JP5749637B2

JP5749637B2 - Ｐｄｌ補償器、光デバイス、ｐｄｌ補償方法

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Inventors: 浩平萬代; 信彦菊池
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Description

本発明は、光通信システムにおいて用いられるＰＤＬ（偏波依存損失）を補償する技術に関する。

光通信システムに使われる光デバイスには、互いに直交する２つの偏波主軸（ＰＳＰ）がある。この２つのＰＳＰの間の損失差は、偏波依存損失（ＰＤＬ）と呼ばれる。

図１は、ＰＤＬをもつ光デバイス１の模式図である。光デバイス１は、偏波ビームスプリッタ（ＰＢＳ）２および３、これらの間を接続する光導波路を備える。ＰＢＳ２は、入力された光を互いに直交する２つの偏波主軸であるＴＥ偏波とＴＭ偏波に分波する。ＰＢＳ３は、ＴＭ偏波とＴＥ偏波を合波して出力する。ＰＢＳ２と３を接続する光導波路において、ＴＥ偏波にのみ損失４が加わる。

なお、実際の光デバイスの多くは、ＰＢＳ２および３、損失４が必ずしも明示的な構成要素として備わっているわけではなく、図１はＰＤＬを説明するために模式的に示したものであることに注意されたい。また、損失はＴＥ偏波のみならずＴＭ偏波にも加わるが、ここでいう損失４はＴＥ偏波とＴＭ偏波との間の損失差を意味している。ＴＥ偏波の損失よりＴＭ偏波の損失が大きい場合は、損失４はＴＭ偏波に加わることになる。また、利得デバイスの場合、ＴＥ偏波とＴＭ偏波の間の利得差は偏波依存利得（ＰＤＧ）と呼ばれる。ＰＤＧも２つの偏波主軸間に強度差を生じる点ではＰＤＬと共通であるので、本明細書ではこれらを一括してＰＤＬとして扱う。

ＰＤＬをもつ光デバイスに光信号を入力した際、光信号の偏波に応じて光デバイスの挿入損失が変化してしまう。その結果、光通信システムにおいては、伝送品質が劣化し、ネットワークの障害に繋がる場合もある。また、２つの互いに直交した偏波の光信号を合波して出力する光偏波多重送信器においては、２つの光信号が合波されるまでに受ける損失の差がＰＤＬとなる。

図２は、ＰＤＬをもつ光偏波多重送信器５の模式図である。レーザー光源（ＬａｓｅｒＤｉｏｄｅ：ＬＤ）６の出力光は、ＰＢＳ７によって互いに直交するＴＥ偏波とＴＭ偏波に分波される。これらの偏波は、光変調器９、１０によってそれぞれ変調された後、ＴＥ偏波のみに損失１１が加わる。ＰＢＳ８は、ＴＭ偏波とＴＥ偏波を合波して出力する。損失１１は、ＴＥ偏波とＴＭ偏波の間の損失差を意味している。ＴＥ偏波の損失よりＴＭ偏波の損失が大きい場合は、損失１１はＴＭ偏波に加わることとなる。損失１１は、光導波路においてのみならず、ＰＢＳ７、８や光変調器９、１０などにおいて加わる場合もある。

光偏波多重送信器５のＰＤＬは、合波して出力する２つの偏波間に強度差をつける。その結果、パワーが低下した偏波の光信号は雑音光への耐力が低下し、伝送品質が著しく劣化する。

図３は、光偏波多重送信器５を用いて偏波多重直交位相変調（ＤＰ−ＱＰＳＫ）信号光を生成し、そのＤＰ−ＱＰＳＫ信号光をコヒーレント受信器で受信した場合における受信感度の劣化量を示すグラフである。図３に示すように、例えば２ｄＢのＰＤＬがあると、雑音光への耐力が１ｄＢ以上も低下する。

ＰＤＬは、２つの偏波主軸の損失を入れ替えた別の光デバイスによって相殺することができる。この別の光デバイスは、ＰＤＬ補償素子などと呼ばれる。

しかし、ＰＤＬを有する光デバイスの２つの偏波主軸のうちどちらの損失が大きいか（以下、いずれの偏波主軸の損失が大きいかを「ＰＤＬの向き」と呼ぶ）は固体ごとに異なる。また、ＰＤＬを有する光デバイスのＰＤＬの向きが決まっていたとしても、ＰＤＬを有する光デバイスとＰＤＬ補償素子との間の接続に通常の光ファイバを用いた場合、当該光ファイバ内で光信号の偏波が自由に回転し、ＰＤＬ補償素子において光信号の偏波が定まらないため、ＰＤＬを正しく相殺できなくなる。

本技術分野の背景技術としては、下記特許文献１がある。同文献には、同一のＰＤＬをもつ２つのファイバグレーティング（ＦＢＧ）を、９０°捻った偏波面保持型光ファイバ（ＰＭＦ）によって接続する構成が記載されている。ＰＭＦは光信号の偏波回転が一定になるように応力がつけられた光ファイバであり、その入出力端で光信号の偏波が変わらない光ファイバである。これを９０°捻ることにより、２つのＦＢＧ間のＰＤＬの向きが直交して接続され、両者のＰＤＬが相殺される。

下記特許文献２には、同一のＰＤＬをもたせた２つのマッハツェンダー光回路を、９０°捻ったＰＭＦによって接続する構成が記載されている。

特開２００３−１４９５６号公報特開２００４−１５１６７１号公報

上記特許文献１〜２に記載されている技術によれば、ＰＤＬをもつ光デバイスと、ＰＤＬの向きが当該光デバイスと同じであるＰＤＬ補償素子とを、９０°捻ったＰＭＦで接続することにより、ＰＤＬ補償素子で補償される光デバイスのＰＤＬの向きを一定に保つことができる。

例えば上記特許文献１においては、一方の偏波主軸に損失をもつ１段目のＦＢＧを同じ偏波主軸に損失をもつ２段目のＦＢＧに偏波を９０°捻ったＰＭＦで接続する。その結果、２段目のＦＢＧにおいては１段目のＦＢＧとは異なる他方の偏波主軸に損失を生じさせることとなり、２つの偏波主軸の損失が均衡し、１段目と２段目のＦＢＧのＰＤＬが相殺される。ただし、１段目と２段目のＦＢＧで、ＰＤＬの向きを揃える必要があるため、１段目のＦＢＧのＰＤＬの向きに合わせ、２段目のＦＢＧを用意する必要がある。

一般には光デバイスのＰＤＬの向きは固体ごとに異なり、２つの偏波主軸のどちらの損失が大きいかは不確定である。そのため、ＰＤＬの向きに応じて複数のＰＤＬ補償器を用意しなければならない。このように、ＰＤＬ補償器の個数や品種が増加すると、ＰＤＬ補償器の価格や管理／選別コストの増加を招く。

本発明は上記のような課題に鑑みてなされたものであり、ＰＳＰのどちらの損失が大きいかが不確定である場合でも、ＰＤＬ補償器の個数や品種を少なく抑えることができる、ＰＤＬ補償技術を提供することを目的とする。

本発明に係るＰＤＬ補償器は、第１または第２の入出力端子から入力された光信号がＰＤＬ補償素子に入力する前に、ＰＤＬ補償素子に入力する光信号の第１偏波主軸と第２偏波主軸とのうちいずれの損失または利得が大きいかを入れ替えるように構成されている。

本発明に係るＰＤＬ補償器によれば、光デバイスのＰＤＬの向きに依らずにＰＤＬを相殺することができる。これにより、光偏波多重送信器に必要なＰＤＬ補償器の個数や品種を減らすことができる。

ＰＤＬをもつ光デバイス１の模式図である。ＰＤＬをもつ光偏波多重送信器５の模式図である。ＤＰ−ＱＰＳＫ信号光をコヒーレント受信器で受信した場合における受信感度の劣化量を示すグラフである。実施形態１に係るＰＤＬ補償器１３の構成図である。入出力端子１９の構成例を示す図である。実施形態２に係るＰＤＬ補償器２５の構成図である。実施形態３に係るＰＤＬ補償器３８の構成図である。偏波スイッチ３９を、手動により偏波の向きを切り替えるスイッチとして構成した例を示す図である。実施形態４に係るＰＤＬ補償器５０の構成図である。実施形態５にかかる光デバイス５３の構成例を示す図である。実施形態６に係る光デバイス６２の構成例を示す図である。

＜実施の形態１＞
図４は、本発明の実施形態１に係るＰＤＬ補償器１３の構成図である。ＰＤＬ補償器１３は、入出力端子１９および２０、ＰＤＬ補償素子１２、偏波保持接続部１７、偏波回転接続部１８を備える。

ＰＤＬ補償素子１２は、２つの入出力部を備え、その一方は偏波保持接続部１７と接続され、他方は偏波回転接続部１８に接続されている。偏波保持接続部１７は、入出力端子１９とＰＤＬ補償素子１２を接続する。偏波回転接続部１８は、入出力端子２０とＰＤＬ補償素子１２を接続する。偏波保持接続部１７と偏波回転接続部１８は、例えばＰＭＦなど光の偏波を保持するデバイスを用いて構成されている。本実施形態１における「偏波切替部」は、偏波回転接続部１８が相当する。

図５は、入出力端子１９の構成例を示す図である。入出力端子２０も同様の構成を有する。ＰＭＦ２１の端面２２に、ツメ２４と称される凸部を備えた入出力端子１９が固定される。ツメ２４は、偏波の向きを示すための標識である。ツメ２４が示す方向は、ＰＭＦ２１の偏波主軸の一方に合致してされる。ただし、ツメ２４が示す方向とＰＳＰの関係が一意に定まっていれば、必ずしもツメ２４の方向をＰＭＦ２１の偏波主軸に合致させなくともよい。また、偏波の向きを示す標識であれば、ツメ２４の形態は必ずしも凸形状でなくともよい。例えば、凹部や刻印による標識を用いてもよい。後述するが、ＰＭＦ２１の偏波主軸はＰＤＬ補償素子１２の偏波主軸に合致されるため、当該入出力端子１９においてＰＤＬ補償素子１２の偏波主軸を目視確認できるようになる。

ＰＤＬ補償素子１２は、ＰＢＳ１４とＰＢＳ１５を備える。ＰＢＳ１４は、偏波保持接続部１７から入力される光を、２つの互いに直交するＴＥ偏波とＴＭ偏波に分波する。このＴＥ偏波およびＴＭ偏波がＰＤＬ補償素子１２の偏波主軸である。ＰＢＳ１５は、ＰＢＳ１４が分波したＴＥ偏波とＴＭ偏波を再度合波して偏波回転接続部１８に出力する。損失１６は、ＰＢＳ１４が分波した２つの偏波の一方における損失が他方における損失よりも大きいことを意味する。損失１６が生じている側の偏波がＰＤＬ補償素子１２のＰＤＬの向きとなる。

偏波保持接続部１７は、入出力端子１９においてツメ２４が示す偏波が、ＰＤＬ補償素子１２のＴＥ偏波またはＴＭ偏波に結合されるように、入出力端子１９とＰＤＬ補償素子１２を接続する。この構成の下において、ＰＤＬを受けた光を、そのＰＤＬの向きと入出力端子１９のツメ２４が示す偏波とが直交または一致するように入出力端子１９へ入力すると、ＰＤＬ補償器１３に入力した光のＰＤＬがＰＤＬ補償素子１２のＰＤＬによって相殺される。

偏波回転接続部１８は、ＰＤＬ補償素子１２の２つの偏波主軸のうち入出力端子１９のツメ２４が示す偏波に一致しない側の偏波と、入出力端子２０のツメ２４が示す偏波とが一致するように、ＰＤＬ補償素子１２と入出力端子２０を接続する。この構成により、入出力端子１９、２０のいずれの側から光を入力させるかを入れ換えることにより、入力光に対するＰＤＬ補償器１３のＰＤＬの向きを変化させることができる。

例えば、ＴＭ偏波の損失の方がＴＥ偏波の損失より大きい光信号がＰＤＬ補償器１３の入出力端子１９に入力されたと仮定する。ＰＤＬ補償素子１２のＰＤＬの向きをＴＥ偏波側に構成しておくことにより、ＰＤＬ補償器１３の出力光のＴＥ偏波とＴＭ偏波に生じる損失を均衡させることができる。一方従来のＰＤＬ補償器においては、ＰＤＬ補償器１３のＰＤＬの向きが固定されているため、ＴＥ偏波の方がＴＭ偏波の損失より大きい光信号が入力されると、これを補償することができなかった。

しかし、本実施形態１に係るＰＤＬ補償器１３は、ＴＥ偏波の方がＴＭ偏波の損失より大きい光信号を入出力端子２０から入力させることにより、ＴＥ偏波とＴＭ偏波に生じる損失を均衡させることができる。すなわち、偏波回転接続部１８は、ＰＤＬの向きを９０°回転させるように入出力端子２０とＰＤＬ補償素子１２を接続するので、光信号を入出力端子２０から入力した場合、光信号がＰＤＬ補償素子１２に入力される前にその偏波が９０°回転してＴＥ偏波とＴＭ偏波とが入れ替わる。その結果、偏波補償素子１２で光信号のＰＤＬの相殺が可能となる。これにより、ＴＥ偏波とＴＭ偏波いずれの側のＰＤＬが大きい場合であっても、１つのＰＤＬ補償器１３のみでこれを補償することができる。

＜実施の形態１：変形例＞
ＰＤＬ補償素子１２の構成は、図４に示したものに限定されない。例えば、ＰＢＳ１４または１５の一方を光カプラに置換しても同等の特性をもつ。その他、空間に光を拡散するレンズ、拡散された光の一方向に損失を与える光シャッター、および空間に拡散した光を集光するレンズを用いて、ＰＤＬ補償素子１２を構成することもできる。

ＰＤＬ補償器１３の構成は、図４に示したものに限定されない。例えば、上述の説明では偏波回転接続部１８がＰＤＬの向きを回転させることとしたが、ＰＤＬ補償素子１２の内部にこの機能を作ることもできる。ＰＢＳ１４と１５で損失１６に結合する偏波主軸を互いに入れ替え、偏波回転接続部１８は、ＰＤＬ補償素子１２の偏波主軸のうち入出力端子１９のツメ２４が示す偏波に一致する偏波と、入出力端子２０のツメ２４が示す偏波とが一致するように、ＰＤＬ補償素子１２と入出力端子２０を接続するようにしてもよい。

また、ＰＢＳ１４の入力部を入出力端子１９と一体化し、ＰＢＳ１５の出力部を入出力端子２０と一体化することにより、偏波保持接続部１７、偏波回転接続部１８を省略することもできる。また、損失１６を可変減衰器によって生じさせるようにすれば、ＰＤＬ補償器１３のＰＤＬ補償量を可変にすることができる。

ＰＭＦは伝搬速度が遅い偏波主軸（Ｓｌｏｗ軸）と速い偏波主軸（Ｆａｓｔ軸）を有する。ＰＭＦのＳｌｏｗ軸とＦａｓｔ軸に分かれて伝搬した光には、偏波モード分散（ＰＭＤ）と呼ばれる遅延差が生じ、光波形が劣化してしまう。そこで、偏波保持接続部１７のＦａｓｔ軸を伝搬した光信号が偏波回転接続部１８のＳｌｏｗ軸を伝搬するように、偏波保持接続部１７と偏波回転接続部１８の間でＦａｓｔ軸とＳｌｏｗ軸を入れ換えれば、ＰＭＦのＰＭＤを相殺することができる。

＜実施の形態２＞
実施形態１では、光信号を入出力端子１９と２０のいずれから入力させるかによって、ＰＤＬ補償器１３が補償するＰＤＬの向きを入れ替える構成を説明した。本発明の実施形態２では、光信号を入力させるのは入出力端子１９に固定し、ＰＤＬ補償器１３の内部でＰＤＬの向きを入れ換えることができる構成について説明する。

図６は、本実施形態２に係るＰＤＬ補償器２５の構成図である。図６に示す構成のうち図４で説明した部分については、図４と同一の符号を付して適宜説明を省略する。

ＰＤＬ補償器２５は、入出力端子１９および２０、１：２光スイッチ２７、サーキュレータ３０および３１、ＰＤＬ補償素子１２、２：１光スイッチ３６、偏波保持光導波路２６、２８、２９、３２、および３３、光導波路３４、３５、および３７を備える。入出力端子１９および２０、ＰＤＬ補償素子１２の構成は、実施形態１で説明したものと同様である。

本実施形態２における「偏波切替部」は、１：２光スイッチ２７、サーキュレータ３０および３１、ＰＤＬ補償素子１２、２：１光スイッチ３６、偏波保持光導波路２６、２８、２９、３２、および３３、光導波路３４、３５、および３７が相当する。「第１結合部」「第２結合部」は、サーキュレータ３０および３１が相当する。

サーキュレータ３０と３１は、それぞれ３つの入出力経路を結合する。各経路の接続形態については後述する。偏波保持光導波路２６は、入出力端子１９と１：２光スイッチ２７の入力部を接続する。偏波保持光導波路２８は、１：２光スイッチ２７の出力の一方とサーキュレータ３１の入力部を接続する。偏波保持光導波路２９は、１：２光スイッチ２７の出力の他方とサーキュレータ３０の入力部を接続する。偏波保持光導波路３２は、サーキュレータ３０とＰＤＬ補償素子１２の入出力部の一方を接続する。偏波保持光導波路３３は、サーキュレータ３１とＰＤＬ補償素子１２の入出力部の他方を接続する。光導波路３４は、サーキュレータ３０と２：１光スイッチ３６の入力部の一方を接続する。光導波路３５は、サーキュレータ３１と２：１光スイッチ３６の入力部の他方を接続する。光導波路３７は、２：１光スイッチ３６の出力部と入出力端子２０を接続する。

１：２光スイッチ２７は、偏波保持光導波路２６から入力された光を偏波保持光導波路２８、２９のうち任意の一方に出力する。光サーキュレータ３０は、偏波保持光導波路２９から入力された光を偏波保持光導波路３２に出力し、偏波保持光導波路３２から入力された光を光導波路３４に出力する。光サーキュレータ３１は、偏波保持光導波路２８から入力された光を偏波保持光導波路３３に出力し、偏波保持光導波路３３から入力された光を光導波路３５に出力する。２：１光スイッチ３６は、１：２光スイッチ２７の出力先が偏波保持光導波路２８である場合には光導波路３４から入力される光を光導波路３７に出力し、１：２光スイッチ２７の出力先が偏波保持光導波路２９である場合には光導波路３５から入力される光を光導波路３７に出力する。

入出力端子１９からＰＤＬ補償素子１２の入出力部までの偏波を保持するため、１：２光スイッチ２７、偏波保持光導波路２６、２８、２９、３２、および３３、サーキュレータ３０および３１は、入出力端の偏波の向きを保持するＰＭＦのような光導波路を用いて構成される。光導波路３４、３５、および３７は、ＰＤＬ補償素子１２から出力される光を伝送する光導波路であるため、必ずしも偏波を保持する必要はない。

偏波保持光導波路２８、２９、３２、および３３がＰＭＦである場合は、これらのＰＭＦ、入出力端子１９、１：２光スイッチ２７、サーキュレータ３０および３１、ＰＤＬ補償素子１２は、２つの偏波主軸のいずれか一方を互いに合致させて接続することにより、ＰＭＦのＰＭＤの影響を信号の遅延のみに限定することができる。

本実施形態２においては、光信号は入出力端子１９からのみ入力されるので、入出力端子２０には、図５に示したツメ２４などの偏波主軸を示す標識は必要ない。ただし、入出力端子２０における偏波の向きを一意に固定したい場合は、入出力端子２０に偏波の向きを示す標識が必要である。さらに、光導波路３４、３５、３７、および２：１光スイッチ３６も、偏波保持された光導波路を用いて構成する必要がある。光導波路３４、３５、３７がＰＭＦである場合は、これらのＰＭＦ、入出力端子２０、サーキュレータ３０および３１、２：１光スイッチ３６の２つの偏波主軸のいずれか一方を互いに合致させて接続することにより、ＰＭＦのＰＭＤの影響を信号の遅延に限定することができる。

入出力端子１９から入力された光が偏波保持接続部２９を介してＰＤＬ補償素子１２に入力される場合は、入出力端子１９のツメ２４が示す偏波がＰＤＬ補償素子１２の入力部においてＰＤＬ補償素子１２の２つの偏波主軸の一方と結合するように、偏波保持接続部２６、１：２光スイッチ２７、偏波保持接続部２９および３２、サーキュレータ３０が接続される。入出力端子１９から入力された光が偏波保持接続部２８を介してＰＤＬ補償素子１２に入力される場合は、入出力端子１９のツメ２４が示す偏波がＰＤＬ補償素子１２の入力部においてＰＤＬ補償素子１２の２つの偏波主軸の他方と合致するように、偏波保持接続部２６、１：２光スイッチ２７、偏波保持接続部２８および３３、サーキュレータ３１が接続される。この接続形態は、例えばＰＤＬ補償素子１２の一方の偏波主軸と接続する偏波を、偏波保持接続部３２と３３の間で入れ換えることにより実現できる。

＜実施の形態２：変形例＞
ＰＤＬ補償器２５の構成は、図６に示すものに限定されない。例えば、実施の形態１における変形例と同様に、損失１６に結合する偏波が、ＰＢＳ１４と１５の間で互い違いになるようにすることにより、入出力端子１９から入力された光が偏波保持接続部２８を介してＰＤＬ補償素子１２に入力される場合と、入出力端子１９から入力された光が偏波保持接続部２９を介してＰＤＬ補償素子１２に入力される場合との双方において、ＰＤＬ補償素子１２の入力部において入出力端子１９のツメ２４が示す偏波がＰＤＬ補償素子１２の同一の偏波主軸と合致するようにしてもよい。

また、入出力端子１９および２０、１：２光スイッチ２７、サーキュレータ３０および３１、ＰＤＬ補償素子１２、２：１光スイッチ３６は、入出力部を互いに直接接続することにより、偏波保持光導波路２６、２８、２９、３２、および３３、光導波路３４および３５を省略することもできる。また、２：１光スイッチ３６の２つの入力部には、いずれか一方のみに光が入力されるため、２：１光スイッチ３６に代えて２：１光カプラを用いてもよい。

また、損失１６を可変減衰器によって生じさせることにより、ＰＤＬ補償器２５のＰＤＬ補償量を可変にすることができる。

また、入出力端子１９からＰＤＬ補償素子１２の入出力部までの偏波を保持するＰＭＦと、ＰＤＬ補償素子１２の入出力部から入出力端子２０までの偏波を保持するＰＭＦにおいて、光信号が伝搬するＦａｓｔ軸とＳｌｏｗ軸が互いに入れ換わるようにすれば、両者のＰＭＦがもつＰＭＤを相殺することができる。

＜実施の形態３＞
本発明の実施形態３では、偏波スイッチを用いて、ＰＤＬ補償器のＰＤＬの向きを切り替える構成例を説明する。実施形態１の図４で説明した部分については、図４と同一の符号を付して適宜説明を省略する。

図７は、本実施形態３に係るＰＤＬ補償器３８の構成図である。ＰＤＬ補償器３８は、入出力端子１９、ＰＤＬ補償素子１２、偏波スイッチ３９、入出力端子２０、偏波保持光導波路４０および４１、光導波路４２を備える。本実施形態３における「偏波切替部」は、偏波スイッチ３９が相当する。

偏波保持光導波路４０は、入出力端子１９と偏波スイッチ３９の入力部を接続する。偏波保持光導波路４１は、偏波スイッチ３９の出力部とＰＤＬ補償素子１２の入力部を接続する。光導波路４２は、ＰＤＬ補償素子１２の出力部と入出力端子２０を接続する。

入出力端子１９からＰＤＬ補償素子１２の入力部までの偏波を保持するため、偏波保持光導波路４０および４１、偏波スイッチ３９は、偏波保持された光導波路を用いて構成される。偏波保持光導波路４０と４１がＰＭＦである場合は、これらのＰＭＦ、入出力端子１９、偏波スイッチ３９、ＰＤＬ補償素子１２は、２つの偏波主軸のいずれか一方を互いに合致させて接続することにより、ＰＭＦのＰＭＤの影響を信号の遅延に限定することができる。

本実施形態３においては、光信号は入出力端子２０からのみ入力されるので、入出力端子２０には、図５に示すツメ２４などの偏波主軸を示す標識は不要である。ただし、入出力端子２０における偏波の向きを一意に固定したい場合は、入出力端子２０に偏波の向きを示す標識が必要である。さらに、光導波路４２も偏波を保持する光導波路でなければならない。光導波路４２がＰＭＦである場合は、これらのＰＭＦ、入出力端子２０、ＰＤＬ補償素子１２は、２つの偏波主軸のいずれか一方を互いに合致させて接続することにより、ＰＭＦのＰＭＤの影響を信号の遅延に限定することができる。

偏波保持接続部４０および４１、偏波スイッチ３９は、入出力端子１９において入出力端子１９のツメ２４が示す偏波が、ＰＤＬ補償素子１２の入力部においてＰＤＬ補償素子１２の偏波主軸の一方と結合するように、接続される。

偏波スイッチ３９は、出力偏波を回転させ、入出力端子１９のツメ２４が示す偏波がＰＤＬ補償素子１２の入力部において結合する偏波を、ＰＤＬ補償素子１２の２つの偏波主軸のいずれか一方に選択的に切り換える機能をもつ。偏波スイッチ３９としては、偏波回転子、波長板、偏波コントローラ、など種々の偏波回転手段を用いることができる。本構成により、偏波スイッチ３９の偏波切り換えに応じてＰＤＬの向きが切り換えられるＰＤＬ補償器３８を提供できる。

＜実施の形態３：変形例＞
ＰＤＬ補償器３８の構成は、図７に示すものに限定されない。例えば、偏波保持光導波路４０および４１を省略し、偏波スイッチ３９の入力部を入出力端子１９と一体化し、ＰＢＳ１５の出力部を入出力端子２０と一体化することもできる。

また、本実施形態３と同様の効果が得られれば、偏波スイッチ３９をＰＤＬ補償素子１２と一体化した構成としてもよい。例えば、偏波スイッチ３９と偏波保持光導波路４１を省略し、ＰＤＬ補償素子１２において損失１６を挿入する偏波を光スイッチによって切り換える構成としてもよい。

また、損失１６を可変減衰器によって生じさせることにより、ＰＤＬ補償器３８のＰＤＬ補償量を可変にすることができる。

また、偏波保持光導波路４０と４１がＰＭＦである場合、光信号が伝搬するＦａｓｔ軸とＳｌｏｗ軸とが両者の間で入れ換わるようにすれば、両者のＰＭＦがもつＰＭＤを相殺することができる。

図８は、偏波スイッチ３９を、手動により偏波の向きを切り替えるスイッチとして構成した例を示す図である。偏波保持光導波路４０を省略し、偏波スイッチ３９の入力部を入出力端子１９と一体化する場合、偏波スイッチ３９図８に示す偏波スイッチ入力端子４３として構成することができる。

偏波スイッチ入力端子４３は、偏波保持光導波路４１の入力部に備えられた端子であり、その端子の入力側の側面には２つの凹部４４と４５がある。２つの凹部４４と４５は、端子断面の円周上において９０°異なる位置に配置され、それぞれ偏波保持光導波路４１の直交する偏波主軸の向きを示す。一方、ＰＤＬをもつ光デバイスの出力部にもそのＰＤＬの向きに応じた標識を備え、この標識を偏波スイッチ入力端子４３の側面にある２つの凹部４４と４５のうちいずれか一方に選択的に合わせることにより、光デバイスのＰＤＬの向きに応じてＰＤＬを補償することができる。

ＰＤＬをもつ光デバイスが、その出力部にＰＤＬの向きに一致した偏波主軸をもつＰＭＦ４６を備え、ＰＭＦ４６の出力端にＰＭＦ出力端子４８を備え、ＰＭＦ出力端子４８がその側面にＰＭＦ４６の偏波主軸の向きを示すツメ４９を備える場合を想定する。この場合、ツメ４９が偏波スイッチ入力端子４３の凹部４４に一致するようにＰＭＦ４６と偏波スイッチ入力端子４３を接続した状態と、凹部４５に一致するようにＰＭＦ４６と偏波スイッチ入力端子４３を接続した状態との間において、ＰＤＬ補償器３８が補償するＰＤＬの向きを切り換えることができる。

偏波スイッチ３９の構成は、図８に示すものに限定されない。例えば、偏波スイッチ入力端子４３の出力側の側面にその偏波主軸の向きを示す２つの凹部４４と４５を備え、偏波保持光導波路４１の入力端の側面にその偏波主軸の向きを示すツメを備え、偏波スイッチ入力端子４３と偏波保持光導波路４１を接続する際に、偏波保持光導波路４１のツメを偏波スイッチ入力端子４３の出力側の凹部４４および４５のいずれか一方と選択的に合わせる構成としてもよい。

＜実施の形態４＞
本発明の実施形態４では、光可変減衰器を用いて、ＰＤＬ補償器のＰＤＬの向きを切り替える構成例を説明する。実施形態１の図４で説明した部分については、図４と同一の符号を付して適宜説明を省略する。

図９は、本実施形態４に係るＰＤＬ補償器５０の構成図である。ＰＤＬ補償器５０は、図４で説明した損失１６に代えて、ＰＢＳ１４が出力するＴＥ偏波とＴＭ偏波に光可変減衰器５１と５２をそれぞれ挿入した構成を備える。本実施形態４における「偏波切替部」「光強度調整部」は、光可変減衰器５１と５２が相当する。

光可変減衰器５１、５２のうち、損失を加えたい側の偏波に挿入された光可変減衰器の損失を増やし、他方の偏波に挿入された光可変減衰器の損失を小さくすれば、ＰＤＬ補償器５０のＰＤＬの向きを任意に切り換えることができる。また、ＰＤＬの大きさも任意の値に調整することができる。

ＰＤＬ補償器５０の構成は、図９に示すものに限定されない。例えば、一方の光可変減衰器５１による損失を固定にしてもよい。ただしこの場合は、ＰＤＬ補償器５０がＰＤＬを調整できる範囲が減少し、最小挿入損失が増加する。例えば、光可変減衰器５１、５２の損失が０．５〜５ｄＢの範囲で可変であるとすると、ＰＤＬ補償器５０の調整可能範囲は−４．５〜＋４．５ｄＢ、最小挿入損失は０．５ｄＢだが、光可変減衰器５１の損失を２ｄＢで固定とすると、ＰＤＬ補償器５０の調整可能範囲は−１．５〜＋３ｄＢ、最小挿入損失は１．２ｄＢとなる。

＜実施の形態５＞
図１０は、本発明の実施形態５にかかる光デバイス５３の構成例を示す図である。光デバイス５３は、光送信器として光偏波多重送信器を用いた光デバイスである。図１０に示す構成のうち、図２および図４で説明した部分については、これらの図と同一の符号を付して適宜説明を省略する。

光デバイス５３は、光偏波多重送信器５、ＰＤＬ補償素子１２、出力端子５６、偏波保持光導波路５４、光導波路５５を備える。偏波保持光導波路５４は、光偏波多重送信器５の出力部とＰＤＬ補償素子１２の入力部を接続する。光導波路５５は、ＰＤＬ補償素子１２の出力部と出力端子５６を接続する。

偏波保持光導波路５４は、光偏波多重送信器５とＰＤＬ補償素子１２の偏波主軸が合致するように、また互いにＰＤＬの向きが入れ替わるように、光偏波多重送信器５とＰＤＬ補償素子１２を接続する。出力端子５６からの出力光の偏波を固定したい場合は、光導波路５５を偏波保持する光導波路とする必要がある。

光デバイス５３は、光偏波多重送信器５が出力するＰＤＬを有する光信号を、ＰＤＬ補償器１２によって補償し、ＰＤＬが相殺された光出力を提供することができる。

光デバイス５３の構成は、図１０に示すものに限定されない。例えば、光偏波多重送信器５に接続するＰＤＬ補償素子１２として、実施形態１〜４で説明した他のＰＤＬ補償器を使用することができる。また、本実施形態５において、光偏波多重送信器５に代えてＰＤＬをもつ種々の光デバイスを適用することができる。また、ＰＤＬをもつ光デバイスはＰＤＬ補償素子１２の出力側に接続してもよい。

＜実施の形態６＞
本発明の実施形態６では、ＰＤＬの向きや大きさを自動的に調節する機能を備えた光デバイスについて説明する。図７で説明した部分については、図７と同一の符号を付して適宜説明を省略する。

図１１は、本実施形態６に係る光デバイス６２の構成例を示す図である。光デバイス６２は、ＰＤＬ補償器３８、光分岐カプラ５７、ＰＤＬモニタ５８、ＰＤＬ制御部５９、出力端子６１を備える。

光分岐カプラ５７は、ＰＤＬ補償器３８から出力される光を２つに分岐し、一方を出力端子６１から出力させ、もう一方をＰＤＬモニタ５８に入力させる。ＰＤＬモニタ５８は、入力された光のＰＤＬ（またはこれと相関を有する物理量）をモニタし、そのモニタ値をＰＤＬ制御部５９に出力する。ＰＤＬ制御部５９は、ＰＤＬモニタ５８がモニタするＰＤＬが規定値になるように、例えばＰＤＬが減じるように、偏波スイッチ３９に制御信号６０を送る。偏波スイッチ３９は、制御信号６０に応じてＰＤＬ補償器３８のＰＤＬの向きを切り換える。

＜実施の形態６：変形例＞
入出力端子１９に入力される光が、光偏波多重信号や光アンプの雑音光のように、２つの互いに直交する偏波が等しいパワーをもつ光である場合、ＰＤＬモニタ５８として、例えば偏光度モニタを用いることができる。この場合、偏光度モニタは入力光の偏光度を測定し、ＰＤＬ制御部５９は、偏光度モニタがモニタする偏光度が減じるように偏波スイッチ３９を制御する。

入出力端子１９に入力される光が、ある１つの偏波のみをもつ光信号である場合、ＰＤＬモニタ５８として、例えばパワーメータを用いることができる。この場合、パワーメータは入力される光信号の強度を測定し、ＰＤＬ制御部５９は、パワーメータがモニタする強度が規定値に近づくように偏波スイッチ３９を制御する。

光デバイス６２の入出力端子１９にＰＤＬをもつ光デバイス１を接続した場合、光デバイス１の入力部に試験光として偏波多重信号を挿入する試験光挿入部を備え、ＰＤＬモニタ５８はその試験光の偏光度を測定する偏光度モニタとし、ＰＤＬ制御部５９は、偏光度モニタがモニタする偏光度が減じるように偏波スイッチ３９を制御するように、光デバイス６２を構成してもよい。なお、試験光は偏波多重信号に限定されない。例えば、単一偏波の信号光でも構わない。ただし、この場合、偏光度モニタではＰＤＬを測定できなくなるため、例えば偏光度モニタの代わりに試験光の強度を測定する強度モニタを用い、その強度が規定値になるようにする偏波スイッチ３９を制御することとなる。

本実施形態６において、ＰＤＬ補償器３８に代えて、実施形態４で説明したＰＤＬ補償器５０を設け、ＰＤＬ制御部５９が光可変減衰器５１と５２の損失を調整し、これによりＰＤＬ補償器５０のＰＤＬの量を調整してもよい。その他、ＰＤＬ補償器３８に代えて、例えば実施形態２のＰＤＬ補償器２５を設け、ＰＤＬ制御部５９が１：２光スイッチ２７の出力先を切り替えるようにしてもよい。

ＰＤＬ補償器３８に代えてＰＤＬ補償器２５を採用し、ＰＤＬ補償器２５の出力にＰＤＬをもつ光デバイス１を接続し、光デバイス１の出力に光分岐カプラ５７とＰＤＬモニタ５８を挿入する構成としてもよい。この構成においてＰＤＬモニタ５８を偏光度モニタとして動作させるためには、試験光として偏波多重信号を挿入する試験光挿入部をＰＤＬ補償器２５の入力部に挿入する必要がある。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

１：光デバイス、２〜３：ＰＢＳ、４：損失、５：光偏波多重送信器、６：レーザー光源、７〜８：ＰＢＳ、９〜１０：光変調器、１１：損失、１２：ＰＤＬ補償素子、１３：ＰＤＬ補償器、１４〜１５：ＰＢＳ、１６：損失、１７：偏波保持接続部、１８：偏波回転接続部、１９〜２０：入出力端子、２１：ＰＭＦ、２２：ＰＭＦ端面、２４：ツメ、２５：ＰＤＬ補償器、２６：偏波保持光導波路、２７：光スイッチ、２８〜２９：偏波保持光導波路、３０〜３１：サーキュレータ、３２〜３３：偏波保持光導波路、３４〜３５：光導波路、３６：光スイッチ、３７：光導波路、３８：ＰＤＬ補償器、３９：偏波スイッチ、４０〜４１：偏波保持光導波路、４２：光導波路、４３：偏波スイッチ入力端子、４４〜４５：凹部、４６：ＰＭＦ、４７：ＰＭＦ端面、４８：ＰＭＦ出力端子、４９：ツメ、５０：ＰＤＬ補償器、５１〜５２：光可変減衰器、５３：光デバイス、５４：偏波保持光導波路、５５：光導波路、５６：出力端子、５７：光分岐カプラ、５８：ＰＤＬモニタ、５９：ＰＤＬ制御部、６０：制御信号、６１：出力端子、６２：光デバイス。

Claims

光信号を入出力する第１および第２の入出力端子と、
前記第１または第２の入出力端子から入力された光信号の第１偏波主軸と第２偏波主軸との間に損失差または利得差を付与するＰＤＬ補償素子と、
前記第１または第２の入出力端子から入力された光信号が前記ＰＤＬ補償素子に入力する前に、前記ＰＤＬ補償素子に入力する光信号の前記第１偏波主軸と前記第２偏波主軸とのうちいずれの損失または利得が大きいかを入れ替える偏波切替部と、
を備え、
前記偏波切替部は、
前記第１入出力端子から入力する光信号を分岐させる第１光スイッチと、
２つの光経路を結合して前記第２入出力端子に接続する第２光スイッチと、
前記第１光スイッチが分岐した第１光経路を前記ＰＤＬ補償素子の一端に接続する第１接続部と、
前記第１光スイッチが分岐した第２光経路を前記ＰＤＬ補償素子の他端に接続する第２接続部と、
前記ＰＤＬ補償素子の前記一端を、前記第２光スイッチが結合する２つの光経路の一方として前記第２光スイッチに接続する第３接続部と、
前記ＰＤＬ補償素子の前記他端を、前記第２光スイッチが結合する２つの光経路の他方として前記第２光スイッチに接続する第４接続部と、
を備え、
前記第１および第２接続部は、伝送する光信号の偏波を保持するように構成されている
ことを特徴とするＰＤＬ補償器。
前記第１入出力端子と前記ＰＤＬ補償素子の一端とを接続する偏波保持接続部を備え、
前記偏波切替部は、前記ＰＤＬ補償素子の他端と前記第２入出力端子とを接続する偏波回転接続部として構成されており、
前記偏波保持接続部は、
前記第１入出力端子に入力された光信号が受けたＰＤＬの偏波主軸と、前記ＰＤＬ補償素子の第１偏波主軸または第２偏波主軸のうちいずれか一方とが合致するように、偏波を保持して前記第１入出力端子と前記一端とを接続し、
前記偏波回転接続部は、
前記第２入出力端子に入力された光信号が受けたＰＤＬの偏波主軸と、前記ＰＤＬ補償素子の前記第１偏波主軸と前記第２偏波主軸のうち他方とが結合するように、偏波を保持して前記第２入出力端子と前記他端とを接続する
ことを特徴とする請求項１記載のＰＤＬ補償器。
前記偏波切替部は、
前記第１光経路、前記第１接続部、および前記第３接続部を結合する第１結合部と、
前記第２光経路、前記第２接続部、および前記第４接続部を結合する第２結合部と、
を備え、
前記第１結合部は、
前記第１光経路を介して前記第１光スイッチから入力された光を、前記第１接続部を介して前記ＰＤＬ補償素子の前記一端に入力させ、
前記第１接続部を介して前記ＰＤＬ補償素子の前記一端から入力された光を、前記第３接続部を介して前記第２光スイッチに入力させ、
前記第２結合部は、
前記第２光経路を介して前記第１光スイッチから入力された光を、前記第２接続部を介して前記ＰＤＬ補償素子の前記他端に入力させ、
前記第２接続部を介して前記ＰＤＬ補償素子の前記他端から入力された光を、前記第４接続部を介して前記第２光スイッチに入力させる
ことを特徴とする請求項１記載のＰＤＬ補償器。
光信号を入出力する第１および第２の入出力端子と、
前記第１または第２の入出力端子から入力された光信号の第１偏波主軸と第２偏波主軸との間に損失差または利得差を付与するＰＤＬ補償素子と、
前記第１または第２の入出力端子から入力された光信号が前記ＰＤＬ補償素子に入力する前に、前記ＰＤＬ補償素子に入力する光信号の前記第１偏波主軸と前記第２偏波主軸とのうちいずれの損失または利得が大きいかを入れ替える偏波切替部と、
前記第１入出力端子と前記偏波接続部の入力端とを、伝送する光信号の偏波を保持して接続する第１偏波保持光導波路と、
前記偏波接続部の出力端と前記ＰＤＬ補償素子の一端とを、伝送する光信号の偏波を保持して接続する第２偏波保持光導波路と、
を備え、
前記偏波切替部は、
前記第１入出力端子から入力された光信号の偏波を切り替える偏波スイッチとして構成されている
ことを特徴とするＰＤＬ補償器。
前記第１偏波保持光導波路は、
伝送する光信号の２つの偏波主軸のうちいずれの損失または利得が大きいかを示す第１標識を備えており、
前記第２偏波保持光導波路は、
前記ＰＤＬ補償素子の第１偏波主軸と第２偏波主軸それぞれの向きを示す２つの第２標識を備えており、
前記偏波スイッチは、
前記第１標識と、前記２つの第２標識のうちいずれかとを合致させて前記第１および第２偏波保持光導波路を手動接続することにより、前記第１入出力端子から入力された光信号の偏波を手動で切り替えることができるように構成されている
ことを特徴とする請求項４記載のＰＤＬ補償器。
前記偏波切替部は、
互いに直交した２つの偏波主軸のいずれか一方または双方の損失または利得を調整できる光強度調整部を用いて構成されている
ことを特徴とする請求項１記載のＰＤＬ補償器。
光信号を入出力する第１および第２の入出力端子と、
前記第１または第２の入出力端子から入力された光信号の第１偏波主軸と第２偏波主軸との間に損失差または利得差を付与するＰＤＬ補償素子と、
前記第１または第２の入出力端子から入力された光信号が前記ＰＤＬ補償素子に入力する前に、前記ＰＤＬ補償素子に入力する光信号の前記第１偏波主軸と前記第２偏波主軸とのうちいずれの損失または利得が大きいかを入れ替える偏波切替部と、
前記第１入出力端子と前記ＰＤＬ補償素子を、伝送する光信号の偏波を保持して接続する第１偏波保持光導波路と、
前記第２入出力端子と前記ＰＤＬ補償素子を、伝送する光信号の偏波を保持して接続する第２偏波保持光導波路と、
を備え、
前記第１および第２偏波保持光導波路は、光信号の伝搬速度が異なる２つの偏波主軸が互いに異なるように構成されている
ことを特徴とするＰＤＬ補償器。
２つの偏波主軸の間に損失差または利得差を有する光信号を出力する光送信器と、
ＰＤＬ補償器と、
を備え、
前記ＰＤＬ補償器は、
光信号を入出力する第１および第２の入出力端子と、
前記第１または第２の入出力端子から入力された光信号の第１偏波主軸と第２偏波主軸との間に損失差または利得差を付与するＰＤＬ補償素子と、
前記第１または第２の入出力端子から入力された光信号が前記ＰＤＬ補償素子に入力する前に、前記ＰＤＬ補償素子に入力する光信号の前記第１偏波主軸と前記第２偏波主軸とのうちいずれの損失または利得が大きいかを入れ替える偏波切替部と、
を備え、
前記偏波切替部は、
前記第１入出力端子から入力する光信号を分岐させる第１光スイッチと、
２つの光経路を結合して前記第２入出力端子に接続する第２光スイッチと、
前記第１光スイッチが分岐した第１光経路を前記ＰＤＬ補償素子の一端に接続する第１接続部と、
前記第１光スイッチが分岐した第２光経路を前記ＰＤＬ補償素子の他端に接続する第２接続部と、
前記ＰＤＬ補償素子の前記一端を、前記第２光スイッチが結合する２つの光経路の一方として前記第２光スイッチに接続する第３接続部と、
前記ＰＤＬ補償素子の前記他端を、前記第２光スイッチが結合する２つの光経路の他方として前記第２光スイッチに接続する第４接続部と、
を備え、
前記第１および第２接続部は、伝送する光信号の偏波を保持するように構成されており、
前記光送信器は、
前記光送信器が出力する光信号が受けたＰＤＬの偏波主軸と、前記ＰＤＬ補償器の第１または第２偏波主軸とが合致するように、前記ＰＤＬ補償器の第１または第２入出力端子のいずれかに接続されている
ことを特徴とする光デバイス。
前記光送信器は、２つの互いに直交した偏波主軸を有する光信号を合波して出力する光偏波多重送信器である
ことを特徴とする請求項８記載の光デバイス。
ＰＤＬ補償器と、
前記ＰＤＬ補償器の出力光の一部を取り出す光分岐部と、
前記光分岐部が取り出した光が受けたＰＤＬまたは前記ＰＤＬに相関する物理量を測定するＰＤＬメータと、
前記ＰＤＬメータの測定値に基づき、前記ＰＤＬ補償素子に入力する光信号の前記第１偏波主軸と前記第２偏波主軸とのうちいずれの損失または利得が大きいかを、前記偏波切替部に切り替えさせるＰＤＬ制御部と、
を備え、
前記ＰＤＬ補償器は、
光信号を入出力する第１および第２の入出力端子と、
前記第１または第２の入出力端子から入力された光信号の第１偏波主軸と第２偏波主軸との間に損失差または利得差を付与するＰＤＬ補償素子と、
前記第１または第２の入出力端子から入力された光信号が前記ＰＤＬ補償素子に入力する前に、前記ＰＤＬ補償素子に入力する光信号の前記第１偏波主軸と前記第２偏波主軸とのうちいずれの損失または利得が大きいかを入れ替える偏波切替部と、
を備え、
前記ＰＤＬ制御部は、
前記ＰＤＬ補償器の２つの偏波主軸のうちいずれの損失または利得が大きいかを判定し、その判定結果にしたがって、前記ＰＤＬ補償器が出力する光信号の偏波主軸間の損失または利得が均衡するように、前記切り替えを前記偏波切替部に実施させる
ことを特徴とする光デバイス。