JP6070062B2 - 光送信システムおよび制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、光送信システムおよび制御方法に関する。

従来、高密度の周波数（波長）間隔で光信号を配置するコヒーレント光ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重）やナイキストＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ：波長分割多重）が知られている（たとえば、下記非特許文献１参照）。

Ｘｉｎｇｗｅｎ Ｙｉ、「Ｔｂ／ｓ Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｏｐｔｉｃａｌ ＯＦＤＭ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｅｎａｂｌｅｄ ｂｙ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｃｏｍｂｓ」、ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＬＩＧＨＴＷＡＶＥ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ、ＶＯＬ．２８、ＮＯ．１４、ＪＵＬＹ １５、２０１０、Ｐ．２０５４−２０６１

しかしながら、上述した従来技術では、多重される各光信号のタイミングが波長分散等による光路長の相違によってずれる場合がある。このため、高密度な周波数間隔で各光信号を配置した場合に、光信号間のクロストークを抑えることが困難であるという問題がある。

１つの側面では、本発明は、光信号間のクロストークを抑えることができる光送信システムおよび制御方法を提供することを目的とする。

本発明の一側面によれば、直列に接続され、信号光に光信号を多重する複数の多重器を含み、前記複数の多重器のそれぞれは、多重対象の信号光に含まれる第１光信号に対して周波数が隣接する第２光信号を前記多重対象の信号光に多重する多重部と、前記多重部によって前記第２光信号が多重された信号光に含まれる前記第１光信号と前記第２光信号とのタイミングのズレを監視する監視部と、前記監視部による監視結果に基づいて、前記多重部によって前記多重対象の信号光に多重される前記第２光信号のタイミングを調整する調整部と、を備える光送信システムが提案される。

本発明の一態様によれば、光信号間のクロストークを抑えることができるという効果を奏する。

図１−１は、実施の形態１にかかる光送信システムの一実施例を示す図である。 図１−２は、図１−１に示した光送信システムにおける光および電気信号の流れの一例を示す図である。 図２−１は、１段目の光信号多重器の具体的構成を示す図である。 図２−２は、図２−１に示した光信号多重器における光および電気信号の流れの一例を示す図である。 図３−１は、２段目の光信号多重器の具体的構成を示す図である。 図３−２は、図３−１に示した光信号多重器における光および電気信号の流れの一例を示す図である。 図４−１は、Ｎ段目の光信号多重器の具体的構成を示す図である。 図４−２は、図４−１に示した光信号多重器における光および電気信号の流れの一例を示す図である。 図５−１は、ｋ段目の光信号多重器におけるモニタの具体的構成を示す図である。 図５−２は、図５−１に示したモニタにおける光および電気信号の流れの一例を示す図である。 図６−１は、Ｎ段目の光信号多重器の具体的構成の他の一例を示す図である。 図６−２は、図６−１に示した光信号多重器における光および電気信号の流れの一例を示す図である。 図７−１は、ｋ段目の光信号多重器におけるモニタの具体的構成の他の一例を示す図である。 図７−２は、図７−１に示したモニタにおける光および電気信号の流れの一例を示す図である。 図８−１は、実施の形態２にかかる光伝送装置の具体的構成を示す図である。 図８−２は、図８−１に示した光伝送装置における光および電気信号の流れの一例を示す図である。 図９−１は、２段目の光信号多重器の具体的構成を示す図である。 図９−２は、図９−１に示した光信号多重器における光および電気信号の流れの一例を示す図である。 図１０−１は、Ｎ段目の光信号多重器の具体的構成を示す図である。 図１０−２は、図１０−１に示した光信号多重器における光および電気信号の流れの一例を示す図である。 図１１−１は、Ｎ段目の光信号多重器の具体的構成の他の一例を示す図である。 図１１−２は、図１１−１に示した光信号多重器における光および電気信号の流れの一例を示す図である。

以下に添付図面を参照して、本発明にかかる光送信システムおよび制御方法の実施の形態１，２を詳細に説明する。

（実施の形態１）
（光送信システムの一実施例）
図１−１は、実施の形態１にかかる光送信システムの一実施例を示す図である。図１−２は、図１−１に示した光送信システムにおける光および電気信号の流れの一例を示す図である。図１−１および図１−２に示す光送信システム１００は、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重）によって生成した光信号を送信する。

光送信システム１００は、ＣＷ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）光源１０１と、発振器１０２と、クロック光源１０３と、光合波器１０４と、Ｎ段（Ｎ≧３）の光信号多重器１１１〜１１Ｎと、光ファイバ１２１〜１２Ｎと、を備える。

ＣＷ光源１０１は、たとえば波長ν₀の連続光を生成する。ＣＷ光源１０１は、生成した連続光を光合波器１０４へ出力する。発振器１０２は、周波数ｆの電気信号を発振する。発振器１０２は、発振した周波数ｆの電気信号をクロック光源１０３へ出力する。

クロック光源１０３は、発振器１０２から出力された周波数ｆの電気信号を用いて、周波数ｆで強度が変化する波長ν_cl（≠ν₀）のクロック信号を生成する。クロック光源１０３は、生成した波長ν_clのクロック信号を光合波器１０４へ出力する。

光合波器１０４は、ＣＷ光源１０１から出力された波長ν₀の連続光と、クロック光源１０３から出力された波長ν_clのクロック信号と、を合波する。光合波器１０４は、合波した光を光信号多重器１１１に出力する。光信号多重器１１１〜１１Ｎは、互いに直列に接続されている。

１段目の光信号多重器１１１は、光合波器１０４から出力された光に対して波長の異なる光信号を追加（多重）する。そして、光信号多重器１１１は、光信号を追加した光を、光ファイバ１２１を介して２段目の光信号多重器１１２へ出力する。

光信号多重器１１２〜１１Ｎも同様に、前段から入力された光に対して波長の異なる光信号を追加し、光信号を追加した光を、それぞれ光ファイバ１２２〜１２Ｎを介して後段へ出力する。光信号多重器１１１，１１２，…，１１Ｎにより、直列に接続され、信号光に光信号を多重する複数の多重器を実現することができる。

ここで、各光信号多重器１１１〜１１Ｎ間の信号光に含まれる各成分について説明する。光合波器１０４から出力される光は、スペクトル１３０に示すように、波長ν₀の連続光および波長ν_clのクロック信号を有する。また、光信号多重器１１１から出力される光は、スペクトル１３１に示すように、光合波器１０４から出力される光の各成分に波長ν₀＋ｆ₁の光信号を加えたものとなる。

また、２段目の光信号多重器１１２から出力される光は、スペクトル１３２に示すように、１段目の光信号多重器１１１から出力される光の各成分に波長ν₀＋ｆ₂の光信号を加えたものとなる。また、Ｎ段目の光信号多重器１１Ｎから出力される光は、スペクトル１３Ｎに示すように、前段の光信号多重器１１（Ｎ−１）から出力される光の各成分に波長ν₀＋ｆ_Nの光信号を加えたものとなる。

これにより、各光信号多重器１１１，１１２，…，１１Ｎは、波長ν₀＋ｆ₁，ν₀＋ｆ₂，…，ν₀＋ｆ_Nの各信号光を波長多重した信号光を送信することができる。

（１段目の光信号多重器１１１の具体的構成）
図２−１は、１段目の光信号多重器の具体的構成を示す図である。図２−２は、図２−１に示した光信号多重器における光および電気信号の流れの一例を示す図である。図２−１および図２−２に示すように、光信号多重器１１１は、光スプリッタ２０１と、クロック再生器２０２と、逓倍器２０３と、信号生成器２０４と、光フィルタ２０５と、光周波数シフタ２０６と、光変調器２０７と、光合波器２０８と、を備える。

光スプリッタ２０１には、光合波器１０４（たとえば図１−１，図１−２参照）から出力された光が入力される。光スプリッタ２０１に入力される光は、スペクトル１３０に示すように、波長ν₀の連続光と、波長ν_clのクロック信号と、を含む。光スプリッタ２０１は、入力された光を分岐させて出力する。具体的には、光スプリッタ２０１は、光合波器１０４から出力された光を、クロック再生器２０２と、光フィルタ２０５と、光合波器２０８とに出力する。

クロック再生器２０２は、光スプリッタ２０１から出力された光から、周波数ｆのクロック信号を再生する。クロック再生器２０２は、再生した周波数ｆのクロック信号を、逓倍器２０３および信号生成器２０４に出力する。逓倍器２０３は、クロック再生器２０２から出力されたクロック信号の周波数ｆを逓倍する。具体的には、１段目の光信号多重器１１１の逓倍器２０３は、周波数ｆを１逓倍する。そして、逓倍器２０３は、１逓倍した周波数ｆ₁（＝ｆ×１）のクロック信号を光周波数シフタ２０６に出力する。

信号生成器２０４は、クロック再生器２０２から出力されたクロック信号を用いて、入力されたデータ信号に基づく周波数ｆの駆動信号を生成し、生成した駆動信号を光変調器２０７へ出力する。

光フィルタ２０５は、光スプリッタ２０１から出力された光のうちの、波長ν₀の光のみを通過させて光周波数シフタ２０６へ出力する。これにより、ＣＷ光源１０１（たとえば図１−１，図１−２参照）によって生成された波長ν₀の連続光のみを光周波数シフタ２０６へ出力することができる。

光周波数シフタ２０６は、光フィルタ２０５から出力された連続光の波長ν₀を、逓倍器２０３から出力された周波数ｆ₁のクロック信号を用いて、波長ν₀＋ｆ₁に変換する周波数シフトを行う。そして、光周波数シフタ２０６は、周波数シフトを行った連続光を光変調器２０７へ出力する。光周波数シフタ２０６には、たとえば、光ＩＱ変調器を正弦波でＳＳＢ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｓｉｄｅ Ｂａｎｄ）条件により駆動したものや、光コム発生器の出力から所望の周波数成分を光フィルタにより抽出するものなどを用いることができる。光フィルタ２０５および光周波数シフタ２０６の不完全性による残留スペクトル成分を除去するために注入同期レーザを用いて残留スペクトル成分を除去してもよい。

光変調器２０７は、光周波数シフタ２０６から出力された波長ν₀＋ｆ₁の連続光を、信号生成器２０４から出力された駆動信号によって変調する。光変調器２０７は、変調により得られた光信号を光合波器２０８へ出力する。光変調器２０７から出力された光信号は、スペクトル２３１に示すように、波長ν₀＋ｆ₁の光信号である。

光合波器２０８は、光スプリッタ２０１から出力された光と、光変調器２０７から出力された光信号とを合波する。これにより、１段目の光信号多重器１１１へ入力された光に対して波長ν₀＋ｆ₁の光信号を加えることができる。光合波器２０８は、合波した光を後段の光信号多重器１１２（たとえば図１−１，図１−２参照）へ出力する。光合波器２０８から出力される光は、スペクトル１３１に示すように、スペクトル１３０に示す各成分に、波長ν₀＋ｆ₁の光信号を加えたものとなる。

（２段目の光信号多重器１１２の具体的構成）
図３−１は、２段目の光信号多重器の具体的構成を示す図である。図３−２は、図３−１に示した光信号多重器における光および電気信号の流れの一例を示す図である。図３−１および図３−２において、図２−１および図２−２に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図３−１および図３−２に示すように、光信号多重器１１２は、図２−１および図２−２に示した光信号多重器１１１の構成に加えて、光スプリッタ３０９と、モニタ３１０と、を備える。

光信号多重器１１２の光スプリッタ２０１には、１段目の光信号多重器１１１（たとえば図１−１，図１−２参照）から出力された光が入力される。光信号多重器１１２の光スプリッタ２０１へ入力される光は、スペクトル１３１に示すように、波長ν₀の連続光と、前段の光信号多重器１１１によって多重された波長ν₀＋ｆ₁の光信号と、波長ν_clのクロック信号と、を含む。

２段目の光信号多重器１１２の逓倍器２０３は、クロック再生器２０２から出力されたクロック信号の周波数ｆを２逓倍する。そして、逓倍器２０３は、周波数ｆを２逓倍した周波数ｆ₂（＝ｆ×２）のクロック信号を光周波数シフタ２０６およびモニタ３１０に出力する。

信号生成器２０４は、モニタ３１０から出力された直交性のズレ量を示す情報に基づいて、駆動信号を光変調器２０７へ出力するタイミングを調整する。たとえば、信号生成器２０４は、直交性のズレ量が小さくなるように、駆動信号を出力するタイミングを調整する。

光周波数シフタ２０６は、光フィルタ２０５から出力された連続光の波長ν₀を、逓倍器２０３から出力された周波数ｆ₂のクロック信号を用いて波長ν₀＋ｆ₂に変換させる周波数シフトを行う。

光変調器２０７は、光周波数シフタ２０６から出力された波長ν₀＋ｆ₂の連続光を、信号生成器２０４から出力された駆動信号によって変調する。光変調器２０７は、変調により得られた光信号を光合波器２０８へ出力する。光変調器２０７から出力された光信号は、スペクトル３３１に示すように、波長ν₀＋ｆ₂の光信号である。

光合波器２０８は、光スプリッタ２０１から出力された光と、光変調器２０７から出力された光信号と、を合波する。これにより、光信号多重器１１２へ入力された光に対して波長ν₀＋ｆ₂の光信号を加えることができる。光合波器２０８は、合波した光を光スプリッタ３０９へ出力する。光合波器２０８から出力される光は、スペクトル１３２に示すように、スペクトル１３１に示す各成分に波長ν₀＋ｆ₂の光信号を加えたものとなる。

光スプリッタ３０９は、光合波器２０８から出力された光を分岐させて出力する。具体的には、光スプリッタ３０９は、光合波器２０８から出力された光を、後段の光信号多重器（１１３）と、モニタ３１０と、に出力する。

モニタ３１０は、光スプリッタ３０９から出力された光から、光信号多重器１１２の光合波器２０８で多重された光信号と、前段の光信号多重器１１１で多重された光信号と、を受信（復調）する。たとえば、モニタ３１０は、逓倍器２０３から出力された周波数ｆ₂のクロック信号を用いて受信（復調）を行う。そして、モニタ３１０は、受信した各光信号の直交周波数分割多重における直交性のズレ量を検出する。モニタ３１０は、検出した直交性のズレ量を示す情報を信号生成器２０４に出力する。

光合波器２０８により、多重対象の信号光に含まれる第１光信号（たとえば波長ν₀＋ｆ₁）に対して周波数が隣接する第２光信号（たとえば波長ν₀＋ｆ₂）を多重対象の信号光に多重する多重部を実現することができる。また、モニタ３１０により、第１光信号と第２光信号とのタイミングのズレを監視する監視部を実現することができる。また、信号生成器２０４により、第１光信号と第２光信号とのタイミングのズレの監視結果に基づいて第２光信号のタイミングを調整する調整部を実現することができる。

また、クロック再生器２０２により、複数の多重器１１２〜１１Ｎで共通のクロック信号を取得する取得部を実現することができる。また、信号生成器２０４により、クロック信号に基づくデータ信号を生成して出力する生成部を実現することができる。また、光変調器２０７により、第１光信号の周波数と隣接する周波数の連続光を、生成されたデータ信号に基づいて変調することにより第２光信号を得る変調部を実現することができる。

また、光フィルタ２０５により、多重対象の信号光（たとえば波長ν₀＋ｆ₂）に含まれる連続光（たとえば波長ν₀）を抽出する抽出部を実現することができる。また、光周波数シフタ２０６により、抽出された連続光の周波数を、複数の光信号多重器１１２〜１１Ｎでそれぞれ異なる量（たとえば周波数ｆ₂）だけシフトさせるシフト部を実現することができる。また、逓倍器２０３により、取得されたクロック信号の周波数を、複数の光信号多重器１１２〜１１Ｎでそれぞれ異なる倍率により逓倍する逓倍部を実現することができる。

（Ｎ段目の光信号多重器１１Ｎの具体的構成）
図４−１は、Ｎ段目の光信号多重器の具体的構成を示す図である。図４−２は、図４−１に示した光信号多重器における光および電気信号の流れの一例を示す図である。図４−１および図４−２において、図２−１〜図３−２に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

図４−１および図４−２に示すように、光信号多重器１１Ｎの光スプリッタ２０１には、前段の光信号多重器１１（Ｎ−１）から出力された光が入力される。光信号多重器１１Ｎの光スプリッタ２０１へ入力される光は、スペクトル１３Ｎ−１に示すように、波長ν₀の連続光と、前段の光信号多重器１１（Ｎ−１）によって多重された波長ν₀＋ｆ_N-1の光信号と、波長ν_clのクロック信号と、を含む。

Ｎ段目の光信号多重器１１Ｎの逓倍器２０３は、周波数ｆをＮ逓倍する。逓倍器２０３は、Ｎ逓倍した周波数ｆ_N（＝ｆ×Ｎ）のクロック信号を光周波数シフタ２０６およびモニタ３１０に出力する。

光周波数シフタ２０６は、光フィルタ２０５から出力された連続光の波長ν₀を、逓倍器２０３から出力された周波数ｆ_Nのクロック信号を用いて波長ν₀＋ｆ_Nに変換させる周波数シフトを行う。

光変調器２０７は、光周波数シフタ２０６から出力された波長ν₀＋ｆ_Nの連続光を、信号生成器２０４から出力された駆動信号によって変調する。光変調器２０７は、変調により得られた光信号を光合波器２０８へ出力する。光変調器２０７から出力された光信号は、スペクトル４３１に示すように、波長ν₀＋ｆ_Nの光信号である。

光合波器２０８は、光スプリッタ２０１から出力された光と、光変調器２０７から出力された光信号と、を合波する。これにより、光信号多重器１１Ｎへ入力された光に対して波長ν₀＋ｆ_Nの光信号を加えることができる。光合波器２０８は、合波した光を光スプリッタ３０９へ出力する。光合波器２０８から出力される光は、スペクトル１３Ｎに示すように、スペクトル１３Ｎ−１に示す各成分に、波長ν₀＋ｆ_Nの光信号を加えたものとなる。

光スプリッタ３０９は、光合波器２０８から出力された光を分岐させて出力する。具体的には、光スプリッタ３０９は、光合波器２０８から出力された光を、不図示の光受信装置と、モニタ３１０と、に出力する。

（ｋ段目の光信号多重器におけるモニタ３１０の具体的構成）
図５−１は、ｋ段目の光信号多重器におけるモニタの具体的構成を示す図である。図５−２は、図５−１に示したモニタにおける光および電気信号の流れの一例を示す図である。図５−１および図５−２において、図２−１〜図４−２に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図５−１および図５−２に示すように、モニタ３１０は、たとえば、フォトディテクタ５０１と、復調器５０２と、帯域透過フィルタ５０３と、パワーメータ５０４と、を備える。

光信号多重器１１２〜１１Ｎのうちのｋ段目（２≦ｋ≦Ｎ）の光信号多重器におけるフォトディテクタ５０１は、光スプリッタ３０９から出力された光のうちの、周波数ｆ_k-1と周波数ｆ_kの成分を光電変換する。フォトディテクタ５０１は、光電変換により得られた電気信号を復調器５０２へ出力する。復調器５０２は、フォトディテクタ５０１から出力された電気信号を、逓倍器２０３から出力された周波数ｆ_kのクロック信号を用いて周波数変換し、周波数変換した信号を帯域透過フィルタ５０３へ出力する。

帯域透過フィルタ５０３は、復調器５０２から出力された信号から、隣接する周波数ｆ_k-1に対応する隣接チャンネル成分（周波数ｆ）を抽出し、抽出した周波数ｆの信号成分をパワーメータ５０４へ出力する。パワーメータ５０４は、帯域透過フィルタ５０３から出力された周波数ｆの信号成分の電力を測定する。そして、パワーメータ５０４は、電力の測定結果を、各光信号の直交周波数分割多重における直交性のズレ量を示す情報として信号生成器２０４へ出力する。

なお、復調器５０２から出力された信号の隣接チャンネル成分の電力の測定結果を、ズレ量を示す情報として出力する場合について説明したが、復調器５０２の復調においてエラー測定を行い、ズレ量を示す情報としてエラー測定の結果を出力してもよい。エラー測定の結果はたとえばＢＥＲ（Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ:ビット誤り率）である。

このように、光信号多重器１１２〜１１Ｎのそれぞれにおいて、多重する光信号と、多重する光信号と隣接する周波数（波長）に配置された光信号との直交性がそれぞれモニタされる。これにより、多重する光信号と、多重する光信号と周波数が隣接する光信号と、のタイミングのズレを調整することが可能になる。

（Ｎ段目の光信号多重器１１Ｎの具体的構成の他の一例）
図６−１は、Ｎ段目の光信号多重器の具体的構成の他の一例を示す図である。図６−２は、図６−１に示した光信号多重器における光および電気信号の流れの一例を示す図である。図６−１および図６−２において、図２−１〜図４−２に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

図６−１および図６−２に示すように、光信号多重器１１Ｎは、図４−１に示した光信号多重器１１Ｎに加えて、光スプリッタ６０１を備える。逓倍器２０３は、Ｎ逓倍した周波数ｆ_N（＝ｆ×Ｎ）のクロック信号を、光周波数シフタ２０６に出力する。光周波数シフタ２０６は、周波数シフトを行った連続光を光スプリッタ６０１へ出力する。光スプリッタ６０１は、光周波数シフタ２０６から出力された波長ν₀＋ｆ_Nの連続光を、光変調器２０７と、モニタ３１０とに出力する。光変調器２０７は、光スプリッタ６０１から出力された波長ν₀＋ｆ_Nの連続光を、信号生成器２０４から出力された駆動信号によって変調する。

モニタ３１０は、光スプリッタ６０１から出力された周波数ν₀＋ｆ_Nの連続光を用いて、光信号多重器１１Ｎの光合波器２０８で多重された光信号と、前段の光信号多重器１１（Ｎ−１）で多重された光信号と、を受信（復調）する。

（ｋ段目の光信号多重器におけるモニタ３１０の具体的構成の他の一例）
図７−１は、ｋ段目の光信号多重器におけるモニタの具体的構成の他の一例を示す図である。図７−２は、図７−１に示したモニタにおける光および電気信号の流れの一例を示す図である。図７−１および図７−２において、図５−１および図５−２に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図７−１および図７−２に示すように、モニタ３１０は、フォトディテクタ５０１と、帯域透過フィルタ５０３と、パワーメータ５０４と、光合波器７０１と、を備える。

光合波器７０１は、光スプリッタ３０９から出力された光と、光スプリッタ６０１から出力された波長ν₀＋ｆ_kの連続光と、を合波する。光合波器７０１は、合波した光をフォトディテクタ５０１へ出力する。

フォトディテクタ５０１は、光合波器７０１から出力された光から、周波数ｆ_k-1と周波数ｆ_kの成分を光電変換する。フォトディテクタ５０１は、光電変換により得られた電気信号を帯域透過フィルタ５０３へ出力する。帯域透過フィルタ５０３は、フォトディテクタ５０１から出力された電気信号から、隣接する周波数ｆ_k-1に対応する隣接チャンネル成分（周波数ｆ）を抽出し、抽出した周波数ｆをパワーメータ５０４へ出力する。

パワーメータ５０４は、帯域透過フィルタ５０３から出力された周波数ｆの信号成分の電力を測定する。そして、パワーメータ５０４は、電力の測定結果を、各光信号の直交周波数分割多重における直交性のズレ量を示す情報として信号生成器２０４へ出力する。

このように、実施の形態１にかかる光送信システム１００によれば、直列に接続された光信号多重器１１２〜１１Ｎのそれぞれにおいて逐次的に１波長の光信号を多重することにより、波長多重した信号光を得ることができる。また、光信号多重器１１２〜１１Ｎのそれぞれにおいては、多重した光信号の帯域と、多重した光信号に隣接する光信号の帯域と、を監視することにより、多重する光信号のタイミングが調整される。これにより、多重した光信号の帯域と、多重した光信号に隣接する光信号の帯域と、のタイミングのズレを小さくすることができる。このため、光信号間のクロストークを抑えることができる。

また、光信号多重器１１２〜１１Ｎにおいて、多重した光信号の帯域と、多重した光信号に隣接する光信号の帯域と、を監視すればよいため、狭帯域のモニタを用いることができる。すなわち、たとえば多重後のすべての光信号を一括受信して光信号間のタイミングをモニタする構成のように広帯域のモニタを用いなくても、光信号間のクロストークを抑えることができる。

また、光信号多重器１１２〜１１Ｎのそれぞれにおいて、多重する光信号に隣接する光信号に対する、多重する光信号のタイミングを調整すればよい。このため、たとえばすべての光信号を一括受信してすべての光信号のタイミングを一括制御する構成に比べて、時間タイミングを合わせるのが容易であり、電気的な制御を簡素化することができる。

また、複数の光信号多重器１１２〜１１Ｎのそれぞれにおいて共通のクロック信号を用いて生成されたデータ信号に基づく変調により光信号を生成して多重することができる。これにより、直列に接続された光信号多重器１１２〜１１Ｎにおいて互いにタイミングを合わせて光信号を多重することができる。また、信号生成器２０４から光変調器２０７へデータ信号が出力されるタイミングを調整することにより、多重する光信号のタイミングを調整することができる。

また、複数の光信号多重器１１２〜１１Ｎのそれぞれにおいて、入力された信号光に含まれる所定周波数（周波数ν₀）の連続光を抽出して、抽出した連続光の周波数を、各光信号多重器１１２〜１１Ｎでそれぞれ異なる量だけシフトさせて変調することができる。これにより、各光信号多重器１１２〜１１Ｎにおいてそれぞれ異なる波長の光信号を生成して多重することができる。

また、各光信号多重器１１２〜１１Ｎで共通のクロック信号を、各光信号多重器１１２〜１１Ｎでそれぞれ異なる倍率により逓倍し、逓倍したクロック信号に基づいて、波長ν₀の連続光の周波数をシフトさせることができる。これにより、各光信号多重器１１２〜１１Ｎでそれぞれ異なる量だけ周波数をシフトさせることができる。

なお、ここでは、各光信号多重器１１２〜１１Ｎが、前段で多重された波長に隣接する波長の光信号として、前段で多重された波長よりも長い波長の光信号を多重する場合について説明した。ただし、各光信号多重器１１２〜１１Ｎは、前段で多重された波長よりも短い波長の光信号を多重してもよい。

また、ここでは、各光信号多重器１１２〜１１Ｎが、直前で多重された波長に隣接する波長の光信号を多重する場合について説明したが、２段以上前において多重された波長に隣接する波長の光信号を多重するようにしてもよい。

また、ここでは、図１−１，図１−２に示した光合波器１０４によって光クロック信号を合波しておき、光信号多重器１１１〜１１Ｎのそれぞれにおいてクロック再生器２０２によって周波数ｆのクロック信号を再生する場合について説明した。ただし、無線送信機により光信号多重器１１１〜１１Ｎへ共通の周波数ｆのクロック信号を無線送信し、無線送信されたクロック信号を光信号多重器１１１〜１１Ｎにおいて受信するようにしてもよい。

（実施の形態２）
つぎに、光送信システムの実施の形態２について説明する。実施の形態２では、光信号多重器１１１〜１１Ｎが非線形光学媒質を備える場合について説明する。実施の形態２においては、実施の形態１と異なる部分について説明を行う。

（実施の形態２にかかる光信号多重器の具体的構成）
図８−１は、実施の形態２にかかる光伝送装置の具体的構成を示す図である。図８−２は、図８−１に示した光伝送装置における光および電気信号の流れの一例を示す図である。図８−１および図８−２に示すように、光信号多重器１１１は、光スプリッタ２０１と、クロック再生器２０２と、逓倍器２０３と、信号生成器２０４と、光周波数シフタ２０６と、光変調器２０７と、光合波器２０８と、ＣＷ光源８０１と、光スプリッタ８０２と、光合波器８０３と、非線形光学媒質８０４と、を備える。

光スプリッタ２０１は、光合波器１０４（たとえば図１−１，図１−２参照）から出力された光を、クロック再生器２０２と、光合波器２０８とに出力する。ＣＷ光源８０１は、たとえば波長ν₁（≠ν₀）の連続光を生成する。ＣＷ光源８０１は、生成した連続光を光スプリッタ８０２へ出力する。光スプリッタ８０２は、ＣＷ光源８０１から出力された光を分岐して光周波数シフタ２０６と光合波器８０３とへ出力する。

光周波数シフタ２０６は、光スプリッタ８０２から出力された連続光の波長ν₁を、逓倍器２０３から出力された周波数ｆ₁のクロック信号を用いて波長ν₁＋ｆ₁に変換させる周波数シフトを行う。そして、光周波数シフタ２０６は、周波数をシフトさせた連続光を光変調器２０７へ出力する。

光変調器２０７は、光周波数シフタ２０６から出力された波長ν₁＋ｆ₁の連続光を、信号生成器２０４から出力された駆動信号によって変調する。光変調器２０７は、変調により得られた光信号を光合波器８０３へ出力する。光合波器８０３は、スペクトル８３１に示すように、光変調器２０７から出力された波長ν₁＋ｆ₁の光信号と、光スプリッタ８０２から出力された波長ν₁の連続光と、を合波する。光合波器８０３は、合波した光を光合波器２０８へ出力する。

光合波器２０８は、光スプリッタ２０１から出力された光と、光合波器８０３から出力された光とを合波する。光合波器２０８は、合波した光を非線形光学媒質８０４へ出力する。光合波器２０８から出力される光は、スペクトル８３２に示すように、スペクトル１３０に示す各成分に、波長ν₁の連続光および波長ν₁＋ｆ₁の光信号を加えたものとなる。

非線形光学媒質８０４は、光合波器２０８から出力された光に含まれる波長ν₁＋ｆ₁の光信号を、波長ν₀＋ｆ₁の光信号に周波数変換し、後段の光信号多重器１１２（たとえば図１−１，図１−２参照）へ出力する。これにより、スペクトル１３１に示すように、光信号多重器１１１へ入力された光に対して波長ν₀＋ｆ₁の光信号を加えることができる。

非線形光学媒質８０４による光相互変調としては、相互位相変調による光位相変調、相互利得変調、光パラメトリック増幅効果、光Ｋｅｒｒスイッチなどによる光強度変調などを用いることができる。また、非線形光学媒質８０４としては、たとえば、光ファイバ、周期分極反転ニオブ酸リチウム、半導体光増幅器、シリコン細線導波路等の高屈折率差光導波路を用いることができる。

（２段目の光信号多重器１１２の具体的構成）
図９−１は、２段目の光信号多重器の具体的構成を示す図である。図９−２は、図９−１に示した光信号多重器における光および電気信号の流れの一例を示す図である。図９−１および図９−２において、図８−１および図８−２に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図９−１および図９−２に示すように、光信号多重器１１２は、図８−１および図８−２に示した光信号多重器１１１の構成に加えて、光スプリッタ３０９と、モニタ３１０と、を備える。

光信号多重器１１２の光周波数シフタ２０６は、光スプリッタ８０２から出力された連続光の波長ν₁を、逓倍器２０３から出力された周波数ｆ₂のクロック信号を用いて波長ν₁＋ｆ₂に変換させる周波数シフトを行う。

光変調器２０７は、光周波数シフタ２０６から出力された波長ν₁＋ｆ₂の連続光を、信号生成器２０４から出力された駆動信号によって変調する。光変調器２０７は、変調により得られた光信号を光合波器８０３へ出力する。光合波器８０３は、スペクトル９３１に示すように、光変調器２０７から出力された波長ν₁＋ｆ₂の光信号と、光スプリッタ８０２から出力された波長ν₁の連続光と、を合波する。光合波器８０３は、合波した光を光合波器２０８へ出力する。

光合波器２０８は、合波した光を非線形光学媒質８０４へ出力する。光合波器２０８から出力される光は、スペクトル９３２に示すように、スペクトル１３１に示す各成分に、波長ν₁の連続光および波長ν₁＋ｆ₂の光信号を加えたものとなる。

非線形光学媒質８０４は、光合波器２０８から出力された光に含まれる波長ν₁＋ｆ₂の光信号を、波長ν₀＋ｆ₂の光信号に周波数変換し、後段の光信号多重器（１１３）へ出力する。これにより、スペクトル１３２に示すように、光信号多重器１１１から出力された光に対して波長ν₀＋ｆ₂の光信号を加えることができる。

ＣＷ光源８０１により、所定周波数（波長ν₁）の連続光を生成する光源を実現することができる。なお、所定周波数は、たとえば各光信号多重器１１２〜１１Ｎにおいて共通の周波数である。また、光周波数シフタ２０６により、光源によって生成された連続光の周波数を、複数の多重器でそれぞれ異なる量（周波数ｆ₂）だけシフトさせるシフト部を実現することができる。また、光合波器８０３により、変調によって得られた光信号（波長ν₀＋ｆ₂）と、光源によって生成された連続光（波長ν₁）と、を合波する合波部を実現することができる。

また、光合波器２０８により、多重対象の信号光（波長ν₀＋ｆ₁）と、合波器８０３によって合波された信号光（波長ν₁および波長ν₁＋ｆ₂）と、を合波する多重部を実現することができる。また、非線形光学媒質８０４により、合波した信号光を非線形光学媒質に通過させることにより多重対象の信号光（波長ν₀＋ｆ₁）に第２光信号（波長ν₀＋ｆ₂）を多重する多重部を実現することができる。

（Ｎ段目の光信号多重器１１Ｎの具体的構成）
図１０−１は、Ｎ段目の光信号多重器の具体的構成を示す図である。図１０−２は、図１０−１に示した光信号多重器における光および電気信号の流れの一例を示す図である。図１０−１および図１０−２において、図８−１〜図９−２に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

光信号多重器１１Ｎの光周波数シフタ２０６は、光スプリッタ８０２から出力された連続光の波長ν₁を、逓倍器２０３から出力された周波数ｆ_Nのクロック信号を用いて波長ν₁＋ｆ_Nに変換させる周波数シフトを行う。

光変調器２０７は、光周波数シフタ２０６から出力された波長ν₁＋ｆ_Nの連続光を、信号生成器２０４から出力された駆動信号によって変調する。光変調器２０７は、変調により得られた光信号を光合波器８０３へ出力する。光合波器８０３は、スペクトル１０３１に示すように、光変調器２０７から出力された波長ν₁＋ｆ_Nの光信号と、光スプリッタ８０２から出力された波長ν₁の連続光と、を合波する。光合波器８０３は、合波した光を光合波器２０８へ出力する。

光合波器２０８は、合波した光を非線形光学媒質８０４へ出力する。光合波器２０８から出力される光は、スペクトル１０３２に示すように、スペクトル１３Ｎ−１に示す各成分に、波長ν₁の連続光および波長ν₁＋ｆ_Nの光信号を加えたものとなる。

非線形光学媒質８０４は、光合波器２０８から出力された光に含まれる波長ν₁＋ｆ_Nの光信号を、波長ν₀＋ｆ_Nの光信号に周波数変換して出力する。これにより、スペクトル１３Ｎに示すように、光信号多重器１１（Ｎ−１）から出力された光に対して波長ν₀＋ｆ_Nの光信号を加えることができる。

なお、非線形光学媒質８０４が波長ν₁＋ｆ_Nの光信号を波長ν₀＋ｆ_Nの光信号に周波数変換して出力する場合について説明したが、非線形光学媒質８０４が波長ν₁＋ｆ_Nの光信号を波長ν₀−ｆ_Nの光信号に周波数変換して出力してもよい。

（Ｎ段目の光信号多重器１１Ｎの具体的構成の他の一例）
図１１−１は、Ｎ段目の光信号多重器の具体的構成の他の一例を示す図である。図１１−２は、図１１−１に示した光信号多重器における光および電気信号の流れの一例を示す図である。図１１−１および図１１−２において、図８−１〜図１０−２に示した構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

図１１−１および図１１−２に示す光信号多重器１１Ｎは、図７−１および図７−２に示したモニタ３１０を適用する場合の構成である。図１１−１および図１１−２に示すように、光信号多重器１１Ｎは、図１０−１に示した光信号多重器１１Ｎに加えて、光スプリッタ１１０１を備える。

光周波数シフタ２０６は、周波数シフトを行った連続光を光スプリッタ１１０１へ出力する。光スプリッタ１１０１は、光周波数シフタ２０６から出力された波長ν₁＋ｆ_Nの連続光を、光変調器２０７と、モニタ３１０とに出力する。光変調器２０７は、光スプリッタ１１０１から出力された波長ν₁＋ｆ_Nの連続光を、信号生成器２０４から出力された駆動信号によって変調する。

モニタ３１０は、光スプリッタ１１０１から出力された周波数ν₁＋ｆ_Nのクロック信号を用いて、光信号多重器１１Ｎの光合波器２０８で多重された光信号と、前段の光信号多重器１１（Ｎ−１）で多重された光信号と、を受信（復調）する。

このように、実施の形態２にかかる光送信システム１００によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができるとともに、非線形光学媒質８０４による周波数変換を用いて光信号を多重することができる。これにより、低損失、広帯域で光信号を多重することができるため、光信号を逐次的に多重しても、多重化した信号光に含まれる各光信号の特性を均一化することができる。

また、光信号多重器１１１〜１１ＮのそれぞれにおいてＣＷ光源８０１を備え、ＣＷ光源８０１を用いて生成した光信号を多重することにより、多重対象の信号光の減衰を抑えつつ多重化を行うことができる。

なお、実施の形態１，２では、ＯＦＤＭを用いているが、これに限らず、たとえばナイキストＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ：波長分割多重）を用いることも可能である。

上述した実施の形態１，２に関し、さらに以下の付記を開示する。

（付記１）直列に接続され、信号光に光信号を多重する複数の多重器を含み、
前記複数の多重器のそれぞれは、
多重対象の信号光に含まれる第１光信号に対して周波数が隣接する第２光信号を前記多重対象の信号光に多重する多重部と、
前記多重部によって前記第２光信号が多重された信号光に含まれる前記第１光信号と前記第２光信号とのタイミングのズレを監視する監視部と、
前記監視部による監視結果に基づいて、前記多重部によって前記多重対象の信号光に多重される前記第２光信号のタイミングを調整する調整部と、
を備えることを特徴とする光送信システム。

（付記２）前記複数の多重器のそれぞれは、
前記複数の多重器で共通のクロック信号を取得する取得部と、
前記取得部によって取得されたクロック信号に基づくデータ信号を生成して出力する生成部と、
前記第１光信号の周波数と隣接する周波数の連続光を、前記生成部から出力されたデータ信号に基づいて変調することにより前記第２光信号を得る変調部と、
を備え、
前記多重部は、前記変調部によって得られた前記第２光信号を前記多重対象の信号光に多重することを特徴とする付記１に記載の光送信システム。

（付記３）前記調整部は、前記生成部から前記データ信号が出力されるタイミングを調整することにより前記第２光信号のタイミングを調整することを特徴とする付記２に記載の光送信システム。

（付記４）前記多重対象の信号光は、所定周波数の連続光を含み、
前記複数の多重器のそれぞれは、
前記多重対象の信号光に含まれる前記所定周波数の連続光を抽出する抽出部と、
前記抽出部によって抽出された連続光の周波数を、前記複数の多重器でそれぞれ異なる量だけシフトさせるシフト部と、
を備え、
前記変調部は、前記シフト部によって周波数がシフトした連続光を変調することを特徴とする付記２または３に記載の光送信システム。

（付記５）前記複数の多重器のそれぞれは、前記取得部によって取得されたクロック信号の周波数を、前記複数の多重器でそれぞれ異なる倍率により逓倍する逓倍部を備え、
前記シフト部は、前記抽出部によって抽出された連続光の周波数を、前記逓倍部によって周波数が逓倍されたクロック信号に基づいてシフトさせることを特徴とする付記４に記載の光送信システム。

（付記６）前記多重対象の信号光は、前記クロック信号に基づくクロック信号光を含み、
前記取得部は、前記多重対象の信号光に含まれるクロック信号光に基づいて前記クロック信号を取得することを特徴とする付記２〜５のいずれか一つに記載の光送信システム。

（付記７）前記複数の多重器のそれぞれは、
前記複数の多重器で共通のクロック信号を取得する取得部と、
前記取得部によって取得されたクロック信号に基づくデータ信号を生成して出力する生成部と、
所定周波数の連続光を生成する光源と、
前記光源によって生成された連続光の周波数を、前記複数の多重器でそれぞれ異なる量だけシフトさせるシフト部と、
前記シフト部によって周波数がシフトした連続光を、前記生成部から出力されたデータ信号に基づいて変調する変調部と、
前記変調部によって得られた光信号と、前記光源によって生成された連続光と、を合波する合波部と、
を備え、
前記多重部は、前記多重対象の信号光と、前記合波部によって合波された信号光と、を合波し、合波した信号光を非線形光学媒質に通過させることにより前記多重対象の信号光に前記第２光信号を多重することを特徴とする付記１に記載の光送信システム。

（付記８）前記監視部は、前記多重部によって前記第２光信号が多重された信号光のうちの、前記第１光信号の周波数成分と、前記第２光信号の周波数成分と、を光電変換し、光電変換により得られた各周波数成分に基づいて前記第１光信号と前記第２光信号とのタイミングのズレを監視することを特徴とする付記１〜７のいずれか一つに記載の光送信システム。

（付記９）直列に接続され、多重対象の信号光に含まれる第１光信号に対して周波数が隣接する第２光信号を前記多重対象の信号光に多重する多重部を有する複数の多重器のそれぞれについて、
前記多重部によって前記第２光信号が多重された信号光に含まれる前記第１光信号と前記第２光信号とのタイミングのズレを監視し、
前記タイミングのズレの監視結果に基づいて、前記多重部によって前記多重対象の信号光に多重される前記第２光信号のタイミングを調整する、
ことを特徴とする制御方法。

１００ 光送信システム
１０１ ＣＷ光源
１０２ 発振器
１０３ クロック光源
１０４ 光合波器
１１１〜１１Ｎ 光信号多重器
１２１〜１２Ｎ 光ファイバ
２０１ 光スプリッタ
２０２ クロック再生器
２０３ 逓倍器
２０４ 信号生成器
２０５ 光フィルタ
２０６ 光周波数シフタ
２０７ 光変調器
２０８ 光合波器
３０９ 光スプリッタ
３１０ モニタ
８０１ ＣＷ光源
８０２ 光スプリッタ
８０３ 光合波器
８０４ 非線形光学媒質
１１０１ 光スプリッタ

Claims (7)

1. 直列に接続され、クロック信号を含む信号光に直交周波数分割多重の光信号を多重する複数の多重器を含み、
   前記複数の多重器のそれぞれは、
   多重対象の信号光に含まれる直交周波数分割多重の第１光信号に対して周波数が隣接する直交周波数分割多重の第２光信号を前記多重対象の信号光に多重する多重部と、
   前記多重対象の信号光に含まれるクロック信号を用いて、前記多重部によって前記第２光信号が多重された信号光に含まれる前記第１光信号と前記第２光信号との直交周波数分割多重における直交性のズレ量を前記第２光信号のパワーに基づいて検出し、検出したズレ量を示す情報を出力する検出部と、
   前記第２光信号を生成する光変調器へデータ信号を出力するタイミングを、前記検出部によって出力される情報が示すズレ量が小さくなるように調整することにより、前記多重部によって前記多重対象の信号光に多重される前記第２光信号のタイミングを調整する調整部と、
   を備えることを特徴とする光送信システム。
2. 前記複数の多重器のそれぞれは、
   前記複数の多重器で共通のクロック信号を取得する取得部と、
   前記取得部によって取得されたクロック信号に基づくデータ信号を生成して出力する生成部と、
   前記第１光信号の周波数と隣接する周波数の連続光を、前記生成部から出力されたデータ信号に基づいて変調することにより前記第２光信号を得る変調部と、
   を備え、
   前記多重部は、前記変調部によって得られた前記第２光信号を前記多重対象の信号光に多重することを特徴とする請求項１に記載の光送信システム。
3. 前記調整部は、前記生成部から前記データ信号が出力されるタイミングを調整することにより前記第２光信号のタイミングを調整することを特徴とする請求項２に記載の光送信システム。
4. 前記多重対象の信号光は、所定周波数の連続光を含み、
   前記複数の多重器のそれぞれは、
   前記多重対象の信号光に含まれる前記所定周波数の連続光を抽出する抽出部と、
   前記抽出部によって抽出された連続光の周波数を、前記複数の多重器でそれぞれ異なる量だけシフトさせるシフト部と、
   を備え、
   前記変調部は、前記シフト部によって周波数がシフトした連続光を変調することを特徴とする請求項２または３に記載の光送信システム。
5. 前記複数の多重器のそれぞれは、
   前記複数の多重器で共通のクロック信号を取得する取得部と、
   前記取得部によって取得されたクロック信号に基づくデータ信号を生成して出力する生成部と、
   所定周波数の連続光を生成する光源と、
   前記光源によって生成された連続光の周波数を、前記複数の多重器でそれぞれ異なる量だけシフトさせるシフト部と、
   前記シフト部によって周波数がシフトした連続光を、前記生成部から出力されたデータ信号に基づいて変調する変調部と、
   前記変調部によって得られた光信号と、前記光源によって生成された連続光と、を合波する合波部と、
   を備え、
   前記多重部は、前記多重対象の信号光と、前記合波部によって合波された信号光と、を合波し、合波した信号光を非線形光学媒質に通過させることにより前記多重対象の信号光に前記第２光信号を多重することを特徴とする請求項１に記載の光送信システム。
6. 前記検出部は、前記多重部によって前記第２光信号が多重された信号光のうちの、前記第１光信号の周波数成分と、前記第２光信号の周波数成分と、を光電変換し、光電変換により得られた各周波数成分に基づいて前記第１光信号と前記第２光信号との直交周波数分割多重における直交性のズレ量を検出することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の光送信システム。
7. 直列に接続され、クロック信号を含む多重対象の信号光に含まれる直交周波数分割多重の第１光信号に対して周波数が隣接する直交周波数分割多重の第２光信号を前記多重対象の信号光に多重する多重部を有する複数の多重器のそれぞれについて、
   前記多重対象の信号光に含まれるクロック信号を用いて、前記多重部によって前記第２光信号が多重された信号光に含まれる前記第１光信号と前記第２光信号との直交周波数分割多重における直交性のズレ量を前記第２光信号のパワーに基づいて検出し、検出した前記ズレ量を示す情報を出力し、
   前記第２光信号を生成する光変調器へデータ信号を出力するタイミングを、前記情報が示す前記ズレ量が小さくなるように調整することにより、前記多重部によって前記多重対象の信号光に多重される前記第２光信号のタイミングを調整する、
   ことを特徴とする制御方法。

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