Gbps光伝送システムのためのデジタルコヒーレント受信技術」, FUJITSU, vol.60, no.5, p.476-483, 2009年9月）を有するほか、周波数復調機能を有している。
光源周波数オフセット補償機能は、波形歪み補償回路２７１によって波形歪みを補償されたデジタル信号に対し、光源周波数オフセット補償を行なう機能である。光送信器Ｔｘ側のレーザ光源１１と光受信器２Ｂ側の局部発振光源２３との間には波長確度の範囲内で光周波数のズレ（オフセット）が発生しうる。一般的な波長多重用光源の場合、その周波数オフセットは、最大、数ＧＨｚ程度となる可能性がある。光源周波数オフセットが大きい場合、受信信号を処理・識別することが困難になる。そこで、光源周波数オフセット補償機能は、光源周波数オフセットの推定値を得てから、その推定値をフィードバックして局部発振光源２３の発振周波数を微調整する、もしくはデジタル処理により補償することにより、周波数オフセットの補償を行なう。
光送信器Ｔｘ側のレーザ光源１１と光受信器２Ｂ側の局部発振光源２３との間の周波数オフセットが補償された後に残るのは、これらの光源１１，２３間の位相差である。搬送波位相推定機能は、その位相差を推定して補正することにより識別判定の準備を行なう機能である。
周波数復調機能は、光送信器Ｔｘにおいて上記周波数変調によりパイロット信号が重畳された場合、その搬送波からパイロット信号を復調する機能である。搬送波位相同期回路２７２において、上記光源周波数オフセット補償機能により光源周波数オフセットの推定値を得ることができ、光源周波数オフセット値により光送信器Ｔｘからの周波数変調によって重畳されたパイロット信号を復調することができる。
識別回路２７３は、搬送波位相同期回路２７２によって得られた信号に基づいて、受信信号のデータ識別処理を行ない、識別結果をデータ信号として出力する。
信号品質モニタ２７４は、搬送波位相同期回路２７２によって得られた信号の品質をモニタする。
信号品質モニタ２７４によってモニタされた信号品質は、前記エラー信号として、光受信器Ｒｘ（２Ｂ）から光送信器Ｔｘへ、逆方路のチャネルを用いて、または、本光通信システムの制御チャネルを用いパイロット信号として、または、前記周波数変調を用いて、送信される。このようにして光受信器Ｒｘ（２Ｂ）から信号品質を受信する光送信器Ｔｘ側では、搬送波周波数制御回路１６が、信号品質が最良になるように、位相回転回路１２２，１２２Ｘ，１２２Ｙの回転周波数を調整し、光送信器Ｔｘの電気帯域内において搬送波周波数の微調整を行なう。
なお、最適な搬送波周波数を見つけやすくするために、上述したように搬送波周波数制御回路１６によって搬送波周波数にディザを重畳した信号を送信することが有効である。この場合、識別・誤り訂正回路２２によって得られる誤り訂正数、もしくは、信号品質モニタ２７４によって得られる品質情報に基づき、搬送波周波数に重畳されたディザがモニタされる。そして、搬送波周波数制御回路１６が、モニタされたディザの振幅が最小になるように、位相回転回路１２２，１２２Ｘ，１２２Ｙの回転周波数を調整し、光送信器Ｔｘの電気帯域内において搬送波周波数の微調整を行なう。このとき、モニタされたディザの振幅が、前記エラー信号として光受信器Ｒｘから光送信器Ｔｘへ送信される。
このように、光送信器１，１Ａ〜１Ｃとともに光受信器２Ａ，２Ｂを用いることで、光受信器２Ａ，２Ｂ側において、受信信号の誤り訂正数が最小になるように、または、受信信号の品質が最良になるように、または、ディザ振幅が最小になるように、搬送波周波数が高精度かつ高速に制御される。
〔６〕光送信装置の第１例
以下に、上述のごとく構成された光送信器１，１Ａ〜１Ｃを用い高密度波長多重を行なう光通信装置の構成例（第１例〜第５例）について説明する。
まず、図１２および図１３を参照しながら、光送信装置の第１例について説明する。図１２は光送信装置の第１例の構成を示すブロック図、図１３は図１２に示す光送信装置の送信スペクトルを示す図である。
図１２に示すように、第１例の光送信装置１００Ａは、複数（図１２ではｎ；ｎは自然数）の光送信器Ｔｘ１〜Ｔｘｎと、光合波器１０１とを有している。
光送信器Ｔｘ１〜Ｔｘｎとしては、図１〜図８に示す光送信器１，１Ａ〜１Ｃのいずれかが用いられる。なお、図１２では、光送信器Ｔｘ１〜Ｔｘｎとして、図１に示す光送信器１が示されている。また、図１２では、ＤＡＣ１３および搬送波周波数制御回路１６の図示は省略されている。
光合波器１０１は、複数の光送信器Ｔｘ１〜Ｔｘｎからの光信号を合波することにより波長多重を行なって伝送路３へ出力する。
複数の光送信器Ｔｘ１〜Ｔｘｎにおける各レーザ光源１１は、同一の周波数ｆＣの出力光を発振する。
複数の光送信器Ｔｘ１〜Ｔｘｎにおける各搬送波周波数制御回路１６は、位相回転回路１２２，１２２Ｘ，１２２Ｙで付与される位相回転の周期を制御して光変調部１５，１５Ａ，１５Ｃから出力される光信号の搬送波周波数を制御する微調整を行なう。
このとき、複数の光送信器Ｔｘ１〜Ｔｘｎにおける各搬送波周波数制御回路１６は、位相回転回路１２２，１２２Ｘ，１２２Ｙに対し、それぞれ異なる周波数制御量Δｆａ１〜Δｆａｎを出力する。これにより、光送信器Ｔｘ１〜Ｔｘｎにおける各光変調部１５，１５Ａ，１５Ｃから出力される光信号の中心搬送波周波数は、図１３に示すように、電気帯域幅内において、それぞれ、ｆＣ＋Δｆａ１，ｆＣ＋Δｆａ２，…，ｆＣ＋Δｆａｎに微調整される。
従って、第１例の光送信装置１００Ａによれば、複数の光送信器Ｔｘ１〜Ｔｘｎにおける各搬送波周波数制御回路１６の機能を用い、各光送信器Ｔｘ１〜Ｔｘｎから出力される光信号の搬送波周波数が電気帯域幅内で高精度かつ高速に微調整される。これにより、波長多重の間隔が高密度化されて伝送路（光ファイバ）３の帯域利用率が向上され、大容量の伝送が実現される。
なお、複数の光送信器Ｔｘ１〜Ｔｘｎにおけるレーザ光源１１は、一のレーザ光源によって共通化されていてもよい。この場合、レーザ光源１１が一つだけとなるため、光通信装置１００Ａの構成をより簡素化することができる。
〔７〕光送信装置の第２例
図１４〜図１６を参照しながら、光送信装置の第２例について説明する。図１４は光送信装置の第２例の構成を示すブロック図、図１５は図１４に示す光送信装置の送信スペクトルを示す図、図１６（Ａ）および図１６（Ｂ）は図１４に示す光送信装置による波長配置変更（デフラグ）を説明するための図である。
図１４に示すように、第２例の光送信装置１００Ｂは、複数（図１４ではｎ）の光送信器Ｔｘ１〜Ｔｘｎと、帯域可変光合波器１０２とを有している。
光送信器Ｔｘ１〜Ｔｘｎとしては、図１〜図８に示す光送信器１，１Ａ〜１Ｃのいずれかが用いられる。
帯域可変光合波器１０２は、複数の光送信器Ｔｘ１〜Ｔｘｎからの光信号を合波することにより波長多重を行なって伝送路３へ出力する、帯域可変の光合波器である。
そして、第２例の光送信装置１００Ｂでは、複数の光送信器Ｔｘ１〜Ｔｘｎにおける各搬送波周波数制御回路１６は、位相回転回路１２２で付与される位相回転の周期を制御することにより、送信信号（バイナリデータ）のビットレートに応じた波長配置の調整を行なう。
従って、第２例の光送信装置１００Ｂによれば、異なるビットレートの信号を一本の光ファイバで伝送する場合、各光送信器Ｔｘ１〜Ｔｘｎにおける搬送波周波数制御回路１６の機能を用いて、図１５に示すように、各光パスＰ１〜Ｐ６（各光送信器Ｔｘ１〜Ｔｘｎの送信信号）のビットレートに合わせて波長配置が高精度かつ高速に微調整される。これにより、波長多重の間隔が高密度化されて伝送路（光ファイバ）３の帯域利用率が向上され、大容量の伝送が実現される。
このとき、光送信器Ｔｘ１〜Ｔｘｎにおける各搬送波周波数制御回路１６は、上記微調整機能と、レーザ光源１１からの出力光の周波数を直接制御する粗調整機能とを併用して波長配置の調整を行なってもよい。粗調整は、上述したように、発振周波数グリッド変更や温度制御による発振周波数調整によって行なわれる。このように粗調整機能と微調整機能とを組み合わせることにより、送信器電気帯域を超える大きな幅での搬送波周波数の調整を、高精度に行なうことができる。
ところで、上述のようにして図１５や図１６（Ａ）に示すごとく高密度な波長配置を行なった状態の光ネットワークが複数年に亘って運用されていくと、各光パスでの需要や要求が変化する場合が多々ある。このような場合、光ネットワークの波長配置を修正・変更することにより、波長資源の利用効率の改善が可能である。
第２例の光送信装置１００Ｂでは、上述した微調整機能および粗調整機能を用いることにより、光ネットワークの波長配置の修正・変更を行なうことができる。その際、搬送波周波数制御回路１６の微調整機能を用いることで、少なくとも電気帯域内での光パスの移動・変更であれば、ヒットレスつまり当該光パスを信号断状態にすることなく、波長配置の変更を高精度かつ高速に行なうことができる。
例えば図１６（Ａ）に示すように、光パスＰ１〜Ｐ６の波長配置を行なった状態の光ネットワークにおいて、光パスＰ２，Ｐ３が不要になり、光パスＰ４については、より広帯域が必要になったとする。このような場合、例えば図１６（Ｂ）に示すように、光パスＰ４のビットレートが変更された後、光パスＰ４〜Ｐ６が、上述した微調整機能および粗調整機能を用いて移動され、光パスＰ１，Ｐ４〜Ｐ６が高密度に配置される。さらに、図１６（Ｂ）に示す例では、新たな光パスＰ７，Ｐ８が、光パスＰ６以降の周波数帯域において追加され、上述した微調整機能および粗調整機能を用いて高密度に配置されている。
このように、第２例の光送信装置１００Ｂによれば、光送信器Ｔｘ１〜Ｔｘｎにおける各搬送波周波数制御回路１６の微調整機能および粗調整機能を用いて、波長配置の変更を高精度かつ高速に行なうことができる。従って、光ネットワークの長年の運用に伴い各光パスでの需要や要求が変化したとしても、光ネットワークの波長配置が修正・変更され、波長資源の利用効率を改善することができる。
〔８〕光送信装置の第３例
図１７および図１８を参照しながら、光送信装置の第３例について説明する。図１７は光送信装置の第３例の構成を示すブロック図、図１８は図１７に示す光送信装置の送信スペクトルを示す図である。
図１７に示すように、第３例の光送信装置１００Ｃは、図１２に示す第１例の光送信装置１００Ａと同様、複数（図１７ではｎ）の光送信器Ｔｘ１〜Ｔｘｎと、光合波器１０１とを有している。
光送信器Ｔｘ１〜Ｔｘｎとしては、図１〜図８に示す光送信器１，１Ａ〜１Ｃのいずれかが用いられる。なお、図１７では、図１２と同様、光送信器Ｔｘ１〜Ｔｘｎとして、図１に示す光送信器１が示されている。また、図１７では、ＤＡＣ１３および搬送波周波数制御回路１６の図示は省略されている。
光合波器１０１は、複数の光送信器Ｔｘ１〜Ｔｘｎからの光信号を合波することにより波長多重を行なって伝送路３へ出力する。
複数の光送信器Ｔｘ１〜Ｔｘｎにおけるレーザ光源１１としては、サブチャネル毎もしくはサブチャネル群毎に、周波数同期のとれていない、異なる光源が用いられる。
複数の光送信器Ｔｘ１〜Ｔｘｎにおける各搬送波周波数制御回路１６は、位相回転回路１２２，１２２Ｘ，１２２Ｙで付与される位相回転の周期を制御して光変調部１５，１５Ａ，１５Ｃから出力される光信号の搬送波周波数を制御する微調整を行なう。
このとき、複数の光送信器Ｔｘ１〜Ｔｘｎにおける各搬送波周波数制御回路１６は、位相回転回路１２２，１２２Ｘ，１２２Ｙに対し、それぞれ異なる周波数制御量Δｆａ１〜Δｆａｎを出力する。これにより、光送信器Ｔｘ１〜Ｔｘｎにおける各光変調部１５，１５Ａ，１５Ｃから出力される光信号の中心搬送波周波数の間隔は、図１８に示すように、シンボルレートの定数倍（Ｎ×シンボルレート；Ｎは自然数）に調整される。
従って、第３例の光送信装置１００Ｃによれば、各レーザ光源１１の発振周波数の同期がとれていなくても、各搬送波周波数制御回路１６の機能を用い、各光送信器Ｔｘ１〜Ｔｘｎから出力される光信号の中心搬送波周波数の間隔がシンボルレートの定数倍に調整される。これにより、各光送信器Ｔｘ１〜Ｔｘｎから出力される光信号の周波数同期がとられ、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）を実現することができる。
〔９〕光送信装置の第４例
図１９および図２０を参照しながら、光送信装置の第４例について説明する。図１９は光送信装置の第４例の構成を示すブロック図、図２０は図１９に示す光送信装置の送信スペクトルを示す図である。
図１９に示すように、第４例の光送信装置１００Ｄは、複数（図１９ではｎ＋１）の光送信器Ｔｘ１，Ｔｘ２，…，Ｔｘｍ，Ｔｘｍ′，…，Ｔｘｎと、ＡＷＧ１０３と、カプラ１０４とを有している。なお、ｍは１以上でｎ以下の自然数である。
光送信器Ｔｘ１，Ｔｘ２，…，Ｔｘｍ，Ｔｘｍ′，…，Ｔｘｎとしては、図１〜図８に示す光送信器１，１Ａ〜１Ｃのいずれかが用いられる。
ＡＷＧ（アレイ導波路回折格子）１０３は、ｎ個のポート１〜ｎを有し、これらのポート１〜ｎに入力される光送信器Ｔｘ１〜Ｔｘｎからの光信号を合波することにより波長多重を行なって伝送路３へ出力する、フィルタ帯域固定の光合波器である。ポート１〜ｎのそれぞれには、図２０に示すように、フィルタ帯域が固定的に割り当てられている。
ここで、光送信器Ｔｘｍ，Ｔｘｍ′が送信する信号のビットレートは、他の光送信器よりも低く、光送信器Ｔｘｍ，Ｔｘｍ′は、これらの光送信器Ｔｘｍ，Ｔｘｍ′からの信号を合成するカプラ１０４を介してＡＷＧ１０３のポートｍに接続されている。
また、光送信器Ｔｘ１〜Ｔｘｍ−１，Ｔｘｍ＋１〜Ｔｘｎは、それぞれ、ＡＷＧ１０３のポート１〜ｍ−１，ｍ＋１〜ｎに接続されている。
そして、光送信器Ｔｘ１，Ｔｘ２，…，Ｔｘｍ，Ｔｘｍ′，…，Ｔｘｎにおける各搬送波周波数制御回路１６は、位相回転回路１２２，１２２Ｘ，１２２Ｙで付与される位相回転の周期を制御することにより、ＡＷＧ１０３の同一フィルタ帯域を、２以上の光送信器によって共用している。つまり、図１９に示す光送信装置１００Ｄでは、各搬送波周波数制御回路１６の機能により、ポートｍに入力される特定パス上の２つの光送信器Ｔｘｍ，Ｔｘｍ′の搬送波周波数が高精度かつ高速に調整される。これにより、例えば図２０に示すように、ＡＷＧ１０３のポートｍに対応するフィルタ帯域が、２つの光送信器Ｔｘｍ，Ｔｘｍ′によって共用される。
従って、第４例の光送信装置１００Ｄによれば、ＡＷＧ１０３を用いる場合に、ビットレートの低い２以上の光送信器Ｔｘｍ，Ｔｘｍ′をカプラ１０４によって組み合わせ、各搬送波周波数制御回路１６の機能により各光送信器Ｔｘ１〜Ｔｘｎの搬送波周波数が制御される。これにより、ＡＷＧ１０３の一つのフィルタ帯域がビットレートの低い２以上の光送信器Ｔｘｍ，Ｔｘｍ′によって共用される。このため、ＡＷＧ１０３の各フィルタ帯域が極めて効率よく利用される。
なお、図１９および図２０に示す例では、ＡＷＧ１０３における一つのフィルタ帯域を２つの光送信器Ｔｘｍ，Ｔｘｍ′によって共用する場合について説明した。しかし、本件は、これに限定されるものではなく、３以上の光送信器によって同一フィルタ帯域を共用するように、各搬送波周波数制御回路１６の機能により、各光送信器Ｔｘ１〜Ｔｘｎの搬送波周波数を制御するように構成してもよい。
〔１０〕光送信装置の第５例
図２１および図２２を参照しながら、光送信装置の第５例、および、その光送信装置に対応する光受信装置について説明する。図２１は光送信装置の第５例の構成および光受信装置の構成を示すブロック図、図２２は図２１に示す光送信装置の送信スペクトルを示す図である。
図２１に示すように、第５例の光送信装置１００Ｅは、複数（図２１ではｎ）の光送信器Ｔｘ１〜Ｔｘｎと、ＡＷＧ１０３と、カプラ１０５，１０６とを有している。
この光送信装置１００Ｅに対応する光受信装置２００は、伝送路（光ファイバ）３を介して光送信装置１００Ｅに接続され、複数（図２１ではｎ）の光受信器Ｒｘ１〜Ｒｘｎと、光分波器２０１と、カプラ２０２，２０３とを有している。
光送信器Ｔｘ１〜Ｔｘｎとしては、図１〜図８に示す光送信器１，１Ａ〜１Ｃのいずれかが用いられる。
ＡＷＧ１０３は、ｎ個のポート１〜ｎを有し、これらのポート１〜ｎにカプラ１０５，１０６を介して入力される光送信器Ｔｘ１〜Ｔｘｎからの光信号を合波することにより波長多重を行なって伝送路３へ出力する、フィルタ帯域固定の光合波器である。ポート１〜ｎのそれぞれには、図２２に示すように、フィルタ帯域が固定的に割り当てられている。
また、光送信装置１００Ｅの各光送信器Ｔｘ１〜Ｔｘｎにおける変調方式マッピング回路１２１の変調方式は、直交周波数分割多重方式（ＯＦＤＭ）である（図２２参照）。
そして、複数の光送信器Ｔｘ１〜Ｔｘｎのうちの一の光送信器からの光信号がＡＷＧ１０３の二のフィルタ帯域にまたがる場合（例えば図２２に示す例では光送信器Ｔｘ２およびＴｘ５）、その光送信器Ｔｘ２およびＴｘ５における各搬送波周波数制御回路１６は、以下のような制御を行なう。
つまり、各搬送波周波数制御回路１６は、位相回転回路１２２，１２２Ｘ，１２２Ｙで付与される位相回転の周期を制御することにより、図２２に示すごとく光送信器Ｔｘ２およびＴｘ５からの光信号の特定サブキャリアが二のフィルタ帯域間のガードバンドに位置するように、光送信器Ｔｘ２およびＴｘ５における光変調部１５，１５Ａ，１５Ｃから出力される光信号の搬送波周波数を制御する。このとき、光送信器Ｔｘ２およびＴｘ５は、ガードバンドに配置された特定サブキャリアの使用を禁止する。
一方、光受信装置２００における光受信器Ｒｘ１〜Ｒｘｎとしては、例えば、図１０および図１１に示す光受信器２Ａおよび２Ｂのいずれかが用いられる。
光分波器２０１は、伝送路３を通じて光送信装置１００Ｅからの波長多重光信号を受信し、その波長多重光信号をｎ個の信号に分波し、それぞれポート１〜ｎから、カプラ２０２および２０３を介して、光受信器Ｒｘ１〜Ｒｘｎへ出力する。
カプラ２０２は、送信側のカプラ１０６に対応してそなえられ、光分波器２０１のポート１からの信号を２つに分離し、一方の信号を光受信器Ｒｘ１へ出力する。カプラ２０３は、送信側のカプラ１０５に対応してそなえられ、カプラ２０２からの他方の信号と光分波器２０１のポート２からの信号とを合成して光受信器Ｒｘ２へ出力する。
このように、第５例の光送信装置１００Ｅによれば、複数の光送信器Ｔｘ１〜ＴｘｎはそれぞれＡＷＧ１０３のフィルタ帯域幅に関係なくＯＦＤＭで高密度多重を行ない、特定チャネルの特定サブキャリアのみがガードバンドの位置に配置されるように、各チャネル（各光送信器Ｔｘ１〜Ｔｘｎ）の搬送波周波数が高精度かつ高速に制御される。そして、ガードバンドの位置に配置された特定サブキャリアの使用が禁止される。これにより、ガードバンドに位置する特定サブキャリアを使用した無駄な送信処理を確実に抑止することができ、光ネットワークでのＯＦＤＭによる伝送効率をより向上させることができる。
〔１１〕その他
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は、係る特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変形、変更して実施することができる。
〔１２〕付記
以上の本実施形態を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
光源と、
送信信号に対しデジタル信号処理を施す信号処理部と、
前記信号処理部でデジタル処理を施された送信信号に従って、前記光源からの出力光を変調し光信号として伝送路へ出力する光変調部と、
前記光変調部から出力される光信号の搬送波周波数を制御する搬送波周波数制御部と、を有し、
前記信号処理部は、
前記送信信号を変調方式に応じて電界情報にマッピングするマッピング回路と、
前記マッピング回路により前記送信信号をマッピングされた電界情報の電界位相に対し、一定周期の位相回転を付与する位相回転回路と、を有し、
前記搬送波周波数制御部は、前記位相回転回路で付与される位相回転の周期を制御することにより、前記光変調部から出力される光信号の搬送波周波数を制御することを特徴とする、光送信器。
（付記２）
前記マッピング回路により前記送信信号をマッピングされた電界情報は、Ｉ(In-phase)成分およびＱ(Quadrature-phase)成分を含み、
前記光変調部は、前記信号処理部でデジタル処理を施された送信信号のＩ成分およびＱ成分に従って、前記光源からの出力光を変調し、
前記信号処理部は、
前記位相回転回路により前記位相回転を付与された電界情報のＩ成分に対し、該Ｉ成分に対応する送信系の信号品質劣化を補償するＩチャネル前置歪み補償回路と、
前記位相回転回路により前記位相回転を付与された電界情報のＱ成分に対し、該Ｑ成分に対応する送信系の信号品質劣化を補償するＱチャネル前置歪み補償回路と、を有することを特徴とする、付記１記載の光送信器。
（付記３）
前記信号処理部は、
前記マッピング回路により前記送信信号をマッピングされた電界情報に対し、前記伝送路による信号品質劣化の逆特性の歪みを付加し、前記伝送路による信号品質劣化を補償する伝送路前置歪み補償回路を有することを特徴とする、付記１または付記２に記載の光送信器。
（付記４）
前記光変調部は、直交する偏波成分毎に互いに独立した光変調を行なう偏波多重変調部であり、
前記信号処理部は、
前記送信信号を、前記直交する偏波成分にそれぞれ対応する２系統の信号に分離する分離部を有するとともに、
前記分離部により分離された２系統の信号のそれぞれについて、前記マッピング回路および前記位相回転回路を有することを特徴とする、付記１記載の光送信器。
（付記５）
各マッピング回路により前記送信信号をマッピングされた電界情報は、Ｉ(In-phase)成分およびＱ(Quadrature-phase)成分を含み、
前記光変調部は、前記信号処理部でデジタル処理を施された前記２系統の信号のＩ成分およびＱ成分に従って、前記光源からの出力光を変調し、
前記信号処理部は、前記分離部により分離された２系統の信号のそれぞれについて、
前記位相回転回路により前記位相回転を付与された電界情報のＩ成分に対し、該Ｉ成分に対応する送信系の信号品質劣化を補償するＩチャネル前置歪み補償回路と、
前記位相回転回路により前記位相回転を付与された電界情報のＱ成分に対し、該Ｑ成分に対応する送信系の信号品質劣化を補償するＱチャネル前置歪み補償回路と、を有することを特徴とする、付記４記載の光送信器。
（付記６）
前記信号処理部は、前記分離部により分離された２系統の信号のそれぞれについて、
前記マッピング回路により前記送信信号をマッピングされた電界情報に対し、前記伝送路による信号品質劣化を補償する伝送路前置歪み補償回路を有することを特徴とする、付記４または付記５に記載の光送信器。
（付記７）
前記搬送波周波数制御部は、前記位相回転回路で付与される位相回転の周期を制御して前記光変調部から出力される光信号の搬送波周波数を制御することにより、パイロット信号を、周波数変調によって、前記光変調部から出力される光信号の搬送波周波数に重畳し、前記伝送路を通じて受信側へ送信することを特徴とする、付記１〜付記６のいずれか一項に記載の光送信器。
（付記８）
前記搬送波周波数制御部は、前記パイロット信号として、前記光送信器と対向した受信器が配置された局舎から出力された逆方路の光信号の受信信号の品質検出結果を、前記周波数変調によって前記搬送波周波数に重畳することを特徴とする、付記７記載の光送信器。
（付記９）
前記搬送波周波数制御部は、前記位相回転回路で付与される位相回転の周期を制御して前記光変調部から出力される光信号の搬送波周波数を制御することにより、受信信号の品質検出用ディザを、前記光変調部から出力される光信号の搬送波周波数に重畳し、前記伝送路を通じて受信側へ送信することを特徴とする、付記１〜付記６のいずれか一項に記載の光送信器。
（付記１０）
前記搬送波周波数制御部は、前記位相回転回路で付与される位相回転の周期を制御して前記光変調部から出力される光信号の搬送波周波数を制御する微調整と、前記光源からの出力光の周波数を制御する粗調整とを併用して、前記光変調部から出力される光信号の搬送波周波数を制御することを特徴とする、付記１〜付記９のいずれか一項に記載の光送信器。
（付記１１）
付記１〜付記１０のいずれか一項に記載の、複数の光送信器と、
前記複数の光送信器からの光信号を合波することにより波長多重を行なって伝送路へ出力する光合波器と、を有し、
前記複数の光送信器における各光源は、同一の周波数の出力光を発振し、
前記複数の光送信器における各搬送波周波数制御部は、前記位相回転回路で付与される位相回転の周期を制御して前記光変調部から出力される光信号の搬送波周波数の微調整を行なうことを特徴とする、光送信装置。
（付記１２）
前記各光源は、一の光源によって共通化されていることを特徴とする、付記１１記載の光送信装置。
（付記１３）
付記１〜付記１０のいずれか一項に記載の、複数の光送信器と、
前記複数の光送信器からの光信号を合波することにより波長多重を行なって伝送路へ出力する、帯域可変の光合波器と、を有し、
前記複数の光送信器における各搬送波周波数制御部は、前記位相回転回路で付与される位相回転の周期を制御することにより、送信信号のビットレートに応じた波長配置の調整を行なうことを特徴とする、光送信装置。
（付記１４）
前記複数の光送信器における各搬送波周波数制御部は、前記光源からの出力光の周波数を制御する粗調整を併用して、前記波長配置の調整を行なうことを特徴とする、付記１３記載の光送信装置。
（付記１５）
前記複数の光送信器における各搬送波周波数制御部は、前記位相回転回路で付与される位相回転の周期を制御することにより、前記波長配置の変更を行なうことを特徴とする、付記１３または付記１４に記載の光送信装置。
（付記１６）
前記複数の光送信器における各搬送波周波数制御部は、前記光源からの出力光の周波数を制御する粗調整を併用して、前記波長配置の変更を行なうことを特徴とする、付記１５記載の光送信装置。
（付記１７）
付記１〜付記１０のいずれか一項に記載の、複数の光送信器と、
前記複数の光送信器からの光信号を合波することにより波長多重を行なって伝送路へ出力する光合波器と、を有し、
前記複数の光送信器における各搬送波周波数制御部は、前記位相回転回路で付与される位相回転の周期を制御して前記光変調部から出力される光信号の搬送波周波数を制御することにより、前記複数の光送信器から出力される光信号の中心搬送波周波数の間隔をシンボルレートの定数倍に調整することを特徴とする、光送信装置。
（付記１８）
付記１〜付記１０のいずれか一項に記載の、複数の光送信器と、
前記複数の光送信器からの光信号を合波することにより波長多重を行なって伝送路へ出力する、フィルタ帯域固定の光合波器と、を有し、
前記複数の光送信器における各搬送波周波数制御部は、前記位相回転回路で付与される位相回転の周期を制御することにより、前記光合波器の同一フィルタ帯域を、前記複数の光送信器のうちの２以上の光送信器によって共用することを特徴とする、光送信装置。
（付記１９）
付記１〜付記１０のいずれか一項に記載の、複数の光送信器と、
前記複数の光送信器からの光信号を合波することにより波長多重を行なって伝送路へ出力する、フィルタ帯域固定の光合波器と、を有し、
前記複数の光送信器における各マッピング回路の変調方式は、直交周波数分割多重方式（ＯＦＤＭ）であり、
前記複数の光送信器のうちの一の光送信器からの光信号が前記光合波器の二のフィルタ帯域にまたがる場合、当該一の光送信器における各搬送波周波数制御部は、前記位相回転回路で付与される位相回転の周期を制御することにより、当該一の光送信器からの光信号の特定サブキャリアが前記二のフィルタ帯域間のガードバンドに位置するように、当該一の光送信器における前記光変調部から出力される光信号の搬送波周波数を制御することを特徴とする、光送信装置。
（付記２０）
当該一の光送信器は、前記ガードバンドに配置された前記特定サブキャリアの使用を禁止することを特徴とする、付記１９記載の光送信装置。
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 光送信器
１１ レーザ光源（光源）
１２ 信号処理回路（信号処理部）
１２０ １：２ＤＭＵＸ（分離部）
１２１，１２１Ｘ，１２１Ｙ 変調方式マッピング回路
１２２，１２２Ｘ，１２２Ｙ 位相回転回路
１２２ａ 積分回路
１２２ｂ 乗算器
１２３Ｉ，１２３ＸＩ，１２３ＹＩ Ｉチャネル前置歪み補償回路
１２３Ｑ，１２３ＸＱ，１２３ＹＱ Ｑチャネル前置歪み補償回路
１２４ 伝送路前置歪み補償回路
１３，１３Ｉ，１３Ｑ，１３ＸＩ，１３ＸＱ，１３ＹＩ，１３ＹＱ ＤＡＣ（デジタル／アナログ変換回路）
１４，１４Ｉ，１４Ｑ，１４ＸＩ，１４ＸＱ，１４ＹＩ，１４ＹＱ ドライバ（変調器駆動回路）
１５ ＩＱ変調器（光変調部）
１５Ｃ 偏波多重ＩＱ変調器（光変調部）
１５１Ｉ，１５１Ｑ，１５１ＸＩ，１５１ＸＱ，１５１ＹＩ，１５１ＹＱ 位相変調器
１５２，１５２Ｘ，１５２Ｙ 位相シフト部
１５３ 偏波合波器（ＰＢＣ）
１６ 搬送波周波数制御回路（搬送波周波数制御部）
２Ａ，２Ｂ 光受信器
２１ ＯＥ（光／電気変換回路）
２２ 識別・誤り訂正回路
２３ 局部発振光源
２４ ９０度ハイブリッド回路
２５ ＯＥ（光／電気変換回路）
２６ ＡＤＣ（アナログ／デジタル変換回路）
２７ 信号処理回路
２７１ 波形歪み補償回路
２７２ 搬送波位相同期回路
２７３ 識別回路
２７４ 信号品質モニタ
３ 伝送路（光ファイバ）
４ 中継器
１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ 光送信装置
１０１ 光合波器
１０２ 帯域可変光合波器
１０３ ＡＷＧ（アレイ導波路回折格子，フィルタ帯域固定の合波器）
１０４，１０５，１０６ カプラ
２００ 受信装置
２０１ 光分波器
２０２，２０３ カプラ
Ｔｘ，Ｔｘ１，Ｔｘ２，…，Ｔｘｍ，Ｔｘｍ′，…，Ｔｘｎ 光送信器
Ｒｘ，Ｒｘ１〜Ｒｘｎ 光受信器

Claims (10)

  1. 光源と、
    送信信号に対しデジタル信号処理を施す信号処理部と、
    前記信号処理部でデジタル処理を施された送信信号に従って、前記光源からの出力光を変調し光信号として伝送路へ出力する光変調部と、
    前記光変調部から出力される光信号の搬送波周波数を制御する搬送波周波数制御部と、を有し、
    前記信号処理部は、
    前記送信信号を変調方式に応じて電界情報にマッピングするマッピング回路と、
    前記マッピング回路により前記送信信号をマッピングされた電界情報の電界位相に対し、一定周期の位相回転を付与する位相回転回路と、を有し、
    前記搬送波周波数制御部は、前記位相回転回路で付与される位相回転の周期を制御して前記光変調部から出力される光信号の搬送波周波数を制御する調整と、前記光源からの出力光の周波数を制御する調整とを併用して、前記光変調部から出力される光信号の搬送波周波数を制御することを特徴とする、光送信器。
  2. 前記マッピング回路により前記送信信号をマッピングされた電界情報は、Ｉ(In-phase)成分およびＱ(Quadrature-phase)成分を含み、
    前記光変調部は、前記信号処理部でデジタル処理を施された送信信号のＩ成分およびＱ成分に従って、前記光源からの出力光を変調し、
    前記信号処理部は、
    前記位相回転回路により前記位相回転を付与された電界情報のＩ成分に対し、該Ｉ成分に対応する送信系の信号品質劣化を補償するＩチャネル前置歪み補償回路と、
    前記位相回転回路により前記位相回転を付与された電界情報のＱ成分に対し、該Ｑ成分に対応する送信系の信号品質劣化を補償するＱチャネル前置歪み補償回路と、を有することを特徴とする、請求項１記載の光送信器。
  3. 前記信号処理部は、
    前記マッピング回路により前記送信信号をマッピングされた電界情報に対し、前記伝送路による信号品質劣化の逆特性の歪みを付加し、前記伝送路による信号品質劣化を補償する伝送路前置歪み補償回路を有することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の光送信器。
  4. 前記光変調部は、直交する偏波成分毎に互いに独立した光変調を行なう偏波多重変調部であり、
    前記信号処理部は、
    前記送信信号を、前記直交する偏波成分にそれぞれ対応する２系統の信号に分離する分離部を有するとともに、
    前記分離部により分離された２系統の信号のそれぞれについて、前記マッピング回路および前記位相回転回路を有することを特徴とする、請求項１記載の光送信器。
  5. 各マッピング回路により前記送信信号をマッピングされた電界情報は、Ｉ(In-phase)成分およびＱ(Quadrature-phase)成分を含み、
    前記光変調部は、前記信号処理部でデジタル処理を施された前記２系統の信号のＩ成分およびＱ成分に従って、前記光源からの出力光を変調し、
    前記信号処理部は、前記分離部により分離された２系統の信号のそれぞれについて、
    前記位相回転回路により前記位相回転を付与された電界情報のＩ成分に対し、該Ｉ成分に対応する送信系の信号品質劣化を補償するＩチャネル前置歪み補償回路と、
    前記位相回転回路により前記位相回転を付与された電界情報のＱ成分に対し、該Ｑ成分に対応する送信系の信号品質劣化を補償するＱチャネル前置歪み補償回路と、を有することを特徴とする、請求項４記載の光送信器。
  6. 前記搬送波周波数制御部は、前記位相回転回路で付与される位相回転の周期を制御して前記光変調部から出力される光信号の搬送波周波数を制御することにより、パイロット信号を、周波数変調によって、前記光変調部から出力される光信号の搬送波周波数に重畳し、前記伝送路を通じて受信側へ送信することを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の光送信器。
  7. 前記搬送波周波数制御部は、前記パイロット信号として、前記光送信器と対向した受信器が配置された局舎から出力された逆方路の光信号の受信信号の品質検出結果を、前記周波数変調によって前記搬送波周波数に重畳することを特徴とする、請求項６記載の光送信器。
  8. 前記搬送波周波数制御部は、前記位相回転回路で付与される位相回転の周期を制御して前記光変調部から出力される光信号の搬送波周波数を制御することにより、受信信号の品質検出用ディザを、前記光変調部から出力される光信号の搬送波周波数に重畳し、前記伝送路を通じて受信側へ送信することを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の光送信器。
  9. 請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の、複数の光送信器と、
    前記複数の光送信器からの光信号を合波することにより波長多重を行なって伝送路へ出力する光合波器と、を有し、
    前記複数の光送信器における各光源は、同一の周波数の出力光を発振し、
    前記複数の光送信器における各搬送波周波数制御部は、前記位相回転回路で付与される位相回転の周期を制御して前記光変調部から出力される光信号の搬送波周波数の微調整を行なうことを特徴とする、光送信装置。
  10. 複数の光送信器と、
    前記複数の光送信器からの光信号を合波することにより波長多重を行なって伝送路へ出力する光合波器と、を有し、
    前記複数の光送信器のそれぞれは、
    光源と、
    送信信号に対しデジタル信号処理を施す信号処理部と、
    前記信号処理部でデジタル処理を施された送信信号に従って、前記光源からの出力光を変調し光信号として伝送路へ出力する光変調部と、
    前記光変調部から出力される光信号の搬送波周波数を制御する搬送波周波数制御部と、を有し、
    前記複数の光送信器における各信号処理部は、
    前記送信信号を変調方式に応じて電界情報にマッピングするマッピング回路と、
    前記マッピング回路により前記送信信号をマッピングされた電界情報の電界位相に対し、一定周期の位相回転を付与する位相回転回路と、を有し、
    前記複数の光送信器における各光源は、同一の周波数の出力光を発振し、
    前記複数の光送信器における各搬送波周波数制御部は、前記位相回転回路で付与される位相回転の周期を制御して前記光変調部から出力される光信号の搬送波周波数の微調整を行なうことを特徴とする、光送信装置。
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