JP6087222B2

JP6087222B2 - 光送信装置及び光受信装置

Info

Publication number: JP6087222B2
Application number: JP2013132009A
Authority: JP
Inventors: ウエイレンペン; 釣谷　剛宏; 剛宏釣谷
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2013-06-24
Filing date: 2013-06-24
Publication date: 2017-03-01
Anticipated expiration: 2033-06-24
Also published as: JP2015008356A

Description

本発明は、偏波多重光通信システムに関し、より詳しくは、光ファイバの偏波依存性損失（ＰＤＬ）の影響を抑える光通信システムに関する。

偏波多重光通信システムにおいては、光ファイバの偏波依存性損失により、例えば、一方の偏波の損失が他方の偏波の損失より著しく大きくなり、光通信システムの伝送路長の設定や、伝送品質に影響を与える。このため、非特許文献１から３は、偏波依存性損失の影響を抑えるための構成を開示している。

Ｓ．Ｍｕｍｔａｚ，ｅｔａｌ．，"ＰＤＬＭｉｔｉｇａｔｉｏｎｉｎＰｏｌＭｕｘＯＦＤＭＳｙｓｔｅｍｓＵｓｉｎｇＧｏｌｄｅｎａｎｄＳｉｌｖｅｒＰｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−ＴｉｍｅＣｏｄｅｓ"，ＯＦＣ'１０，ＪＴｈＡ７Ｓ．Ｂ．Ｒａｙａｎａ，ｅｔａｌ．，"Ｊｏｉｎｔｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−ｔｉｍｅｃｏｄｉｎｇｄｅｔｅｃｔｉｏｎｔｏｍｉｔｉｇａｔｅＰＭＤａｎｄＰＤＬｉｍｐａｉｒｍｅｎｔｓ"，ｉｎＰｒｏｃ．ＯＳＡＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓ．Ｐｈｏｔｏｎ．Ｃｏｍｍｕｎ．．ＣｏｌｏｒａｄｏＳｐｒｉｎｇｓ，ＣＯ，２０１２年６月，ｐｐ．１−３Ｍ．Ｚａｍａｎｉ，ｅｔａｌ．，"Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ＾ｔｉｍｅｃｏｄｅａｎｄ４×４ｅｑｕａｌｉｚｅｒ-ｄｅｃｏｄｅｒｆｏｒｃｏｈｅｒｅｎｔｏｐｔｉｃａｌｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ"，ＰＴＬ，ｐｐ．１８１５

特許文献１から３に記載の方法は、光送信装置においては、高速デジタル信号処理や、マルチレベル・デジタル・アナログ変換器を必要とし、光受信装置においては、複雑な信号処理アルゴリズムを実行しなければならい。

本発明は、簡易な構成で光ファイバの偏波依存性損失の影響を抑える光通信システムの光送信装置及び光受信装置を提供するものである。

本発明の一側面によると、光送信装置は、第１のデータに対応する第１の複素信号と第２のデータに対応する第２の複素信号から、前記第１の複素信号と前記第２の複素信号の和に基づく第３の複素信号と、前記第１の複素信号と前記第２の複素信号の差に基づく第４の複素信号を生成する生成手段と、連続光を前記第３の複素信号で変調する第１の変調手段と、連続光を前記第４の複素信号で変調する第２の変調手段と、前記第１の変調手段及び前記第２の変調手段が出力する２つの光信号の内の一方の光信号を他方の光信号に対して、前記第１の変調手段及び前記第２の変調手段における変調のシンボル期間の整数倍だけ時間シフトさせるシフト手段と、前記一方の光信号と前記他方の光信号を偏波多重する多重手段と、を備えていることを特徴とする。

本発明の一側面によると、光送信装置は、第１のデータに対応する第１の複素信号と第２のデータに対応する第２の複素信号から、前記第１の複素信号と前記第２の複素信号の和に基づく第３の複素信号と、前記第１の複素信号と前記第２の複素信号の差に基づく第４の複素信号を生成する生成手段と、前記第３の複素信号及び前記第４の複素信号の内の一方の複素信号を他方の複素信号に対して所定期間だけ時間シフトさせるシフト手段と、連続光を前記一方の複素信号で変調する第１の変調手段と、連続光を前記他方の複素信号で変調する第２の変調手段と、前記第１の変調手段及び前記第２の変調手段が出力する２つの光信号を偏波多重する多重手段と、を備えており、前記所定期間は、前記第１の変調手段及び前記第２の変調手段における変調のシンボル期間の整数倍であることを特徴とする。

本発明の一側面によると、第１の光信号と第２の光信号が偏波多重された光信号を受信する光受信装置であって、前記光信号を偏波分離して前記第１の光信号と前記第２の光信号を出力する分離手段と、前記第１の光信号及び前記第２の光信号の内の一方の光信号を他方の光信号に対して、前記第１の光信号及び前記第２の光信号における変調のシンボル期間の整数倍だけ時間シフトさせるシフト手段と、前記一方の光信号を第１の複素信号に変換する第１の変換手段と、前記他方の光信号を第２の複素信号に変換する第２の変換手段と、前記第１の複素信号と前記第２の複素信号の和に基づく第３の複素信号と、前記第１の複素信号と前記第２の複素信号の差に基づく第４の複素信号を生成する生成手段と、を備えていることを特徴とする。

本発明の一側面によると、第１の光信号と第２の光信号が偏波多重された光信号を受信する光受信装置であって、前記光信号を偏波分離して前記第１の光信号と前記第２の光信号を出力する分離手段と、前記第１の光信号を第１の複素信号に変換する第１の変換手段と、前記第２の光信号を第２の複素信号に変換する第２の変換手段と、前記第１の複素信号及び前記第２の複素信号の内の一方の複素信号を他方の複素信号に対して、前記第１の光信号及び前記第２の光信号における変調のシンボル期間の整数倍だけ時間シフトさせるシフト手段と、前記一方の複素信号と前記他方の複素信号の和に基づく第３の複素信号と、前記一方の複素信号と前記他方の複素信号の差に基づく第４の複素信号を生成する生成手段と、を備えていることを特徴とする。

簡易な構成で光ファイバの偏波依存性損失の影響を抑えることができる。

一実施形態による光送信装置の概略的な構成図。一実施形態による光送信装置が送信する光信号の説明図。一実施形態による光受信装置の概略的な構成図。

以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。

図１は、本実施形態による光送信装置の概略的な構成図である。マッピング部１０は、偏波多重光通信システムで送信する２つの送信データ系列であるデータ１及び２を、それぞれ、光変調形式に合わせた電気信号である複素信号ａ（ｔ）及びｂ（ｂ）に変換する。複素信号とは、光変調部１２及び１３において同相成分（Ｉ）を変調するための信号と、直交成分（Ｑ）を変調するための信号の２つの信号からなり、同相成分が実数に、直交成分が虚数に対応する。例えば、ＱＡＭを使用し、ビット（０、０）が複素平面における１＋ｊに対応するものとする。この場合、マッピング部１０は、データ１が（０、０）であると、このデータ１を１＋ｊを示す複素信号ａ（ｔ）、つまり、１を示す実数成分の信号と、１を示す虚数成分の信号として変換部１１に出力する。

通常の偏波多重光通信システムでは、この複素信号ａ（ｔ）及びｂ（ｔ）をそれぞれ光変調し、その後偏波多重して送信することになる。これに対して、本実施形態においては、変換部１１において、複素信号ａ（ｔ）及びｂ（ｔ）から、その和（ａ（ｔ）＋ｂ（ｔ））に対応する複素信号ｘ（ｔ）と、その差（ａ（ｔ）−ｂ（ｔ））に対応する複素信号ｙ（ｔ）を生成して出力する。なお、複素信号ｘ（ｔ）は複素信号ａ（ｔ）及びｂ（ｔ）の和に基づくものであれば、その後、所定の係数を乗ずる等しても良い。複素信号ｙ（ｔ）についても同様である。複素信号ｘ（ｔ）及びｙ（ｔ）は、その後、それぞれ、光変調部１２及び１３で変調される。

光変調部１２により変調された光信号は、直接、偏波多重部１５に入力される。これに対して、光変調部１３により変調された光信号は、遅延部１４で所定量の遅延が与えられたのち、偏波多重部１５に出力される。なお、本実施形態において、遅延部１４が与える遅延量は、光変調部１２及び光変調部１３における変調の１シンボル期間とするが、シンボル期間の任意の整数倍とすることができる。なお、光変調部１２及び光変調部１３のシンボル速度は等しい。偏波多重部１５は、光変調部１２からの光信号をＸ偏波とし、遅延部１４からの光信号を、Ｘ偏波と直交するＹ偏波として偏波多重し、光伝送路へと出力する。図２は、本実施形態による光送信装置が出力する光信号の説明図である。なお、以下では説明を簡単にするため、複素信号ｘ（ｔ）、ｙ（ｔ）、ａ（ｔ）及びｂ（ｔ）との用語については、電気信号のみならず、光変調された光信号についても用いる。図２に示す様に、２つの複素信号の和に対応する複素信号ｘ（ｔ）＝ａ（ｔ）＋ｂ（ｔ）はＸ偏波で送信され、差に対応する複素信号ｙ（ｔ）＝ａ（ｔ）−ｂ（ｔ）はＹ偏波で送信され、かつ、Ｘ偏波で送信される複素信号に対して１シンボル期間だけ時間シフトされている。

続いて、図２に示す光信号により光ファイバの偏波依存性損失の影響を抑えることができる理由について説明する。まず、変換部１１の処理により、各データ系列に対応する複素信号を直交する両偏波に分散させる。その後、光変調部１２及び１３により、各偏波の光信号を生成するが、この２つの光信号を偏波多重部１４で多重しても光ファイバの偏波依存性損失の影響を抑えることはできない。その理由は、２つの光信号を時間シフトさせることなく送信すると、それは、単に、複素信号ａ（ｔ）をＸ偏波の方向に対して正方向に４５度だけ回転させ、複素信号ｂ（ｔ）をＸ偏波の方向に対して負方向に４５度だけ回転させて伝送していることに等しいからである。このため、本実施形態では、一方の光信号を、他方の光信号に対してシンボル期間の整数倍だけ時間シフトさせて、２つの偏波間での相関を小さくする。この構成により、各シンボル期間において、複素信号ａ（ｔ）のＸ偏波に対する方向はランダムに変化する。具体的には、図２において、Ｘ偏波の複素信号ａ（２）と、Ｙ偏波の複素信号ａ（１）の合成電界は、その位相差が０又は１８０度の場合には、Ｘ偏波に対して４５度だけ正側又は負側に傾いた直線偏波となり、それ以外の位相差の場合には楕円（円）偏波となる。次のシンボル期間におけるＸ偏波の複素信号ａ（３）と、Ｙ偏波の複素信号ａ（２）の合成電界も同様であり、これは、１つ前のシンボルである複素信号ａ（２）と複素信号ａ（１）の合成電界と常に同じではない。これに対して、時間シフトを行わないと、Ｘ偏波の複素信号ａ（ｔ）と、Ｙ偏波の複素信号ａ（ｔ）の合成電界は、常に同じ方向の直線偏波となる。複素信号ｂ（ｔ）についても同様である。以上の構成により、一方のデータ系列に対応する光信号成分のみが偏波依存性損失により著しく減衰することを回避することができる。

図３は、本実施形態による光受信装置の概略的な構成図である。偏波分離部２０は、受信する光信号からＸ偏波の成分と、Ｙ偏波の成分を分離してそれぞれ、光電気変換部２１及び２２に出力する。光電気変換部２１及び２２は、それぞれ、入力される光信号を電気信号である複素信号ｘ（ｔ）及びｙ（ｔ）に変換して信号処理部２３に出力する。なお、当然ではあるが、複素信号ｘ（ｔ）及びｙ（ｔ）は、伝送路を伝送されることにより、図１の光変調部１２及び１３が出力するものと同じではない。しかしながら、これら伝送された信号の等化処理等は、本発明とは無関係であり、説明を簡単にするため光電気変換部２１及び２２の出力信号を複素信号ｘ（ｔ）及びｙ（ｔ）とする。信号処理部２３は、光送信装置での処理の逆処理を行って、複素信号ａ（ｔ）と複素信号ｂ（ｔ）を出力する。つまり、光電気変換部２１からの複素信号ｘ（ｔ）を１シンボル期間だけ時間シフトして、光電気変換部２２からの複素信号ｙ（ｔ）と位相を合わせ、その後、複素信号ｘ（ｔ）と複素信号ｙ（ｔ）の和により複素信号ａ（ｔ）を生成し、複素信号ｘ（ｔ）と複素信号ｙ（ｔ）の差により複素信号ｂ（ｔ）を生成する。信号処理部２３が出力する各複素信号は、その後、図示しない復調部において復調される。

以上の構成により、光ファイバの偏波依存性損失の影響を抑えた光通信が可能になる。なお、上記実施形態においては、光送信装置の遅延部１４で時間シフトさせていたが、変換部１１において時間シフトさせ、光信号を遅延させる遅延部１４を使用しない構成とすることもできる。また、光受信装置の信号処理部２３で時間シフトさせていたが、光電気変換前に時間シフトさせても良い。つまり、時間シフトを与えるのは電気段と光段のいずれであっても良い。さらに、上記実施形態ではＹ偏波で送信する信号を時間シフトさせていたが、時間シフトさせる側はどちらでも良い。

Claims

第１のデータに対応する第１の複素信号と第２のデータに対応する第２の複素信号から、前記第１の複素信号と前記第２の複素信号の和に基づく第３の複素信号と、前記第１の複素信号と前記第２の複素信号の差に基づく第４の複素信号を生成する生成手段と、
連続光を前記第３の複素信号で変調する第１の変調手段と、
連続光を前記第４の複素信号で変調する第２の変調手段と、
前記第１の変調手段及び前記第２の変調手段が出力する２つの光信号の内の一方の光信号を他方の光信号に対して、前記第１の変調手段及び前記第２の変調手段における変調のシンボル期間の整数倍だけ時間シフトさせるシフト手段と、
前記一方の光信号と前記他方の光信号を偏波多重する多重手段と、
を備えていることを特徴とする光送信装置。
第１のデータに対応する第１の複素信号と第２のデータに対応する第２の複素信号から、前記第１の複素信号と前記第２の複素信号の和に基づく第３の複素信号と、前記第１の複素信号と前記第２の複素信号の差に基づく第４の複素信号を生成する生成手段と、
前記第３の複素信号及び前記第４の複素信号の内の一方の複素信号を他方の複素信号に対して所定期間だけ時間シフトさせるシフト手段と、
連続光を前記一方の複素信号で変調する第１の変調手段と、
連続光を前記他方の複素信号で変調する第２の変調手段と、
前記第１の変調手段及び前記第２の変調手段が出力する２つの光信号を偏波多重する多重手段と、
を備えており、
前記所定期間は、前記第１の変調手段及び前記第２の変調手段における変調のシンボル期間の整数倍である、
ことを特徴とする光送信装置。
第１の光信号と第２の光信号が偏波多重された光信号を受信する光受信装置であって、前記光信号を偏波分離して前記第１の光信号と前記第２の光信号を出力する分離手段と、
前記第１の光信号及び前記第２の光信号の内の一方の光信号を他方の光信号に対して、前記第１の光信号及び前記第２の光信号における変調のシンボル期間の整数倍だけ時間シフトさせるシフト手段と、
前記一方の光信号を第１の複素信号に変換する第１の変換手段と、
前記他方の光信号を第２の複素信号に変換する第２の変換手段と、
前記第１の複素信号と前記第２の複素信号の和に基づく第３の複素信号と、前記第１の複素信号と前記第２の複素信号の差に基づく第４の複素信号を生成する生成手段と、
を備えていることを特徴とする光受信装置。
第１の光信号と第２の光信号が偏波多重された光信号を受信する光受信装置であって、前記光信号を偏波分離して前記第１の光信号と前記第２の光信号を出力する分離手段と、
前記第１の光信号を第１の複素信号に変換する第１の変換手段と、
前記第２の光信号を第２の複素信号に変換する第２の変換手段と、
前記第１の複素信号及び前記第２の複素信号の内の一方の複素信号を他方の複素信号に対して、前記第１の光信号及び前記第２の光信号における変調のシンボル期間の整数倍だけ時間シフトさせるシフト手段と、
前記一方の複素信号と前記他方の複素信号の和に基づく第３の複素信号と、前記一方の複素信号と前記他方の複素信号の差に基づく第４の複素信号を生成する生成手段と、
を備えていることを特徴とする光受信装置。