JP5786427B2 - スキュー低減方法および光伝送システム - Google Patents

Description

本発明は、光伝送システムにおいてチャネル間のスキューを低減する技術に係わる。

近年、光伝送システムの大容量化および長距離伝送を実現するために、デジタルコヒーレント受信方式の開発が進められている。デジタルコヒーレント受信を実現するデジタルコヒーレント受信器は、光フロントエンド回路およびデジタル信号処理器を有する。光フロントエンド回路は、局発光源により生成される局発光を利用して、変調光信号を表すデジタル信号を生成する。このデジタル信号は、偏波毎に、複数のチャネル（変調光信号のＩ成分およびＱ成分を表すＩ信号およびＱ信号）を含む。デジタル信号処理器は、光フロントエンド回路により生成されるデジタル信号（すなわち、Ｉ信号およびＱ信号）からデータを再生する。このとき、デジタル信号処理器は、位相再生、分散補償などを行うことができる。

上述のようなデジタルコヒーレント受信器において、デジタル信号処理器に入力される各チャネルのデジタル信号間にスキュー（遅延時間差）が生じることがある。このスキューは、例えば、光フロントエンド回路とデジタル信号処理器との間の信号線の長さのばらつき、各チャネルに対して設けられるアンプの特性のばらつき等に起因する。そして、スキューは、デジタル信号処理器により再生される信号の品質に影響を及ぼすことがある。なお、チャネル間のスキューは、光送信器内でも発生することがある。

このため、従来より、スキューを補償する信号処理装置が提案されている。提案されている信号処理装置は、位相制御部から出力される同相信号および直交信号の間に残存するスキューを検出するスキュー検出部と、スキュー検出部でのスキューの検出結果を用いて位相制御部での制御量を決定して位相制御部に出力する制御量決定部を備える。（たとえば、特許文献１）

特開２０１０−１９３２０４号公報

デジタルコヒーレント技術を利用する光伝送システムにおいて、周波数利用効率をさらに高めるために、多値変調の多値度を増やす技術、或いはＯＦＤＭを適用する技術などが検討されている。そして、これらの技術を適用して良好な伝送品質を確保するために、送信器および受信器に実装されるレーザの品質の向上が図られている。例えば、レーザの周波数変動、位相雑音、線幅が改善されてきている。

ところが、レーザの品質が向上すると、伝送システム全体の特性のばらつきが顕在化することがある。例えば、光送信器および光受信器においてそれぞれスキューが生じているものとする。また、光送信器および光受信器に実装されているレーザの周波数と位相が互いにほぼ一致する場合に、光伝送システムの動作条件によっては、光送信器内のスキューおよび光受信器内のスキューが、累積することもあれば、互いに打ち消し合うこともある。

このため、例えば、光送信器および光受信器の組合せを変更したとき、或いはシステム条件（レーザの中心周波数の揺らぎ等）が変化したときには、最適なスキュー補償量が変化してしまう。この結果、光伝送システム全体の特性が劣化することがある。

本発明の課題は、光伝送システムにおける光送信器内のスキューおよび光受信器内のスキューを個々に検出および／または低減する方法を提供することである。

本発明の１つの態様のスキュー低減方法は、第１のチャネルおよび第２のチャネルを含む光信号を送信する送信器および前記光信号を受信する受信器を有する光伝送システムにおいて、前記第１のチャネルと前記第２のチャネルとの間のスキューを低減する。このスキュー低減方法は、前記光信号に付加される分散を所定量よりも大きくし、前記受信器においてモニタされる前記光信号の品質に基づいて、前記受信器内での前記第１のチャネルと前記第２のチャネルの間のスキューが低減するように、前記受信器内で前記第１のチャネルまたは前記第２のチャネルの少なくとも一方の遅延時間を制御し、前記受信器においてモニタされる前記光信号の品質に基づいて、前記送信器内での前記第１のチャネルと前記第２のチャネルの間のスキューが低減するように、前記送信器内で前記第１のチャネルまたは前記第２のチャネルの少なくとも一方の遅延時間を制御する。

上述の態様によれば、光伝送システムにおける光送信器内のスキューおよび光受信器内のスキューを個々に検出および／または低減することができる。

実施形態の光伝送システムの構成を示す図である。 送信器の一例の構成を示す図である。 受信器の一例の構成を示す図である。 スキュー、波長分散、Ｑ値の関係を示す図である。 Ｔｘスキュー、Ｒｘスキュー、スキュー補償量の関係を示す図である。 第１の実施形態に係るスキュー低減方法を実現する光伝送システムの構成を示す図である。 第１の実施形態のスキュー低減方法を示すフローチャートである。 第１の実施形態のスキュー低減方法の効果を説明する図である。 第２の実施形態に係るスキュー低減方法を実現する光伝送システムの構成を示す図である。 スキュー、偏波モード分散、Ｑ値の関係を示す図である。 偏波モード分散に対して、Ｔｘスキュー、Ｒｘスキュー、スキュー補償量の関係を示す図である。 第３の実施形態に係るスキュー低減方法を実現する光伝送システムの構成を示す図である。 第４の実施形態に係るスキュー低減方法を実現する光伝送システムの構成を示す図である。 スキュー、周波数オフセット、Ｑ値の関係を示す図である。 周波数オフセットに対して、Ｔｘスキュー、Ｒｘスキュー、スキュー補償量の関係を示す図である。 第５の実施形態に係るスキュー低減方法を実現する光伝送システムの構成を示す図である。 第５の実施形態のスキュー低減方法を示すフローチャートである。 第６の実施形態に係るスキュー低減方法を実現する光伝送システムの構成を示す図である。 第７の実施形態に係るスキュー低減方法を実現する光伝送システムの構成を示す図である。 第８の実施形態に係るスキュー低減方法を実現する光伝送システムの構成を示す図である。 第９の実施形態に係るスキュー低減方法を実現する光伝送システムの構成を示す図である。 第１０の実施形態に係るスキュー低減方法を実現する光伝送システムの構成を示す図である。 第１１の実施形態に係るスキュー低減方法を実現する光伝送システムの構成を示す図である。 第１２の実施形態に係るスキュー低減方法を実現する光伝送システムの構成を示す図である。 第１３の実施形態に係るスキュー低減方法を実現する光伝送システムの構成を示す図である。 スキュー、光位相差、Ｑ値の関係を示す図である。 光位相差に対して、Ｔｘスキュー、Ｒｘスキュー、スキュー補償量の関係を示す図である。 第１４の実施形態に係るスキュー低減方法を実現する光伝送システムの構成を示す図である。 第１４の実施形態のスキュー低減方法を示すフローチャートである。 第１５の実施形態に係るスキュー低減方法を実現する光伝送システムの構成を示す。 光伝送システムの運用とスキュー低減について説明する図である。 図３１に示すシステムにおけるスキュー低減方法を示すフローチャートである。

図１は、実施形態の光伝送システムの構成を示す。実施形態の光伝送システム１は、光伝送装置２Ａ、２Ｂを有する。光伝送装置２Ａは、送信器３Ａおよび受信器４Ａを有し、光伝送装置２Ｂは、送信器３Ｂおよび受信器４Ｂを有する。送信器３Ａから送信される光信号は、光ファイバ伝送路５Ａを介して伝送され、受信器４Ｂにより受信される。また、送信器３Ｂから送信される光信号は、光ファイバ伝送路５Ｂを介して伝送され、受信器４Ａにより受信される。なお、各光ファイバ伝送路５Ａ、５Ｂには、光中継ノードまたは光アンプが設けられていてもよい。また、光伝送装置２Ａ、２Ｂ間で伝送される光信号の変調方式は、特に限定されるものではないが、例えば、ＱＰＳＫまたはＤＰ−ＱＰＳＫである。

図２は、送信器の一例の構成を示す。図２に示す送信器３は、図１においては、送信器３Ａ、３Ｂに相当する。また、送信器３は、ＤＰ−ＱＰＳＫ変調光信号を生成する。
送信器３は、送信ＬＤ１１、光変調器１２ｘ、１２ｙ、アンプ１３ａ〜１３ｄを有する。送信ＬＤ１１は、レーザ光源であり、所定の周波数のキャリア光を生成する。キャリア光は、例えば、ＣＷ光である。そして、送信ＬＤ１１により生成されるキャリア光は、光スプリッタにより分岐されて光変調器１２ｘ、１２ｙに導かれる。

光変調器１２ｘ、１２ｙは、ＱＰＳＫ光変調器である。また、光変調器１２ｘ、１２ｙは、例えば、マッハツェンダ型変調器により実現される。光変調器１２ｘは、入力キャリア光をＩチャネル信号およびＱチャネル信号で変調してＱＰＳＫ変調光信号を生成する。同様に、光変調器１２ｙも、入力キャリア光をＩチャネル信号およびＱチャネル信号で変調してＱＰＳＫ変調光信号を生成する。なお、光変調器１２ｘに与えられるＩチャネル信号およびＱチャネル信号は、図２においてそれぞれＸＩ、ＸＱと表記されている。また、光変調器１２ｙに与えられるＩチャネル信号およびＱチャネル信号は、図２においてそれぞれＹＩ、ＹＱと表記されている。そして、送信器３は、光変調器１２ｘ、１２ｙにより生成されるＱＰＳＫ変調光信号を偏波多重してＤＰ−ＱＰＳＫ変調光信号を生成する。

アンプ１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄは、それぞれ、ＸＩチャネル信号、ＸＱチャネル信号、ＹＩチャネル信号、ＹＱチャネル信号を増幅する。ただし、送信器３は、必ずしもアンプ１３ａ〜１３を備えなくてもよい。

上記構成の送信器３において、光変調器１２ｘ、１２ｙに与えられるＩチャネル信号およびＱチャネル信号のタイミング誤差が生じることがある。たとえば、光変調器１２ｘに与えられるＸＩチャネル信号およびＸＱチャネル信号のタイミングがずれていることがある。すなわち、Ｉ／Ｑ間スキューが生じることがある。このＩ／Ｑ間スキューは、不図示のデータ生成器から光変調器１２ｘ、１２ｙまでの信号線の長さのばらつき、アンプ１３ａ〜１３ｄの特性のばらつき等に起因する。

このＩ／Ｑ間スキューを低減するために、送信器３は、遅延制御要素１４ａ〜１４ｄを備える。なお、遅延制御要素１４ａ〜１４ｄについては、後で詳しく説明する。
図３は、受信器の一例の構成を示す。図３に示す送信器４は、図１においては、受信器４Ａ、４Ｂに相当する。

受信器４は、９０度光ハイブリッド回路２１、局発ＬＤ２２、受光器２３ａ〜２３ｄ、アンプ２４ａ〜２４ｄ、デジタル信号処理器（ＤＳＰ）２５を備える。そして、送信器３から送信される光信号は、９０度光ハイブリッド回路２１に入力される。

局発ＬＤ２２は、レーザ光源であり、所定の周波数の局発光を生成する。局発光は、例えば、ＣＷ光である。また、局発光は、送信器３から送信される光信号を受信するために使用される。そして、局発ＬＤ２２により生成される局発光は、９０度光ハイブリッド回路２１に導かれる。

９０度光ハイブリッド回路２１は、局発光から互いに直交するＸ偏波局発光およびＹ偏波局発光を生成する。そして、９０度光ハイブリッド回路２１は、Ｘ偏波局発光を利用して入力光信号からＸ偏波ＱＰＳＫ変調光信号のＩ成分およびＱ成分を抽出する。また、９０度光ハイブリッド回路２１は、Ｙ偏波局発光を利用して入力光信号からＹ偏波ＱＰＳＫ変調光信号のＩ成分およびＱ成分を抽出する。Ｘ偏波ＱＰＳＫ変調光信号は、光変調器１２ｘにより生成されるＱＰＳＫ変調光信号に相当し、Ｙ偏波ＱＰＳＫ変調光信号は、光変調器１２ｙにより生成されるＱＰＳＫ変調光信号に相当する。

受光器２３ａ〜２３ｄは、９０度光ハイブリッド回路２１から出力される光信号をそれぞれ電気信号に変換する。すなわち、受光器２３ａ、２３ｂは、Ｘ偏波ＱＰＳＫ変調光信号のＩ成分およびＱ成分を表す電気信号を出力する。また、受光器２３ｃ、２３ｄは、Ｙ偏波ＱＰＳＫ変調光信号のＩ成分およびＱ成分を表す電気信号を出力する。アンプ２４ａ〜２４ｄは、それぞれ受光器２３ａ〜２３ｄの出力信号を増幅する。なお、Ｘ偏波ＱＰＳＫ変調光信号のＩ、Ｑ成分をそれぞれＸＩ、ＸＱチャネル信号と呼び、Ｙ偏波ＱＰＳＫ変調光信号のＩ、Ｑ成分をそれぞれＹＩ、ＹＱチャネル信号と呼ぶことがある。

デジタル信号処理器２５は、Ａ／Ｄ変換器を備え、受光器２３ａ〜２３ｄにより得られるＸＩチャネル信号、ＸＱチャネル信号、ＹＩチャネル信号、ＹＱチャネル信号をそれぞれデジタル信号に変換する。そして、デジタル信号処理器２５は、デジタル信号処理でＸＩチャネル信号、ＸＱチャネル信号、ＹＩチャネル信号、ＹＱチャネル信号をそれぞれ復調し、データを再生する。なお、Ａ／Ｄ変換器は、デジタル信号処理器２５の入力側に設けられてもよい。

上記構成の受信器４において、デジタル信号処理器２５に与えられるＩチャネル信号およびＱチャネル信号のタイミング誤差が生じることがある。すなわち、受信器４においてもＩ／Ｑ間スキューが生じることがある。このＩ／Ｑ間スキューは、９０度光ハイブリッド回路２１からデジタル信号処理器２５までの信号線の長さのばらつき、アンプ２４ａ〜２４ｄの特性のばらつき等に起因する。

受信器４も、送信器３と同様に、Ｉ／Ｑ間スキューを低減する機能を有する。受信器４においては、例えば、デジタル信号処理器２５がデジタル信号処理でＩ／Ｑ間スキューを低減する。

なお、図２に示す送信器３および図３に示す受信器４は偏波多重を採用しているが、実施形態の光伝送システムは、単一偏波であってもよい。また、図２に示す送信器３および図３に示す受信器４はＱＰＳＫを採用しているが、実施形態の光伝送システムは、他の変調方式でデータを伝送してもよい。

＜第１の態様＞
＜第１の実施形態＞
図４は、スキュー、波長分散、Ｑ値の関係を示す。図４において、横軸は、受信器４において与えられるスキュー補償量を表す。縦軸は、Ｑ値を表す。Ｑ値は、受信信号の品質を表し、例えば、ＦＥＣ（Forward Error Correction）回路によりカウントされるエラー訂正数に基づいて算出される。

図４に示すグラフは、下記の条件でシミュレーションを行うことにより得られる。送信ＬＤ１１の周波数と局発ＬＤ２２の周波数の差分（すなわち、周波数オフセット）はゼロである。送信器３において生じるＩ／Ｑ間スキューは、+9psである。受信器４において生じるＩ／Ｑ間スキューは、-9psである。送信ＬＤ１１および局発ＬＤ２２の線幅は、100kHzである。光信号対雑音比（OSNR：Optical Signal-to-Noise Ratio）は、15dBである。なお、以下では、送信器３において生じるＩ／Ｑ間スキューを「Ｔｘスキュー」と呼び、受信器４において生じるＩ／Ｑ間スキューを「Ｒｘスキュー」と呼ぶことがある。

上記シミュレーションにおいて、送信器３と受信器４との間の光伝送路の波長分散がゼロであるときは、受信器４におけるスキュー補償量がほぼゼロであるときに、Ｑ値が最適化される。ここで、ＴｘスキューおよびＲｘスキューを単純に足し合わせると、ゼロである。すなわち、波長分散がゼロであるときは、ＴｘスキューおよびＲｘスキューの和を補償すれば、Ｑ値が最適化される。

波長分散が200ps/nmであるときは、受信器４におけるスキュー補償量が約5psに制御されたときに、Ｑ値が最適化される。すなわち、Ｑ値を最適化するスキュー補償量は、ＴｘスキューおよびＲｘスキューの和からずれている。この理由は、波長分散に起因して光信号波形が歪んだことにより、Ｔｘスキューの影響が受信器４において検知しにくくなるためと考えられる。なお、以下の説明では、Ｑ値を最適化または略最適化する、受信器４におけるスキュー補償量を、「最適スキュー補償量」と呼ぶことがある。

波長分散が1000ps/nmであるときは、最適スキュー補償量は、さらに大きくなる。図４に示す例では、受信器４におけるスキュー補償量が約10psに制御されたときに、Ｑ値が最適化されている。

図５は、Ｔｘスキュー、Ｒｘスキュー、スキュー補償量の関係を示す。図５に示すシミュレーション結果は、図４と同じ条件下で得られたものである。ただし、図５（ａ）においては、波長分散がゼロである環境下で、Ｔｘスキューを変化させている。図５（ｂ）においては、波長分散が1000ps/nmである環境下で、Ｔｘスキューを変化させている。なお、図５（ａ）および図５（ｂ）において、Ｒｘスキューは一定（-9ps）である。

波長分散がゼロであるときは、図５（ａ）に示すように、最適スキュー補償量は、Ｔｘスキューに依存する。すなわち、図５（ａ）に示す例では、最適スキュー補償量は、Ｔｘスキューが0ps/nm、4.5ps/nm、9ps/nmであるときに、それぞれ約10ps、5ps、0psである。

一方、波長分散が1000ps/nmであるときは、図５（ｂ）に示すように、最適スキュー補償量は、実質的にＴｘスキューに依存しない。すなわち、Ｒｘスキューが一定であるときには、Ｔｘスキューが変化しても、最適スキュー補償量は殆ど変化しない。図５（ｂ）に示す例では、最適スキュー補償量は、Ｔｘスキューが0ps/nm、4.5ps/nm、9ps/nmであるときに、いずれも約10psである。

このように、波長分散が大きいときは、最適スキュー補償量は、ほとんどＴｘスキューに依存することなく、実質的にＲｘスキューに応じて決まる。したがって、送信器３から受信器４へ光信号を伝送する光伝送システムにおいて、波長分散が大きい環境を提供すれば、送信器３から独立して、受信器４において生じるＩ／Ｑ間スキューを検出および低減することができる。

送信器３から独立してＲｘスキューを低減するためには、最適スキュー補償量が実質的にＴｘスキューの影響を受けない程度に、波長分散を十分に大きくする必要がある。「十分に大きい波長分散」は、例えば、シミュレーションまたは測定により特定される。この場合、例えば、図４に示すように、波長分散を徐々に大きくしてゆき、最適スキュー補償量が変動しなくなるような波長分散をサーチすることで特定される。ただし、「十分に大きい波長分散」は、受信器４が備えるＡ／Ｄ変換器のサンプリングレートなどにも依存する。

ただし、波長分散を大きくし過ぎると、Ｑ値が劣化するので、好ましくない。したがって、「十分に大きい波長分散」は、最適スキュー補償量が実質的にＴｘスキューの影響を受けることがなく、且つ、Ｑ値劣化が十分小さい、範囲で決定されることが好ましい。なお、「十分に大きい波長分散」は、正の分散であってもよいし、負の分散であってもよい。

上述のように、波長分散が大きい領域では、最適スキュー補償量は、実質的にＴｘスキューには依存しない。ただし、図５（ｂ）に示すように、波長分散が大きい領域であっても、Ｑ値は、Ｔｘスキューに依存する。たとえば、Ｔｘスキューが0psであるときのＱ値（特性Ａ）と比較して、Ｔｘスキューが4.5psであるときのＱ値（特性Ｂ）は低い。Ｔｘスキューが9psであるときのＱ値（特性Ｃ）は、さらに低くなっている。換言すれば、送信器３においてＴｘスキューを低減すれば、Ｑ値を改善することができる。

したがって、第１の実施形態のスキュー低減方法は、下記の制御を行う。
（１）光信号に付加される波長分散を十分に大きくする
（２）Ｑ値をモニタしながら最適スキュー補償量を決定し、Ｒｘスキューを低減する
（３）Ｑ値をモニタしながらＴｘスキューを低減する
工程（２）（３）を実行する順序は、特に限定されるものではない。即ち、工程（２）を先に実行してもよいし、工程（３）を先に実行してもよいし、工程（２）（３）を交互に繰り返し実行してもよい。また、工程（２）（３）のいずれか一方のみを実行するだけでもよい。

図６は、第１の実施形態に係るスキュー低減方法を実現する光伝送システムの構成を示す。第１の実施形態の光伝送システムは、図２に示す送信器３、図３に示す受信器４、波長分散付加部４１、送受信制御部４２を有する。

送信器３および受信器４は、例えば、図１に示す送信器３Ａおよび受信器４Ｂに相当する。また、送信器３および受信器４は、１つの光伝送装置内に設けられる１組の送信器および受信器（例えば、送信器３Ａ、受信器４Ａ）であってもよい。或いは、例えば、製品の出荷前検査においては、送信器３および受信器４は、任意の送信器および任意の受信器であってもよい。

送信器３は、送信ＬＤ１１、変調部１２、Ｔｘチャネル間遅延制御部１４を有する。変調部１２は、この例では、図２に示す光変調器１２ｘ、１２ｙを含むＤＰ−ＱＰＳＫ光変調器である。Ｔｘチャネル間遅延制御部１４は、この例では、図２に示す遅延制御要素１４ａ〜１４ｄを含み、送受信制御部４２からの指示に応じて各チャネル（ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱ）の遅延量を制御する。また、Ｔｘチャネル間遅延制御部１４は、各チャネルの遅延量を送受信制御部４２に通知する機能を備えるようにしてもよい。なお、送信器３は、図２に示すアンプ１３ａ〜１３ｄを備えるようにしてもよい。

遅延制御要素１４ａ〜１４ｄは、例えば、それぞれデジタルフィルタによって実現される。この場合、各デジタルフィルタのタップ係数は、送受信制御部４２からの指示に応じて決定される。なお、遅延制御要素を実現するためのデジタルフィルタの構成および動作については、例えば、特開２０１０−１９３２０４号公報に記載されている。また、遅延制御要素１４ａ〜１４ｄは、それぞれ位相シフト器で実現してもよい。この場合、各位相シフト器の位相シフト量は、送受信制御部４２からの指示に応じて決定される。さらに、遅延制御要素１４ａ〜１４ｄは、デジタルフリップフロップで実現してもよい。この場合、各デジタルフリップフロップの読出しタイミングは、送受信制御部４２からの指示に応じて決定される。なお、Ｔチャネル間遅延制御部１４は、デジタル信号に対して遅延時間の制御を行ってもよいし、アナログ信号に対して遅延時間の制御を行ってもよい。

受信器４は、９０度光ハイブリッド回路２１、局発ＬＤ２２、光電変換部２３、Ａ／Ｄ変換部３１、Ｒｘチャネル間遅延制御部３２、波長分散補償部３３、信号品質判定部３４を有する。光電変換部２３は、図３に示す受光器２３ａ〜２３ｄを含み、９０度光ハイブリッド回路２１から出力される光信号（ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱ）をそれぞれ電気信号に変換する。Ａ／Ｄ変換部３１は、光電変換部２３の出力信号（ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱ）をそれぞれデジタル信号に変換する。Ｒｘチャネル間遅延制御部３２、波長分散補償部３３、信号品質判定部３４は、この例では、図３に示すデジタル信号処理器２５により実現される。なお、図６では省略されているが、受信器４は、デジタル信号処理で入力信号を復調してデータを再生する機能も備えている。また、受信器４は、図３に示すアンプ２４ａ〜２４ｄを備えるようにしてもよい。

Ｒｘチャネル間遅延制御部３２は、各チャネル（ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱ）に対してそれぞれデジタルフィルタを設けることにより実現される。この場合、各デジタルフィルタのタップ係数は、送受信制御部４２からの指示に応じて決定される。なお、Ｒｘチャネル間遅延制御部３２を実現するためのデジタルフィルタの構成および動作については、例えば、特開２０１０−１９３２０４号公報に記載されている。なお、Ｒｘチャネル間遅延制御部３２は、デジタル信号処理器２５の入力側に配置されてもよい。たとえば、Ｒｘチャネル間遅延制御部３２は、各チャネル（ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱ）のアナログ信号の位相をシフトする位相シフト器で実現してもよい。この場合、各位相シフト器の位相シフト量は、送受信制御部４２からの指示に応じて決定される。このように、Ｒｘチャネル間遅延制御部３２は、デジタル信号に対して遅延時間の制御を行ってもよいし、アナログ信号に対して遅延時間の制御を行ってもよい。

波長分散補償部３３は、デジタル信号処理により、入力光信号に付加されている波長分散を補償する。このとき、波長分散補償部３３は、送信器３と受信器４との間の光伝送路により付加される波長分散および波長分散付加部４１により付加される波長分散を補償する。また、波長分散補償部３３は、入力光信号に付加されている波長分散量をモニタして送受信制御部４２に通知することができる。

信号品質判定部３４は、デジタル信号処理により受信信号の品質をモニタし、そのモニタ結果に基づいてＱ値を算出する。Ｑ値は、受信信号の品質を表し、例えば、ＦＥＣ回路によりカウントされるエラー訂正数に基づいて算出される。ただし、Ｑ値は、他の測定値に基づいて算出されてもよい。

波長分散付加部４１は、送信器３と受信器４との間に設けられ、送信器３から送信される光信号に波長分散を付加する。波長分散付加部４１は、送信器３の近傍に設けられてもよいし、受信器４の近傍に設けられてもよい。波長分散付加部４１により光信号に付加される波長分散量は、送受信制御部４２により決定される。

波長分散付加部４１は、例えば、光ファイバにより実現される。この場合、波長分散付加部４１として、十分に大きな波長分散を有する光ファイバを使用することができる。或いは、波長分散付加部４１は、波長分散量の異なる複数の光ファイバ、および複数の光ファイバの中の１つを選択するスイッチを含む構成であってもよい。この構成においては、波長分散付加部４１は、送受信制御部４２により指示される波長分散量を有する光ファイバを選択する。

波長分散付加部４１は、他の構成で実現してもよい。すなわち、例えば、波長分散付加部４１は、ＶＩＰＡ（Virtually Imaged phased array）で実現してもよい。また、波長分散付加部４１は、ファイバグレーティングで実現してもよい。

送受信制御部４２は、波長分散補償部３３から通知される波長分散量に応じて、波長分散付加部４１の波長分散量を制御する。また、送受信制御部４２は、信号品質判定部３４から通知されるＱ値に基づいて、Ｔｘチャネル間遅延制御部１４およびＲｘチャネル間遅延制御部３２におけるスキュー低減を制御する。

なお、送受信制御部４２は、例えば、プロセッサおよびメモリを備える。メモリは、ＲＯＭ領域およびＲＡＭ領域を含むようにしてもよい。この場合、プロセッサは、メモリに格納されているスキュー低減プログラムを実行することにより、波長分散付加部４１、Ｔｘチャネル間遅延制御部１４、Ｒｘチャネル間遅延制御部３２を制御する。

図７は、第１の実施形態のスキュー低減方法を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、例えば、キャリブレーション時、初期設定時、または送信器３および受信器４の出荷前に、送受信制御部４２により実行される。このとき、送受信制御部４２は、波長分散付加部４１、Ｔｘチャネル間遅延制御部１４、Ｒｘチャネル間遅延制御部３２を利用して図７に示すフローチャートの処理を実行する。

Ｓ１において、送受信制御部４２は、受信器４への入力光信号に付加されている波長分散量をモニタする。なお、入力光信号に付加されている波長分散量は、波長分散補償部３３により検出され、送受信制御部４２に通知される。

Ｓ２において、送受信制御部４２は、入力光信号に付加されている波長分散量が所定の閾値よりも大きいか否かを判定する。この閾値は、図５（ｂ）を参照しながら説明したように、最適スキュー補償量が実質的にＴｘスキューに依存しなくなる波長分散に相当する。

入力光信号に付加されている波長分散量が閾値以下であれば、送受信制御部４２は、Ｓ３において、その波長分散量が閾値よりも大きくなるように、波長分散付加部４１を制御する。そうすると、波長分散付加部４１は、送信器３から受信器４へ伝送される光信号に対して、送受信制御部４２により指示された波長分散量を付加する。この結果、入力光信号に付加されている波長分散量は、閾値よりも大きくなる。なお、入力光信号に付加されている波長分散量が閾値よりも大きければ、Ｓ３はスキップされる。

Ｓ３の処理は、必ずしも、自動的に実行されなくてもよい。すなわち、例えば、送信器３と受信器４との間に、波長分散付加部４１として、所定の波長分散を有する光ファイバを挿入することで、Ｓ３の処理が実現されてもよい。

Ｓ４において、送受信制御部４２は、入力光信号のＱ値に基づいて、最適スキュー補償量を決定する。ここで、Ｑ値は、信号品質判定部３４により検出されて送受信制御部４２に通知される。また、入力光信号に付加されている波長分散量は閾値よりも大きいので、最適スキュー補償量は、実質的にＴｘスキューに依存しない。すなわち、最適スキュー補償量は、実質的に、Ｒｘスキューのみに依存する。よって、送受信制御部４２は、Ｑ値に基づいて決定した最適スキュー補償量で、Ｒｘチャネル間遅延制御部３２を制御する。

Ｒｘチャネル間遅延制御部３２は、送受信制御部４２からの指示に応じて、対応するチャネルの遅延量を制御する。例えば、最適スキュー補償量が+10psであれば、Ｒｘチャネル間遅延制御部３２は、例えば、Ｉチャネルの遅延量を10psだけ大きくする。あるいは、Ｒｘチャネル間遅延制御部３２は、Ｑチャネルの遅延量を10psだけ小さくしてもよい。さらに、Ｒｘチャネル間遅延制御部３２は、Ｉチャネルの遅延量を5psだけ大きくするとともに、Ｑチャネルの遅延量を5psだけ小さくしてもよい。

同様に、最適スキュー補償量が-10psであれば、Ｒｘチャネル間遅延制御部３２は、例えば、Ｑチャネルの遅延量を10psだけ大きくする。あるいは、Ｒｘチャネル間遅延制御部３２は、Ｉチャネルの遅延量を10psだけ小さくしてもよい。さらに、Ｒｘチャネル間遅延制御部３２は、Ｑチャネルの遅延量を5psだけ大きくするとともに、Ｉチャネルの遅延量を5psだけ小さくしてもよい。

なお、送受信制御部４２は、偏波ごとに、スキューの検出および低減を行うことができる。この場合、ＸＩ、ＸＱチャネル間のスキューが検出および低減され、ＹＩ、ＹＱチャネル間のスキューが検出および低減される。また、Ｘ偏波信号の遅延時間の平均値とＹ偏波信号の遅延時間の平均値の差（X-Y間スキュー）をなるべく小さくなるように制御するステップを挿入してもよい。

Ｓ５において、送受信制御部４２は、Ｒｘチャネル間遅延制御部３２によるスキュー制御量をモニタする。Ｒｘチャネル間遅延制御部３２の動作が正常であることが確認されると、Ｓ６〜Ｓ７が実行される。

Ｓ６において、送受信制御部４２は、入力光信号のＱ値に基づいて、Ｔｘスキューを低減するためのスキュー補償量を決定する。そして、送受信制御部４２は、Ｑ値に基づいて決定したスキュー補償量で、Ｔｘチャネル間遅延制御部１４を制御する。Ｔｘチャネル間遅延制御部１４は、送受信制御部４２からの指示に応じて、対応するチャネルの遅延量を制御する。このとき、Ｔｘチャネル間遅延制御部１４は、ＩチャネルまたはＱチャネルの少なくとも一方の遅延時間を制御する。

Ｓ６の動作は、図５（ｂ）に示す例では、送信器３におけるスキュー補償量をスイープして最適な特性Ａをサーチする処理に相当する。例えば、Ｔｘスキューが9psであるものとすると、特性Ｃが検出される。そして、送受信制御部４２は、送信器３におけるスキュー補償量をスイープすることにより、Ｑ値が最適化されるスキュー補償量を特定する。図５（ｂ）に示す例では、送信器３におけるスキュー補償量として、-9psが得られるものと考えられる。そうすると、送受信制御部４２は、このスキュー補償量でＴｘチャネル間遅延制御部１４を制御し、Ｔｘチャネル間遅延制御部１４は、対応するチャネルの遅延量を制御する。この結果、送信器３のスキューが低減し、Ｑ値が改善する。

Ｓ７において、送受信制御部４２は、Ｔｘチャネル間遅延制御部１４によるスキュー制御量をモニタする。Ｔｘチャネル間遅延制御部１４の動作が正常であることが確認されると、スキュー低減方法の処理は終了する。

このように、第１の実施形態のスキュー低減方法においては、Ｓ４で受信器４のスキューが低減され、Ｓ６で送信器３のスキューが低減される。すなわち、送信器３のスキューおよび受信器４のスキューが互いに独立して低減される。

なお、各ステップを実行する順序は、図７に限定されるものではない。すなわち、Ｓ４〜Ｓ５の前に、Ｓ６〜Ｓ７を実行してもよい。また、Ｓ４〜Ｓ５と、Ｓ６〜Ｓ７を交互に繰り返し実行してもよい。また、Ｓ４〜Ｓ５またはＳ６〜Ｓ７のいずれか一方のみを実行するだけでもよい。

上述したように、第１の実施形態のスキュー低減方法によれば、送信器３のスキューおよび受信器４のスキューを独立して低減することができる。このため、信号品質が向上する。また、スキューを制御および評価するシステムの簡易化および／または高速化が実現される。さらに、送信器のスキューおよび受信器のスキューが個々に低減されるので、送信器と受信器に組合せが変わっても、光伝送システムとして品質が保持される。

信号品質については、下記のように伝送劣化を回避または抑制することができる。例えば、送信器３におけるＸＩ、ＸＱチャネル間のスキューが9ps、受信器４におけるＸＩ、ＸＱチャネル間のスキューが9ps、送信ＬＤ１１と局発ＬＤ２２の周波数オフセットがゼロ、送信ＬＤ１１および局発ＬＤ２２の線幅が100kHzであるものとする。この場合、波長分散＝0ps/nmとすると、ＴｘスキューとＲｘスキューとの間の相関が大きいので、図８に示すように、最適スキュー補償量は約18psである。これに対して、波長分散が大きい領域（図８では、4500ps/nm）においては、ＴｘスキューとＲｘスキューとの間の相関が小さくなるので、同じ条件でスキュー補償を実行すると、大きなペナルティが生じる。図８に示す例では、例えば、受信器４において-18psでスキュー補償を実行すると、Ｑ値は、約8dBである。

第１の実施形態のスキュー低減方法によれば、図８に示す実施例では、受信器４において約-10psでスキュー補償が行われる。この場合、Ｑ値は、約10dBである。即ち、第１の実施形態の方法によれば、スキュー補償量の変動に起因する波長分散ペナルティが低減される。

＜第２の実施形態＞
図９は、第２の実施形態に係るスキュー低減方法を実現する光伝送システムの構成を示す。第２の実施形態の光伝送システムは、図２に示す送信器３、図３に示す受信器４、送受信制御部４２、波長分散付加部４３を有する。すなわち、第２の実施形態の光伝送システムは、第１の実施形態と比較すると、波長分散付加部４１の代わりに波長分散付加部４３が設けられている。

波長分散付加部４１は、光信号に対して光学的に波長分散を付加する。これに対して、波長分散付加部４３は、光信号を生成するためのデータ信号に対して電気的に波長分散を付加する。

波長分散付加部４３は、例えば、デジタルフィルタで実現される。ここで、データ信号のビットレートおよび変調方式などが既知であるときは、シミュレーションまたは測定等により、与えられた波長分散に対する光信号波形の歪を計算することができる。したがって、光信号に付加すべき波長分散量が送受信制御部４２によって決定されると、波長分散付加部４３は、その波長分散量を実現するように入力データ信号の波形を歪ませる。すなわち、波長分散付加部４３は、必要な波長分散と等価な歪をデータ信号に与える。このとき、波長分散付加部４３は、その波長分散量を実現するように、デジタルフィルタのタップ係数を制御する。そして、このデータ信号で光信号を生成することにより、送受信制御部４２で算出された波長分散が付加された光信号が出力される。

第２の実施形態のスキュー低減方法の手順は、図７に示すフローチャートと類似する。ただし、第２の実施形態では、図７のＳ３において、波長分散付加部４３が、光信号を生成するためのデータ信号に対して電気的に波長分散を付加する。この結果、第２の実施形態のスキュー低減方法によっても、第１の実施形態と実質的に同じ効果が得られる。

＜第３の実施形態＞
第１および第２の実施形態においては、光信号に付加する波長分散を十分に大きくすることにより、ＴｘスキューおよびＲｘスキューを互いに独立して低減する手順が実現される。これに対して、第３の実施形態においては、光信号に付加する群遅延時間差（ＤＧＤ：Differential Group Delay）を十分に大きくすることにより、ＴｘスキューおよびＲｘスキューを互いに独立して低減する手順が実現される。なお、ＤＧＤは、偏波モード分散により発生する。

図１０は、スキュー、偏波モード分散、Ｑ値についてのシミュレーション結果を示す。このシミュレーションは、図４と同じ条件で行われている。ただし、図１０に示すシミュレーションにおいては、Ｔｘスキューが+9psであり、Ｒｘスキューも+9psである。また、図１０に示すシミュレーションにおいては、偏波モード分散のＤＧＤを変化させたときのスキュー補償量とＱ値の関係が計算されている。

上記シミュレーションにおいて、送信器３と受信器４との間の光伝送路のＤＧＤがゼロであるときは、受信器４におけるスキュー補償量が約-18psであるときに、Ｑ値が最適化される。ここで、ＴｘスキューおよびＲｘスキューを単純に足し合わせると、18psである。すなわち、ＤＧＤがゼロであるときは、ＴｘスキューおよびＲｘスキューの和を補償すれば、Ｑ値が最適化される。

ＤＧＤが11psであるときは、スキュー補償量が約14psに制御されたときに、Ｑ値が最適化される。すなわち、Ｑ値を最適化するスキュー補償量は、ＴｘスキューおよびＲｘスキューの和からずれている。この理由は、偏波モード分散に起因して光信号波形が歪んだことにより、Ｔｘスキューの影響が受信器４において検知しにくくなるためと考えられる。さらに、ＤＧＤが22psであるときは、スキュー補償量が約9psに制御されたときに、Ｑ値が最適化されている。

図１１は、偏波モード分散に対して、Ｔｘスキュー、Ｒｘスキュー、スキュー補償量の関係を示す。図１１（ａ）においては、ＤＧＤ＝0psである環境下で、Ｔｘスキューを変化させている。図１１（ｂ）においては、ＤＧＤ＝22psである環境下で、Ｔｘスキューを変化させている。なお、図１１（ａ）および図１１（ｂ）において、Ｒｘスキューは一定（9ps）である。

ＤＧＤ＝0psにおいては、図１１（ａ）に示すように、最適スキュー補償量は、Ｔｘスキューに依存する。すなわち、Ｔｘスキューが0ps/nm、4.5ps/nm、9ps/nmであるときに、最適スキュー補償量は、それぞれ約9ps、14ps、18psである。

ＤＧＤ＝22psにおいては、図１１（ｂ）に示すように、最適スキュー補償量は、実質的にＴｘスキューに依存しない。すなわち、Ｒｚスキューが一定であるときには、Ｔｘスキューが変化しても、最適スキュー補償量はほとんど変化しない。図１１（ｂ）に示す例では、Ｔｘスキューが0ps/nm、4.5ps/nm、9ps/nmであるときに、最適スキュー補償量は、いずれも約10psである。

このように、偏波モード分散のＤＧＤが大きいときは、最適スキュー補償量は、ほとんどＴｘスキューに依存することなく、実質的にＲｘスキューに応じて決まる。よって、送信器３から受信器４へ光信号を伝送する光伝送システムにおいて、ＤＧＤが大きい環境を提供すれば、送信器３から独立して受信器４において生じるＩ／Ｑ間スキューを検出および低減することができる。

送信器３から独立してＲｘスキューを低減するためには、最適スキュー補償量が実質的にＴｘスキューの影響を受けない程度に、ＤＧＤを十分に大きくする必要がある。「十分に大きいＤＧＤ」は、例えば、シミュレーションまたは測定により特定される。例えば、図１０に示すように、ＤＧＤを徐々に大きくしてゆき、最適スキュー補償量が変動しなくなるようなＤＧＤをサーチすることで特定される。

ただし、偏波モード分散を大きくし過ぎると、Ｑ値が劣化するので、好ましくない。したがって、「十分に大きいＤＧＤ」は、最適スキュー補償量が実質的にＴｘスキューの影響を受けることがなく、且つ、Ｑ値劣化量が十分小さい範囲で決定されることが好ましい。なお、「十分に大きいＤＧＤ」は、正の値であってもよいし、負の値であってもよい。

上述のように、ＤＧＤが大きい領域では、最適スキュー補償量は、実質的にＴｘスキューに依存しない。ただし、図１１（ｂ）に示すように、ＤＧＤが大きい領域であっても、Ｑ値は、Ｔｘスキューに依存する。換言すれば、送信器３においてＴｘスキューを低減すれば、Ｑ値を改善することができる。

このように、第３の実施形態では、光信号に十分に大きなＤＧＤを与えることにより、ＴｘスキューおよびＲｘスキューを独立して低減することができる。したがって、第３の実施形態のスキュー低減方法は、下記の制御を行う。
（１）光信号に付加されるＤＧＤを十分に大きくする
（２）Ｑ値をモニタしながら最適スキュー補償量を決定し、Ｒｘスキューを低減する
（３）Ｑ値をモニタしながらＴｘスキューを低減する

図１２は、第３の実施形態に係るスキュー低減方法を実現する光伝送システムの構成を示す。第３の実施形態の光伝送システムは、図２に示す送信器３、図３に示す受信器４、偏波分散付加部５１、送受信制御部５２を有する。すなわち、第３の実施形態の光伝送システムは、第１の実施形態と比較すると、波長分散付加部４１および送受信制御部４２の代わりに偏波分散付加部５１および送受信制御部５２が設けられている。

送信器３は、第１の実施形態と同様に、送信ＬＤ１１、変調部１２、Ｔｘチャネル間遅延制御部１４を有する。したがって、送信器３についての説明は省略する。ただし、Ｔｘチャネル間遅延制御部１４は、送受信制御部５２からの指示に応じて各チャネル（ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱ）の遅延量を制御する。

受信器４は、９０度光ハイブリッド回路２１、局発ＬＤ２２、光電変換部２３、Ａ／Ｄ変換部３１、Ｒｘチャネル間遅延制御部３２、偏波分散補償部３５、信号品質判定部３４を有する。９０度光ハイブリッド回路２１、局発ＬＤ２２、光電変換部２３、Ａ／Ｄ変換部３１、Ｒｘチャネル間遅延制御部３２、信号品質判定部３４については、説明を省略する。ただし、Ｒｘチャネル間遅延制御部３２は、送受信制御部５２からの指示に応じて各チャネル（ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱ）の遅延量を制御する。

偏波分散補償部３５は、デジタル信号処理により、入力光信号に付加されている偏波モード分散を補償する。このとき、偏波分散補償部３５は、送信器３と受信器４との間の光伝送路により付加される偏波モード分散および偏波分散付加部５１により付加される偏波モード分散を補償する。また、偏波分散補償部３５は、入力光信号に付加されている偏波分散量（すなわち、ＤＧＤ）をモニタして送受信制御部５２に通知することができる。

偏波分散付加部５１は、例えば、偏波保持光ファイバで実現される。一例として、ＰＡＮＤＡ（Polarization-maintaining and Absorption reducing）ファイバを使用してもよい。この場合、偏波分散付加部５１として、十分に大きな偏波モード分散を有する偏波保持光ファイバを使用することができる。また、偏波スクランブラを通した後、ＰＡＮＤＡファイバを挿入する構成でもよい。或いは、偏波分散付加部５１は、ＤＧＤの異なる複数の偏波保持光ファイバ、および複数の偏波保持光ファイバの中の１つを選択するスイッチを含む構成であってもよい。この構成においては、偏波分散付加部５１は、送受信制御部５２により指示されるＤＧＤを有する偏波保持光ファイバを選択する。

偏波分散付加部５１は、他の構成で実現してもよい。例えば、偏波分散付加部５１として、光信号を互いに直交する偏波に分離し、各偏波に対して所望の遅延を与えることができる偏波分散付加装置を使用してもよい。

第３の実施形態のスキュー低減方法の手順は、図７に示すフローチャートと類似する。ただし、第３の実施形態では、図７のＳ１〜Ｓ２の代わりに、偏波モード分散のＤＧＤがモニタされる。そして、ＤＧＤが閾値以下であったときには、送受信制御部５２は、Ｓ３の代わりに、そのＤＧＤが閾値よりも大きくなるように、偏波分散付加部５１を制御する。そうすると、偏波分散付加部５１は、送信器３から受信器４へ伝送される光信号に対して、送受信制御部５２により指示されたＤＧＤを付加する。この結果、入力光信号に付加されているＤＧＤは、閾値よりも大きくなる。なお、この閾値は、図１１（ｂ）を参照しながら説明したように、最適スキュー補償量が実質的にＴｘスキューに依存しなくなるＤＧＤに相当する。第３の実施形態のスキュー低減方法によっても、第１の実施形態と実質的に同じ効果が得られる。

＜第４の実施形態＞
図１３は、第４の実施形態に係るスキュー低減方法を実現する光伝送システムの構成を示す。第４の実施形態の光伝送システムは、図２に示す送信器３、図３に示す受信器４、送受信制御部５２、偏波分散付加部５３を有する。すなわち、第４の実施形態の光伝送システムは、第３の実施形態と比較すると、偏波分散付加部５１の代わりに偏波分散付加部５３が設けられている。

偏波分散付加部５１は、光信号に対して光学的に偏波モード分散を付加する。これに対して、偏波分散付加部５３は、光信号を生成するためのデータ信号に対して電気的に偏波モード分散を付加する。

偏波分散付加部５３は、例えば、デジタルフィルタで実現される。ここで、データ信号のビットレートおよび変調方式などが既知であるときは、シミュレーションまたは測定等により、与えられた偏波モード分散に対する光信号波形の歪を計算することができる。したがって、光信号に付加すべきＤＧＤが送受信制御部５２によって決定されると、偏波分散付加部５３は、そのＤＧＤを実現するように入力データ信号の波形を歪ませる。このとき、偏波分散付加部５３は、そのＤＧＤを実現するように、デジタルフィルタのタップ係数を制御する。そして、このデータ信号で光信号を生成することにより、送受信制御部５２で算出された偏波モード分散が付加された光信号が出力される。

第４の実施形態のスキュー低減方法の手順は、第３の実施形態と類似する。ただし、第４の実施形態では、偏波分散付加部５３が、光信号を生成するためのデータ信号に対して電気的に偏波モード分散を付加する。第４の実施形態のスキュー低減方法によっても、第１の実施形態と実質的に同じ効果が得られる。

＜第２の態様＞
第１の態様では、ＴｘスキューおよびＲｘスキューを独立して低減できるようにするために、光信号に対して大きな分散（例えば、波長分散、偏波モード分散）が付加される。これに対して、第２の態様では、ＴｘスキューおよびＲｘスキューを独立して低減できるようにするために、送信ＬＤと局発ＬＤとの間の光周波数オフセットが制御される。

図１４は、スキュー、周波数オフセット、Ｑ値の関係を示す。なお、図１４において、横軸は、受信器４において与えられるスキュー補償量を表す。縦軸は、Ｑ値を表す。ＦＯで表記される光周波数オフセットは、送信ＬＤ１１の発振周波数と局発ＬＤ２２の発振周波数との差分を表す。

図１４に示すグラフは、下記の条件でシミュレーションを行うことにより得られる。送信器３と受信器４との間の光伝送路の波長分散はゼロである。送信器３において生じるＩ／Ｑ間スキュー（すなわち、Ｔｘスキュー）は、+9psである。受信器４において生じるＩ／Ｑ間スキュー（すなわち、Ｒｘスキュー）も、+9psである。送信ＬＤ１１および局発ＬＤ２２の線幅は、100kHzである。光信号対雑音比は、15dBである。

上記シミュレーションにおいて、光周波数オフセットがゼロであるときは、受信器４におけるスキュー補償量が約-18psであるときに、Ｑ値が最適化される。ここで、ＴｘスキューおよびＲｘスキューを単純に足し合わせると、18psである。すなわち、光周波数オフセットがゼロであるときは、ＴｘスキューおよびＲｘスキューの和を補償すれば、Ｑ値が最適化される。

光周波数オフセットが27MHz、54MHz、108MHzであるときは、最適スキュー補償量は、いずれも約-10psである。すなわち、最適スキュー補償量は、ＴｘスキューおよびＲｘスキューの和からずれている。この理由は、光周波数オフセットに起因して受信光信号の位相が回転したことにより、Ｔｘスキューの影響が受信器４において検知しにくくなるためと考えられる。

図１５は、周波数オフセットに対して、Ｔｘスキュー、Ｒｘスキュー、スキュー補償量の関係を示す。図１５に示すシミュレーション結果は、図１４と同じ条件下で得られたものである。ただし、図１５（ａ）においては、光周波数オフセット＝0Hzで、Ｔｘスキューを変化させている。図１５（ｂ）においては、光周波数オフセット＝27MHzで、Ｔｘスキューを変化させている。なお、図１５（ａ）および図１５（ｂ）において、Ｒｘスキューは一定（9ps）である。

光周波数オフセット＝0Hzでは、図１５（ａ）に示すように、最適スキュー補償量はＴｘスキューに依存する。すなわち、Ｔｘスキューが0ps/nm、4.5ps/nm、9ps/nmであるときの最適スキュー補償量は、それぞれ、約-9ps、-14ps、-18psである。

一方、光周波数オフセット＝27MHzにおいては、図１５（ｂ）に示すように、最適スキュー補償量は、実質的にＴｘスキューに依存しない。すなわち、Ｒｘスキューが一定であるときには、Ｔｘスキューが変化しても、最適スキュー補償量は殆ど変化しない。図１５（ｂ）に示す例では、Ｔｘスキューが0ps/nm、4.5ps/nm、9ps/nmであるときの最適スキュー補償量は、いずれも約-9psである。

このように、光周波数オフセットが大きいときは、最適スキュー補償量は、ほとんどＴｘスキューに依存することなく、実質的にＲｘスキューに応じて決まる。したがって、送信器３から受信器４へ光信号を伝送する光伝送システムにおいて、光周波数オフセットが大きい環境を提供すれば、送信器３から独立して受信器４において生じるＩ／Ｑ間スキューを検出および低減することができる。

送信器３から独立してＲｘスキューを低減するためには、最適スキュー補償量が実質的にＴｘスキューの影響を受けない程度に、光周波数オフセットを十分に大きくする必要がある。「十分に大きい光周波数オフセット」は、例えば、シミュレーションまたは測定により特定される。この場合、例えば、図１４に示すように、光周波数オフセットを徐々に大きくしてゆき、最適スキュー補償量が変動しなくなるような光周波数オフセットをサーチすることで特定される。ただし、「十分に大きい光周波数オフセット」は、受信器４が備えるＡ／Ｄ変換器のサンプリングレート、Ｔｘスキューの最大値などにも依存する。

ただし、光周波数オフセットを大きくし過ぎると、Ｑ値が劣化するので好ましくない。したがって、「十分に大きい光周波数オフセット」は、最適スキュー補償量が実質的にＴｘスキューの影響を受けることがなく、且つ、Ｑ値が劣化しない、範囲で決定されることが好ましい。なお、「十分に大きい光周波数オフセット」を実現する場合、キャリア光の光周波数が局発光の光周波数よりも高くてもよいし、キャリア光の光周波数が局発光の光周波数よりも低くてもよい。

上述のように、光周波数オフセットが大きい領域では、最適スキュー補償量は、実質的にＴｘスキューには依存しない。ただし、図１５（ｂ）に示すように、光周波数オフセットが大きい領域であっても、Ｑ値は、Ｔｘスキューに依存する。たとえば、Ｔｘスキューが0psであるときのＱ値（特性Ａ）と比較して、Ｔｘスキューが4.5psであるときのＱ値（特性Ｂ）は低い。Ｔｘスキューが9psであるときのＱ値（特性Ｃ）は、さらに低くなっている。換言すれば、送信器３においてＴｘスキューを低減すれば、Ｑ値を改善することができる。

このように、第２の態様では、光周波数オフセットを十分に大きくすることにより、ＴｘスキューおよびＲｘスキューを独立して低減することができる。したがって、第２の態様のスキュー低減方法は、下記の制御を行う。
（１）光周波数オフセットを十分に大きくする
（２）Ｑ値をモニタしながら最適スキュー補償量を決定し、Ｒｘスキューを低減する
（３）Ｑ値をモニタしながらＴｘスキューを低減する
工程（２）（３）を実行する順序は、特に限定されるものではない。即ち、工程（２）を先に実行してもよいし、工程（３）を先に実行してもよいし、工程（２）（３）を交互に繰り返し実行してもよい。また、工程（２）（３）のいずれか一方のみを実行するだけでもよい。以下、第２の態様について、第５〜第１３の実施形態を説明する。

＜第５の実施形態＞
図１６は、第５の実施形態に係るスキュー低減方法を実現する光伝送システムの構成を示す。第５の実施形態の光伝送システムは、図２に示す送信器３、図３に示す受信器４、光周波数オフセット設定部６１、送受信制御部６２を有する。

送信器３は、第１の実施形態と同様に、送信ＬＤ１１、変調部１２、Ｔｘチャネル間遅延制御部１４を有する。したがって、送信器３についての説明は省略する。ただし、Ｔｘチャネル間遅延制御部１４は、送受信制御部６２からの指示に応じて各チャネル（ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱ）の遅延量を制御する。

受信器４は、９０度光ハイブリッド回路２１、局発ＬＤ２２ａ、光電変換部２３、Ａ／Ｄ変換部３１、Ｒｘチャネル間遅延制御部３２、光周波数オフセット補償部３６、信号品質判定部３４を有する。９０度光ハイブリッド回路２１、光電変換部２３、Ａ／Ｄ変換部３１、Ｒｘチャネル間遅延制御部３２、信号品質判定部３４については、第１の実施形態と実質的に同じなので説明を省略する。ただし、Ｒｘチャネル間遅延制御部３２は、送受信制御部６２からの指示に応じて各チャネル（ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱ）の遅延量を制御する。

局発ＬＤ２２ａは、第１〜第４の実施形態の局発ＬＤ２２と同様に、９０度光ハイブリッド回路２１において光信号を受信するための局発光を生成する。ただし、局発ＬＤ２２ａの発振周波数は、光周波数オフセット設定部６１により制御される。すなわち、局発ＬＤ２２ａは、光周波数オフセット設定部６１により制御される光周波数の局発光を生成する。

光周波数オフセット補償部３６は、デジタル信号処理により、送信ＬＤ１１と局発ＬＤ２２ａとの間の光周波数オフセットを補償する。なお、光周波数オフセットをモニタして補償する処理は、公知の技術を利用することができる。また、光周波数オフセット補償部３６は、検出した光周波数オフセットを送受信制御部６２に通知することができる。

光周波数オフセット設定部６１は、局発ＬＤ２２ａの発振周波数を制御する。ここで、光周波数オフセット設定部６１は、送受信制御部６２により決定される光周波数オフセット（または、光周波数オフセット変動量）に応じて、局発ＬＤ２２ａの発振周波数を制御する。すなわち、光周波数オフセット設定部６１は、実質的に、送信ＬＤ１１と局発ＬＤ２２ａとの間の光周波数オフセットを設定する。

送受信制御部６２は、光周波数オフセット補償部３６により検出される光周波数オフセットに応じて、光周波数オフセット設定部６１を制御する。また、送受信制御部６２は、信号品質判定部３４から通知されるＱ値に基づいて、Ｔｘチャネル間遅延制御部１４およびＲｘチャネル間遅延制御部３２におけるスキュー低減を制御する。

図１７は、第５の実施形態のスキュー低減方法を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、例えば、キャリブレーション時、初期設定時、または送信器３および受信器４の出荷前に、送受信制御部６２により実行される。このとき、送受信制御部６２は、光周波数オフセットを設定部６１、Ｔｘチャネル間遅延制御部１４、Ｒｘチャネル間遅延制御部３２を利用して図１７に示すフローチャートの処理を実行する。

Ｓ１１において、送受信制御部６２は、光周波数オフセットをモニタする。光周波数オフセットは、光周波数オフセット補償部３６により検出され、送受信制御部６２に通知される。

Ｓ１２において、送受信制御部６２は、光周波数オフセットが所定の閾値よりも大きいか否かを判定する。この閾値は、図１５（ｂ）を参照しながら説明したように、最適スキュー補償量が実質的にＴｘスキューに依存しなくなる光周波数に相当する。

光周波数オフセットが閾値以下であれば、送受信制御部６２は、Ｓ１３において、その光周波数オフセットが閾値よりも大きくなるように、光周波数オフセット設定部６１を利用して局発ＬＤ２２ａの発振周波数を制御する。この結果、光周波数オフセットは、閾値よりも大きくなる。なお、光周波数オフセットが閾値よりも大きければ、Ｓ１３はスキップされる。

Ｓ１４〜Ｓ１７の処理は、実質的に図７に示すＳ４〜Ｓ７と同じである。すなわち、送受信制御部６２は、光周波数オフセットが十分に大きい状態で、Ｑ値に基づいてＴｘスキューおよびＲｘスキューを個々に低減する。

このように、第５の実施形態のスキュー低減方法によれば、第１〜第４の実施形態と同様に、送信器３のスキューおよび受信器４のスキューを独立して低減することができる。したがって、第５の実施形態においても、信号品質が向上する。また、スキューを制御および評価するシステムの簡易化および／または高速化が実現される。さらに、第５の実施形態においては、波長分散または偏波モード分散を付加するための構成を備えなくてもよい。

＜第６〜第８の実施形態＞
第６〜第８の実施形態は、第５の実施形態のバリエーションであり、光周波数オフセット制御を実現するための構成が異なっている。以下、第６〜第８の実施形態について、第５の実施形態との差異を記載する。なお、図１８〜図２０では光周波数オフセット補償部３６が省略されているが、第６〜第８の実施形態においても、第５の実施形態と同様に、受信器４は光周波数オフセット補償部３６を備えている。

図１８は、第６の実施形態に係るスキュー低減方法を実現する光伝送システムの構成を示す。第６の実施形態の光伝送システムにおいては、光周波数モニタ６３が、受信器４への入力光信号の光周波数をモニタする。すなわち、光周波数モニタ６３は、送信ＬＤ１１の光周波数をモニタする。

光周波数オフセット設定部６１は、光周波数モニタ６３により検出される送信ＬＤ１１の光周波数と局発光の光周波数とを比較する。そして、スキュー制御を開始する旨の指示を送受信制御部６２から受けると、光周波数オフセット設定部６１は、上記光周波数の差分（すなわち、光周波数オフセット）が十分に大きくなるように、局発ＬＤ２２ａの発振周波数を制御する。この結果、光周波数オフセットが十分に大きくなり、送受信制御部６２は、ＴｘスキューおよびＲｘスキューを個々に低減することができる。なお、スキュー制御が終了すると、光周波数オフセット設定部６１は、光周波数オフセットがゼロになるように局発ＬＤ２２ａの発振周波数を制御する。

図１９は、第７の実施形態に係るスキュー低減方法を実現する光伝送システムの構成を示す。第７の実施形態においては、第６の実施形態と比較すると、光周波数モニタ６３が光周波数モニタ６４に置き換えられている。

光周波数モニタ６４には、受信器４への入力光信号および局発ＬＤ２２ａにより生成される局発光が導かれる。そして、光周波数モニタ６４は、入力光信号と局発光との間の干渉により発生するビート周波数をモニタすることで、光周波数オフセットを検出する。その他の構成および動作は、実質的に第５または第６の実施形態と同じである。

図２０は、第８の実施形態に係るスキュー低減方法を実現する光伝送システムの構成を示す。第８の実施形態においては、受信器４は、局発ＬＤを備えず、入力光信号を利用して入力光信号を復調する。すなわち、受信器４は、いわゆるセルフコヒーレント方式で入力光信号を受信する。

周波数シフト部６５は、送受信制御部６２の制御に応じて、入力光信号の光周波数を制御する。例えば、スキュー制御時には、周波数シフト部６５は、送受信制御部６２の制御に応じて、光周波数オフセットが十分に大きくなるように、入力光信号の光周波数をシフトさせる。そして、光増幅部６６は、周波数シフト部６５から出力される周波数シフト光を増幅する。光増幅器６６は、例えば、光増幅器である。あるいは、光増幅部６６は、入力光を種として発振する注入同期ＬＤ（Injection Locking LD）であってもよい。ただし、光増幅部６６は必須の要素ではない。

このように、第５〜第８の実施形態は、光周波数オフセットを付加する構成が互いに異なるが、大きな光周波数オフセットを利用してＴｘスキューおよびＲｘスキューを個々に低減する動作は実質的に同じである。したがって、第６〜第８の実施形態においても第５の実施形態と同様の効果が得られる。

＜第９〜第１２の実施形態＞
第５〜第８の実施形態においては、受信器４において光信号を受信するために使用される光（局発光または受信光信号を利用して生成される光）の周波数を変えることにより、大きな光周波数オフセットが実現される。これに対して、第９〜第１２の実施形態においては、送信器３において光信号を伝送するためのキャリア光の周波数を変えることで、大きな光周波数オフセットが実現される。

図２１は、第９の実施形態に係るスキュー低減方法を実現する光伝送システムの構成を示す。第９の実施形態においては、送信器３は、送信ＬＤ１１ａ、変調部１２、Ｔｘチャネル間遅延制御部１４を備える。この構成は、後述する第１０および第１１の実施形態においても同様である。

送信ＬＤ１１ａは、第１〜第８の実施形態の送信ＬＤ１１と同様に、変調部１２に入力されるキャリア光を生成する。ただし、送信ＬＤ１１ａの発振周波数は、光周波数オフセット設定部６７により制御される。すなわち、送信ＬＤ１１ａは、光周波数オフセット設定部６７により制御される光周波数の局発光を生成する。

光周波数オフセット設定部６７は、送信ＬＤ１１ａの発振周波数を制御する。ここで、光周波数オフセット設定部６７は、送受信制御部６２により決定される光周波数オフセット（または、光周波数オフセット変動量）に応じて、送信ＬＤ１１ａの発振周波数を制御する。すなわち、光周波数オフセット設定部６７は、実質的に、送信ＬＤ１１ａと局発ＬＤ２２との間の光周波数オフセットを設定する。

第９の実施形態のスキュー低減方法は、図１６に示す第５の実施形態に対応する。すなわち、送受信制御部６２は、光周波数オフセット補償部３６により検出される光周波数オフセットに応じて、光周波数オフセット設定部６７を制御する。また、送受信制御部６２は、信号品質判定部３４から通知されるＱ値に基づいて、Ｔｘチャネル間遅延制御部１４およびＲｘチャネル間遅延制御部３２におけるスキュー低減を制御する。

図２２は、第１０の実施形態に係るスキュー低減方法を実現する光伝送システムの構成を示す。なお、第１０の実施形態のスキュー低減方法は、図１８に示す第６の実施形態に対応する。

第１０の実施形態の光伝送システムにおいては、光周波数モニタ６８が、局発ＬＤ２２により生成される局発光の光周波数をモニタする。そして、光周波数オフセット設定部６７は、送信ＬＤ１１ａにより生成されるキャリア光の光周波数と光周波数モニタ６８により検出される局発光の光周波数とを比較する。そして、スキュー制御を開始する旨の指示を送受信制御部６２から受けると、光周波数オフセット設定部６７は、上記光周波数の差分（すなわち、光周波数オフセット）が十分に大きくなるように、送信ＬＤ１１ａの発振周波数を制御する。この結果、光周波数オフセットが十分に大きくなり、送受信制御部６２は、ＴｘスキューおよびＲｘスキューを個々に低減することができる。

図２３は、第１１の実施形態に係るスキュー低減方法を実現する光伝送システムの構成を示す。なお、第１１の実施形態のスキュー低減方法は、図１９に示す第７の実施形態に対応する。

第１１の実施形態においては、第１０の実施形態と比較すると、光周波数モニタ６８が光周波数モニタ６９に置き換えられている。光周波数モニタ６９には、受信器４への入力光信号および局発ＬＤ２２により生成される局発光が導かれる。そして、光周波数モニタ６９は、入力光信号と局発光との間の干渉により発生するビート周波数をモニタすることで、光周波数オフセットを検出する。その他の構成および動作は、実質的に第９または第１０の実施形態と同じである。

図２４は、第１２の実施形態に係るスキュー低減方法を実現する光伝送システムの構成を示す。なお、第１２の実施形態のスキュー低減方法は、図２０に示す第８の実施形態に対応する。

第１２の実施形態においては、送信器３は、送信ＬＤを備えず、受信器４において生成される局発光を利用して信号を送信する。すなわち、局発ＬＤ２２により生成される局発光は、光スプリッタ等により分岐されて周波数シフト部７０に導かれる。周波数シフト部７０は、送受信制御部６２の制御に応じて、局発光の光周波数を制御してキャリア光を生成する。変調部１２は、このキャリア光をデータ信号で変調して光信号を生成する。

例えば、スキュー制御時には、周波数シフト部７０は、送受信制御部６２の制御に応じて、光周波数オフセットが十分に大きくなるように、局発光の光周波数をシフトさせる。この構成により、大きな光周波数オフセットが実現される。なお、周波数シフト部７０と変調部１２との間には、必要に応じて、図２０に示す光増幅部６６を設けてもよい。

このように、第９〜第１２の実施形態は、キャリア光の光周波数を制御する構成であるあるが、大きな光周波数オフセットを利用してＴｘスキューおよびＲｘスキューを個々に低減する動作は実質的に第５〜第８の実施形態と同じである。したがって、第９〜第１２の実施形態においても第５〜第８の実施形態と同様の効果が得られる。

なお、第５〜第８の実施形態では局発光の光周波数が制御され、第９〜第１２の実施形態ではキャリア光の光周波数が制御される。しかし、第２の態様は、局発光またはキャリア光の一方を制御する構成に限定されない。すなわち、第５〜第８の実施形態と第９〜第１２の実施形態とを任意に組み合わせてもよい。この場合、大きな光周波数オフセットを実現するために、局発光およびキャリア光の双方が制御される。

＜第１３の実施形態＞
第５〜第１２の実施形態においては、光周波数を直接的に制御することにより、大きな光周波数オフセットが実現される。これに対して、第１３の実施形態では、光信号を生成するためのデータ信号を制御することで、大きな光周波数オフセットが実現される。

図２５は、第１３の実施形態に係るスキュー低減方法を実現する光伝送システムの構成を示す。第１３の実施形態においては、送信器３は、電気変調部７２を有する。電気変調７２は、図２５ではＴｘチャネル間遅延制御部１４と変調部１２との間に設けられているが、Ｔｘチャネル間遅延制御部１４の入力側に設けられてもよい。

送受信制御部６２は、例えば第５の実施形態と同様に、光周波数オフセット補償部３６により検出される光周波数オフセットに応じて、光周波数オフセット設定部７１を制御する。光周波数オフセット設定部７１は、電気変調部７２の信号処理を制御する。ここで、光周波数オフセット設定部７１は、送受信制御部６２により決定される光周波数オフセット（または、光周波数オフセット変動量）に応じて、電気変調部７２の信号処理を制御する。すなわち、光周波数オフセット設定部７１は、実質的に、送信ＬＤ１１と局発ＬＤ２２ａとの間の光周波数オフセットを設定する。

電気変調部７２は、例えば、デジタルフィルタで実現される。この場合、電気変調部７２は、タップ係数を適切に制御することにより、光周波数のシフトを実現する。したがって、光周波数オフセット設定部７１の制御に応じて更新されたタップ係数を利用してデータ信号を処理することで、実質的にキャリア光の光周波数が制御され、大きな光周波数オフセットが実現される。

なお、図２５に示す例では、デジタル信号処理（すなわち、光周波数オフセット補償部３６）を利用して光周波数オフセットがモニタされているが、他の方法で光周波数オフセットをモニタしてもよい。すなわち、図２２に示すような各ＬＤの光周波数をモニタする構成、或いは図２３に示すような干渉によるビード周波数を利用する構成を、第１３の実施形態に適用してもよい。

＜第３の態様＞
第１の態様では、ＴｘスキューおよびＲｘスキューを独立して低減できるようにするために、光信号に対して大きな分散（例えば、波長分散、偏波モード分散）が付加される。第２の態様では、キャリア光と局発光との間の光周波数オフセットが制御される。これに対して、第３の態様では、ＴｘスキューおよびＲｘスキューを独立して低減できるようにするために、キャリア光と局発光との間の光位相差が制御される。

図２６は、スキュー、光位相差、Ｑ値の関係を示す。なお、図２６において、横軸は、受信器４において与えられるスキュー補償量を表す。縦軸は、Ｑ値を表す。ΔPhaseで表記される光位相差は、キャリア光の光位相と局発光の光位相との差分を表す。

図２６に示すグラフは、下記の条件でシミュレーションを行うことにより得られる。送信器３と受信器４との間の光伝送路の波長分散はゼロである。光周波数オフセットはゼロである。ＴｘスキューおよびＲｘスキューは、いずれも+9psである。送信ＬＤ１１および局発ＬＤ２２の線幅は、100kHzである。光信号対雑音比は、15dBである。

上記シミュレーションにおいて、光位相差がゼロであるときは、受信器４におけるスキュー補償量が約-18psであるときに、Ｑ値が最適化される。ここで、ＴｘスキューおよびＲｘスキューを単純に足し合わせると、18psである。すなわち、光位相差がゼロであるときは、ＴｘスキューおよびＲｘスキューの和を補償すれば、Ｑ値が最適化される。

光位相差が２５度のときは、光位相差がゼロであるときと比較すると、最適スキュー補償量は少しシフトする。さらに、光位相差が４５度のときは、光位相差がゼロであるときと比較すると、最適スキュー補償量は大きくシフトしている。

図２７は、光位相差に対して、Ｔｘスキュー、Ｒｘスキュー、スキュー補償量の関係を示す。図２７に示すシミュレーション結果は、図２６と同じ条件で得られたものである。ただし、図２７（ａ）においては、光位相差＝０度で、Ｔｘスキューを変化させている。図２７（ｂ）においては、光位相差＝４５度で、Ｔｘスキューを変化させている。なお、図２７（ａ）および図２７（ｂ）において、Ｒｘスキューは一定（9ps）である。

光位相差＝０度では、図２７（ａ）に示すように、最適スキュー補償量は、Ｔｘスキューに依存する。すなわち、Ｔｘスキューが0ps/nm、4.5ps/nm、9ps/nmであるときの最適スキュー補償量は、それぞれ、約-9ps、-14ps、-18psである。

一方、光位相差＝４５度においては、図２７（ｂ）に示すように、最適スキュー補償量は、実質的にＴｘスキューに依存しない。すなわち、Ｒｚスキューが一定であるときは、Ｔｘスキューが変化しても、最適スキュー補償量は殆ど変化しない。図２７（ｂ）に示す例では、Ｔｘスキューが0ps/nm、4.5ps/nm、9ps/nmであるときの最適スキュー補償量は、いずれも約-10psである。

このように、光位相差が４５度であるときは、最適スキュー補償量は、ほとんどＴｘスキューに依存することなく、実質的にＲｘスキューに応じて決まる。したがって、送信器３から受信器４へ光信号を伝送する光伝送システムにおいて、光位相差を４５度に制御すれば、送信器３から独立して受信器４において生じるＩ／Ｑ間スキューを検出および低減することができる。

なお、図２７（ｂ）では、光位相差＝４５度でシミュレーションが行われているが、光位相差は、正確に４５度でなくてもよく、光位相差を約４５度に制御すれば、最適スキュー補償量は、ほとんどＴｘスキューに依存しなくなる。また、光位相差は、約４５度に限定されるものではなく、約４５＋ｎπ／２度であればよい。ｎは、ゼロを含む任意の整数である。以下では、ｎ＝０として説明する。

上述のように、光位相差が約４５度であるときは、最適スキュー補償量は、実質的にＴｘスキューには依存しない。ただし、図２７（ｂ）に示すように、光位相差が約４５度であっても、Ｑ値は、Ｔｘスキューに依存する。例えば、Ｔｘスキューが0psであるときのＱ値（特性Ａ）と比較して、Ｔｘスキューが4.5psであるときのＱ値（特性Ｂ）は低い。Ｔｘスキューが9psであるときのＱ値（特性Ｃ）は、さらに低くなっている。換言すれば、送信器３においてＴｘスキューを低減すれば、Ｑ値を改善することができる。

このように、第３の態様では、光位相差を約４５度に制御することにより、ＴｘスキューおよびＲｘスキューを独立して低減することができる。したがって、第３の態様のスキュー低減方法は、下記の制御を行う。
（１）光位相差を約４５度に制御する
（２）Ｑ値をモニタしながら最適スキュー補償量を決定し、Ｒｘスキューを低減する
（３）Ｑ値をモニタしながらＴｘスキューを低減する
工程（２）（３）を実行する順序は、特に限定されるものではない。即ち、工程（２）を先に実行してもよいし、工程（３）を先に実行してもよいし、工程（２）（３）を交互に繰り返し実行してもよい。また、工程（２）（３）のいずれか一方のみを実行するだけでもよい。以下、第２の態様について、第１４〜第１５の実施形態を説明する。

＜第１４〜第１５の実施形態＞
図２８は、第１４の実施形態に係るスキュー低減方法を実現する光伝送システムの構成を示す。第１４の実施形態の光伝送システムは、図２に示す送信器３、図３に示す受信器４、光位相差モニタ８１、送受信制御部８２、光位相差設定部８３を有する。

送信器３は、第１の実施形態と同様に、送信ＬＤ１１、変調部１２、Ｔｘチャネル間遅延制御部１４を有する。したがって、送信器３についての説明は省略する。ただし、Ｔｘチャネル間遅延制御部１４は、送受信制御部８２からの指示に応じて各チャネル（ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱ）の遅延量を制御する。

受信器４は、９０度光ハイブリッド回路２１、局発ＬＤ２２ｂ、光電変換部２３、Ａ／Ｄ変換部３１、Ｒｘチャネル間遅延制御部３２、信号品質判定部３４を有する。９０度光ハイブリッド回路２１、光電変換部２３、Ａ／Ｄ変換部３１、Ｒｘチャネル間遅延制御部３２、信号品質判定部３４については、第１の実施形態と実質的に同じなので説明を省略する。ただし、Ｒｘチャネル間遅延制御部３２は、送受信制御部８２からの指示に応じて各チャネル（ＸＩ、ＸＱ、ＹＩ、ＹＱ）の遅延量を制御する。

局発ＬＤ２２ｂは、第１〜第４の実施形態の局発ＬＤ２２と同様に、９０度光ハイブリッド回路２１に与えられる局発光を生成する。ただし、局発ＬＤ２２ｂの光位相は、光位相差設定部８３により制御される。すなわち、局発ＬＤ２２ｂは、光位相差設定部８３により制御される光位相の局発光を生成する。

光位相差モニタ８１は、受信光信号の光位相と局発ＬＤ２２ｂにより生成される局発光の光位相とを比較する。すなわち、光位相差モニタ８１は、キャリア光と局発光との間の光位相差をモニタする。

光位相差設定部８３は、スキュー制御を開始する旨の指示を送受信制御部６２から受けると、上記光位相差が約４５度になるように、局発ＬＤ２２ｂの発振位相を制御する。この結果、キャリア光と局発光との間の光位相差が約４５度になり、送受信制御部８２は、ＴｘスキューおよびＲｘスキューを個々に低減することができる。

図２９は、第１４の実施形態のスキュー低減方法を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、たとえば、キャリブレーション時、初期設定時、または送信器３および受信器４の出荷前に、送受信制御部８２および光位相差設定部８３により実行される。

Ｓ２１において、光位相差設定部８３は、光位相差を検出する。光位相差は、光位相差モニタ８１によりモニタされている。続いて、Ｓ２２において、光位相差設定部８３は、光位相差が約４５度になるように、局発ＬＤ２２ｂの発振位相を制御する。なお、検出された光位相差が約４５度であれば、光位相差設定部８３は、局発ＬＤ２２ｂの状態を維持する。

Ｓ２３〜Ｓ２６の処理は、実質的に図７に示すＳ４〜Ｓ７と同じである。すなわち、送受信制御部８２は、光位相差が４５度に制御されている状態で、Ｑ値に基づいてＴｘスキューおよびＲｘスキューを個々に低減する。

このように、第１４の実施形態のスキュー低減方法によれば、第１〜第１３の実施形態と同様に、送信器３のスキューおよび受信器４のスキューを独立して低減することができる。したがって、第１４の実施形態においても、信号品質が向上する。また、スキューを制御および評価するシステムの簡易化および／または高速化が実現される。

第１５の実施形態に係るスキュー低減方法を実現する光伝送システムの構成を示す。第１５の実施形態の光伝送システムにおいては、光ＰＬＬデバイス８４を利用して、光位相差＝４５度が実現される。

光ＰＬＬデバイス８４は、光位相差設定８３から指定される位相差を得るように、局発ＬＤ２２ｂを制御する。ここで、スキュー低減制御時においては、光位相差設定部８３は光位相差＝４５度を指定する。そうすると、光ＰＬＬデバイス８４は、光位相差が約４５度となるように、局発ＬＤ２２ｂの発振位相を制御する。この結果、光位相差が約４５度に制御され、送受信制御部８２は、Ｑ値に基づいてＴｘスキューおよびＲｘスキューを個々に低減することができる。

＜システムの運用とスキュー低減＞
図３１は、光伝送システムの運用とスキュー低減について説明する図である。図３１に示す光伝送システムは、互いに離れた地点に光伝送装置２Ａ、２Ｂを備える。光伝送装置２Ａは送信器３Ａおよび受信器４Ａを備え、光伝送装置２Ｂは送信器３Ｂおよび受信器４Ｂを備える。

光伝送装置２Ａ内の送信器３Ａおよび受信器４Ａは、この例では、図６に示す送信器３および受信器４と同じである。また、光伝送装置２Ａは、図６に示す波長分散付加部４１および送受信制御部４２を備える。さらに、光伝送装置２Ａは、光経路切替部９１、９２を備えている。なお、光伝送装置２Ｂの構成は、光伝送装置２Ａと実質的に同じなので、説明を省略する。

光経路切替部９１は、送受信制御部４２の制御に応じて、送信器３Ａから出力される光信号を光伝送路５Ａまたは波長分散付加部４１に導く。例えば、データ送信時には、光経路切替部９１は、送信器３Ａから出力される光信号を光伝送路５Ａに導く。また、スキュー低減制御時においては、光経路切替部９１は、送信器３Ａから出力される光信号を波長分散付加部４１に導く。

光経路切替部９２は、送受信制御部４２の制御に応じて、光伝送路５Ｂを介して受信する光信号または波長分散付加部４１から出力される光信号を選択して９０度光ハイブリッド回路２１に導く。たとえば、データ送信時には、光経路切替部９２は、光伝送路５Ｂを介して受信する光信号を９０度光ハイブリッド回路２１に導く。また、スキュー低減制御時においては、光経路切替部９２は、波長分散付加部４１から出力される光信号を９０度光ハイブリッド回路２１に導く。

図３２は、図３１に示すシステムにおけるスキュー低減方法を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、例えば、光伝送システムがデータ伝送の運用を開始する前に実行される。或いは、光伝送システムの運用をいったん停止して、メンテナンス作業の中でこのフローチャートの処理を実行してもよい。なお、以下の説明では、光伝送装置２Ａにおいてスキュー低減が行われるが、光伝送装置２Ａ、２Ｂ双方においてスキュー低減を行うようにしてもよい。

Ｓ３１において、送受信制御部４２は、送信器３Ａの出力光信号を受信器４Ａに導くように、光経路切替部９１、９２を制御する。これにより、光経路切替部９１は、送信器３Ａから出力される光信号を波長分散付加部４１に導く。また、光経路切替部９２は、波長分散付加部４１から出力される光信号を９０度光ハイブリッド回路２１に導く。すなわち、この光経路切替により、送信器３Ａの出力光信号は、波長分散付加部４１を介して受信器４Ａに導かれるようになる。

Ｓ１〜Ｓ７については、図７を参照しながら説明した通りである。すなわち、送信器３Ａから受信器４Ａに導かれる光信号に十分に大きな波長分散が付加される。そして、送信器３Ａにおいて生じるＩ／Ｑ間スキューおよび受信器４Ａにおいて生じるＩ／Ｑ間スキューが個々に低減される。

Ｓ３２において、送受信制御部４２は、送信器３Ａの出力光信号を受信器４Ｂに導くように光経路切替部９１を制御する。また、送受信制御部４２は、送信器３Ｂの出力光信号を受信器４Ａに導くように光経路切替部９２を制御する。すなわち、光伝送装置２Ａ、２Ｂ間に双方向リンクが確立される。この後、光伝送装置２Ａ、２Ｂは、双方向リンクを利用してデータを伝送する。

なお、図３１〜図３２に示す例では、第１の実施形態に係る構成が採用されているが、第２〜第１５の実施形態に係る構成を採用してもよい。すなわち、偏波モード分散または光周波数オフセットを大きくする構成を図３１に示すシステムに適用してもよい。また、光位相差を所定の値に設定する構成を図３１に示すシステムに適用してもよい。

アクティブ系および予備系を有する光伝送システムにおいては、アクティブ系の送信器から出力される光信号をスタンバイ系の受信器へループバックすることにより、および／または、スタンバイ系の送信器から出力される光信号をアクティブ系の受信器へループバックすることにより、スキュー低減を行ってもよい。

＜他の実施形態＞
スキューを低減するときには、光伝送システムは、実際のデータ通信を行うときとは異なる変調方式で信号を伝送してもよい。例えば、キャリブレーション時には、送信器３および受信器４は、シンボル当たりの情報量が少ない変調方式（ＱＰＳＫなど）で光信号を伝送する。シンボル当りの情報量が少ない変調方式でキャリブレーションを行うと、送信器が最適化されていない場合でも特性上のマージンがあるで、最適化手順を開始しやすくなる。そして、この伝送状態において、スキュー等の基本的なデバイスパラメータの調整が行われる。さらに、スキュー低減制御が終了した後、送信器３および受信器４は、シンボル当たりの情報量が多い変調方式（１６ＱＡＭなど）でデータを伝送する。

以上記載した各実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。なお、本発明は、以下の付記に限定されるものではない。
（付記１）
第１のチャネルおよび第２のチャネルを含む光信号を送信する送信器および前記光信号を受信する受信器を有する光伝送システムにおいて、前記第１のチャネルと前記第２のチャネルとの間のスキューを低減する方法であって、
前記光信号に付加される分散を所定量よりも大きくし、
前記受信器においてモニタされる前記光信号の品質に基づいて、前記受信器内での前記第１のチャネルと前記第２のチャネルの間のスキューが低減するように、前記受信器内で前記第１のチャネルまたは前記第２のチャネルの少なくとも一方の遅延時間を制御し、
前記受信器においてモニタされる前記光信号の品質に基づいて、前記送信器内での前記第１のチャネルと前記第２のチャネルの間のスキューが低減するように、前記送信器内で前記第１のチャネルまたは前記第２のチャネルの少なくとも一方の遅延時間を制御する、
ことを特徴とするスキュー低減方法。
（付記２）
前記所定量は、前記光信号の品質を最適化するために前記受信器内で前記第１のチャネルまたは前記第２のチャネルの少なくとも一方を制御する遅延時間が、前記送信器内のスキューに実質的に依存しなくなる分散量である
ことを特徴とする付記１に記載のスキュー低減方法。
（付記３）
前記分散は、波長分散または偏波モード分散である
ことを特徴とする付記１に記載のスキュー低減方法。
（付記４）
第１のチャネルおよび第２のチャネルを含む光信号を送信する送信器および前記光信号を受信する受信器を有する光伝送システムにおいて、前記第１のチャネルと前記第２のチャネルとの間のスキューを低減する方法であって、
前記光信号を伝送するためのキャリア光と前記受信器において前記光信号を受信するために使用される局発光との間の光周波数オフセットを所定量よりも大きくし、
前記受信器においてモニタされる前記光信号の品質に基づいて、前記受信器内での前記第１のチャネルと前記第２のチャネルの間のスキューが低減するように、前記受信器内で前記第１のチャネルまたは前記第２のチャネルの少なくとも一方の遅延時間を制御し、
前記受信器においてモニタされる前記光信号の品質に基づいて、前記送信器内での前記第１のチャネルと前記第２のチャネルの間のスキューが低減するように、前記送信器内で前記第１のチャネルまたは前記第２のチャネルの少なくとも一方の遅延時間を制御する、
ことを特徴とするスキュー低減方法。
（付記５）
前記所定量は、前記光信号の品質を最適化するために前記受信器内で前記第１のチャネルまたは前記第２のチャネルの少なくとも一方を制御する遅延時間が、前記送信器内のスキューに実質的に依存しなくなる光周波数オフセットである
ことを特徴とする付記４に記載のスキュー低減方法。
（付記６）
前記局発光の光周波数を制御することで、前記光周波数オフセットを前記所定量よりも大きくする
ことを特徴とする付記４に記載のスキュー低減方法。
（付記７）
前記キャリア光の光周波数を制御することで、前記光周波数オフセットを前記所定量よりも大きくする
ことを特徴とする付記４に記載のスキュー低減方法。
（付記８）
前記送信器において、前記キャリア光を変調する電気信号を制御することで、前記光周波数オフセットを前記所定量よりも大きくする
ことを特徴とする付記４に記載のスキュー低減方法。
（付記９）
第１のチャネルおよび第２のチャネルを含む光信号を送信する送信器および前記光信号を受信する受信器を有する光伝送システムにおいて、前記第１のチャネルと前記第２のチャネルとの間のスキューを低減する方法であって、
前記光信号を伝送するためのキャリア光の光位相と前記受信器において前記光信号を受信するために使用される局発光の光位相との差を所定量に制御し、
前記受信器においてモニタされる前記光信号の品質に基づいて、前記受信器内での前記第１のチャネルと前記第２のチャネルの間のスキューが低減するように、前記受信器内で前記第１のチャネルまたは前記第２のチャネルの少なくとも一方の遅延時間を制御し、
前記受信器においてモニタされる前記光信号の品質に基づいて、前記送信器内での前記第１のチャネルと前記第２のチャネルの間のスキューが低減するように、前記送信器内で前記第１のチャネルまたは前記第２のチャネルの少なくとも一方の遅延時間を制御する、
ことを特徴とするスキュー低減方法。
（付記１０）
前記所定量は、約４５＋ｎπ／２度（ｎは、ゼロを含む任意の整数）である
ことを特徴とする付記９に記載のスキュー低減方法。
（付記１１）
前記第１のチャネルおよび前記第２のチャネルは、それぞれＩチャネルおよびＱチャネルである
ことを特徴とする付記１〜１０のいずれか１つに記載のスキュー低減方法。
（付記１２）
第１のチャネルおよび第２のチャネルを含む光信号を送信する送信器または前記光信号を受信する受信器の少なくとも一方において、前記第１のチャネルと前記第２のチャネルとの間のスキューを低減する方法であって、
前記光信号に付加される分散を所定量よりも大きくし、
前記受信器においてモニタされる前記光信号の品質に基づいて、前記受信器内での前記第１のチャネルと前記第２のチャネルの間のスキューが低減するように、前記受信器内で前記第１のチャネルまたは前記第２のチャネルの少なくとも一方の遅延時間を制御する第１の制御、または、前記受信器においてモニタされる前記光信号の品質に基づいて、前記送信器内での前記第１のチャネルと前記第２のチャネルの間のスキューが低減するように、前記送信器内で前記第１のチャネルまたは前記第２のチャネルの少なくとも一方の遅延時間を制御する第２の制御、の少なくとも一方を行う、
ことを特徴とするスキュー低減方法。
（付記１３）
第１のチャネルおよび第２のチャネルを含む光信号を送信する送信器および前記光信号を受信する受信器を有する光伝送システムであって、
前記光信号に分散を付加する分散付加器と、
前記受信器においてモニタされる前記光信号の品質に基づいて、前記受信器内での前記第１のチャネルと前記第２のチャネルの間のスキューが低減するように、前記受信器内で前記第１のチャネルまたは前記第２のチャネルの少なくとも一方の遅延時間を制御すると共に、前記受信器においてモニタされる前記光信号の品質に基づいて、前記送信器内での前記第１のチャネルと前記第２のチャネルの間のスキューが低減するように、前記送信器内で前記第１のチャネルまたは前記第２のチャネルの少なくとも一方の遅延時間を制御するコントローラと、
を備えることを特徴とする光伝送システム。
（付記１４）
前記分散付加器は、前記送信器と前記受信器との間に設けられ、光学的に前記光信号に分散を付加する
ことを特徴とする付記１３に記載の光伝送システム。
（付記１５）
前記分散付加器は、前記送信器においてキャリア光を変調する電気信号に対して、前記光信号に付加される分散と等価な歪を与えるデジタルフィルタである
ことを特徴とする付記１３に記載の光伝送システム。

３ 送信器
４ 受信器
１１、１１ａ 送信ＬＤ
１２ 変調部
１４ Ｔｘチャネル間遅延制御部
２２、２２ａ、２２ｂ 局発ＬＤ
３２ Ｒｘチャネル間遅延制御部
３４ 信号品質判定部
４１、４３ 波長分散付加部
４２、５２、６２、８２ 送受信制御部
５１、５３ 偏波分散付加部
６１、６７、７１ 光周波数オフセット設定部
６３、６４、６８、６９ 光周波数モニタ
６５、７０ 周波数シフト部
８１ 光位相差モニタ
８３ 光位相差設定部
８４ 光ＰＬＬデバイス
９１、９２ 光経路切替部

Claims (5)

1. 第１のチャネルおよび第２のチャネルを含む光信号を送信する送信器およびデジタルコヒーレント受信により前記光信号を受信する受信器を有する光伝送システムにおいて、前記第１のチャネルと前記第２のチャネルとの間のスキューを低減する方法であって、
   前記光信号の品質を最適化するための前記受信器におけるスキュー補償量が前記送信器内のスキューに実質的に依存しなくなる分散量よりも大きな分散を前記光信号に付加し、
   前記受信器においてモニタされる前記光信号の品質に基づいて、前記受信器内での前記第１のチャネルと前記第２のチャネルの間のスキューが低減するように、前記受信器内で前記第１のチャネルまたは前記第２のチャネルの少なくとも一方の遅延時間を制御し、
   前記受信器においてモニタされる前記光信号の品質に基づいて、前記送信器内での前記第１のチャネルと前記第２のチャネルの間のスキューが低減するように、前記送信器内で前記第１のチャネルまたは前記第２のチャネルの少なくとも一方の遅延時間を制御する、
   ことを特徴とするスキュー低減方法。
2. 第１のチャネルおよび第２のチャネルを含む光信号を送信する送信器およびデジタルコヒーレント受信により前記光信号を受信する受信器を有する光伝送システムにおいて、前記第１のチャネルと前記第２のチャネルとの間のスキューを低減する方法であって、
   前記光信号を伝送するためのキャリア光と前記受信器において前記光信号を受信するために使用される局発光との間の光周波数オフセットを、前記光信号の品質を最適化するための前記受信器におけるスキュー補償量が前記送信器内のスキューに実質的に依存しなくなる光周波数オフセットよりも大きくし、
   前記受信器においてモニタされる前記光信号の品質に基づいて、前記受信器内での前記第１のチャネルと前記第２のチャネルの間のスキューが低減するように、前記受信器内で前記第１のチャネルまたは前記第２のチャネルの少なくとも一方の遅延時間を制御し、
   前記受信器においてモニタされる前記光信号の品質に基づいて、前記送信器内での前記第１のチャネルと前記第２のチャネルの間のスキューが低減するように、前記送信器内で前記第１のチャネルまたは前記第２のチャネルの少なくとも一方の遅延時間を制御する、
   ことを特徴とするスキュー低減方法。
3. 第１のチャネルおよび第２のチャネルを含む光信号を送信する送信器およびデジタルコヒーレント受信により前記光信号を受信する受信器を有する光伝送システムにおいて、前記第１のチャネルと前記第２のチャネルとの間のスキューを低減する方法であって、
   前記光信号を伝送するためのキャリア光の光位相と前記受信器において前記光信号を受信するために使用される局発光の光位相との差をほぼ４５度に制御し、
   前記受信器においてモニタされる前記光信号の品質に基づいて、前記受信器内での前記第１のチャネルと前記第２のチャネルの間のスキューが低減するように、前記受信器内で前記第１のチャネルまたは前記第２のチャネルの少なくとも一方の遅延時間を制御し、
   前記受信器においてモニタされる前記光信号の品質に基づいて、前記送信器内での前記第１のチャネルと前記第２のチャネルの間のスキューが低減するように、前記送信器内で前記第１のチャネルまたは前記第２のチャネルの少なくとも一方の遅延時間を制御する、
   ことを特徴とするスキュー低減方法。
4. 第１のチャネルおよび第２のチャネルを含む光信号を送信する送信器またはデジタルコヒーレント受信により前記光信号を受信する受信器の少なくとも一方において、前記第１のチャネルと前記第２のチャネルとの間のスキューを低減する方法であって、
   前記光信号の品質を最適化するための前記受信器におけるスキュー補償量が前記送信器内のスキューに実質的に依存しなくなる分散量よりも大きな分散を前記光信号に付加し、
   前記受信器においてモニタされる前記光信号の品質に基づいて、前記受信器内での前記第１のチャネルと前記第２のチャネルの間のスキューが低減するように、前記受信器内で前記第１のチャネルまたは前記第２のチャネルの少なくとも一方の遅延時間を制御する第１の制御、または、前記受信器においてモニタされる前記光信号の品質に基づいて、前記送信器内での前記第１のチャネルと前記第２のチャネルの間のスキューが低減するように、前記送信器内で前記第１のチャネルまたは前記第２のチャネルの少なくとも一方の遅延時間を制御する第２の制御、の少なくとも一方を行う、
   ことを特徴とするスキュー低減方法。
5. 第１のチャネルおよび第２のチャネルを含む光信号を送信する送信器およびデジタルコヒーレント受信により前記光信号を受信する受信器を有する光伝送システムであって、
   前記光信号の品質を最適化するための前記受信器におけるスキュー補償量が前記送信器内のスキューに実質的に依存しなくなる分散量よりも大きな分散を前記光信号に付加する分散付加器と、
   前記受信器においてモニタされる前記光信号の品質に基づいて、前記受信器内での前記第１のチャネルと前記第２のチャネルの間のスキューが低減するように、前記受信器内で前記第１のチャネルまたは前記第２のチャネルの少なくとも一方の遅延時間を制御する、または、前記受信器においてモニタされる前記光信号の品質に基づいて、前記送信器内での前記第１のチャネルと前記第２のチャネルの間のスキューが低減するように、前記送信器内で前記第１のチャネルまたは前記第２のチャネルの少なくとも一方の遅延時間を制御する、の少なくとも一方を行うコントローラと、
   を備えることを特徴とする光伝送システム。

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