JP6323001B2 - 光送信装置、及び、光送信方法 - Google Patents
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Description
本発明は、光送信装置、及び、光送信方法に関する。
光送信装置から送信される光信号の偏波状態に依存して、光受信装置によって受信される光信号の品質が変化する現象が知られている。この現象は、例えば、偏波モード分散（ＰＭＤ）、偏波依存損失（ＰＤＬ）、偏波ホールバーニング（ＰＨＢ）、及び、偏波依存利得（ＰＤＧ）等によって生じる。
ＰＭＤは、Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎの略記である。ＰＤＬは、Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｌｏｓｓの略記である。ＰＨＢは、Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｈｏｌｅ Ｂｕｒｎｉｎｇの略記である。ＰＤＧは、Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｇａｉｎの略記である。この現象によって、特定の偏波状態を有する光信号の品質が低下する虞がある。
そこで、例えば、特許文献１乃至４に記載の光送信装置は、送信する光信号に対して偏波スクランブルを行なう。偏波スクランブルは、光信号の偏波状態を、所定の周期が経過する毎に変更する処理である。また、特許文献１乃至４に記載の光送信装置は、送信する光信号に対して予等化を行なう。予等化は、光信号の伝送に伴って生じる、光信号の偏波状態の変化と逆の変化を、送信する光信号に予め付与する処理である。
ところで、受信される光信号の品質と、送信される光信号の偏波状態と、の関係は、光信号の伝送路に加えられる熱及び応力等に依存して変化する。以下、この関係を、品質偏波特性とも呼ぶ。また、時間の経過に伴って、光信号の伝送路に加えられる熱及び応力等が変化することがある。従って、品質偏波特性は、時間の経過に伴って変化する。このため、偏波スクランブルを行なう場合、品質偏波特性が変化する時間に対して十分に短い周期が経過する毎に、光信号の偏波状態を変更しないと、受信される光信号の品質の低下を十分に抑制できない。
ところで、偏波スクランブルを行なう場合、光信号を受信する光受信装置においては、受信した光信号の偏波状態を検出し、検出した偏波状態に基づいて、受信した光信号を処理する。このとき、偏波スクランブルによって、受信される光信号の偏波状態が変化する周期が短くなるほど、検出される偏波状態の精度が低下する。従って、偏波スクランブルにおいて、偏波状態を変更する周期を、品質偏波特性が変化する時間に対して十分に短くできない場合がある。この場合、光信号の伝送品質が低下する虞がある。
また、予等化を行なう場合、光受信装置は、光信号の伝送に伴って生じる、光信号の偏波状態の変化を検出し、検出した偏波状態の変化を光送信装置に通知する。従って、品質偏波特性が変化する時間に対して、上記通知に要する時間を十分に短くできない場合、実際の偏波状態の変化に応じた予等化を行なうことができないため、光信号の伝送品質が低下する虞がある。
このように、上述した光送信装置においては、光信号の伝送品質が低下する虞があった。
このように、上述した光送信装置においては、光信号の伝送品質が低下する虞があった。
本発明の目的の一つは、光信号の伝送品質を改善することにある。
一つの側面では、光送信装置は、ポアンカレ球面上に表した複数の点が、前記ポアンカレ球面において均等に分散するように、送信される光信号に含まれる複数の周波数成分のそれぞれの偏波状態を、ポアンカレ球面上に表した複数の点のうちの２つの点の間の距離の、２つの点の組み合わせのすべてに対する最小値を、当該複数の点のポアンカレ球面上における任意の配置の中で最大にするように、前記偏波状態の制御をする回路を備える。
光信号の伝送品質を改善できる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。ただし、以下に説明される実施形態は例示である。従って、以下に明示しない種々の変形や技術が実施形態に適用されることは排除されない。なお、以下の実施形態で用いる図面において、同一の符号を付した部分は、変更又は変形が明示されない限り、同一若しくは同様の部分を表す。
＜実施形態＞
（概要）
実施形態に係る光送信装置は、送信される光信号に含まれる、第１の周波数成分及び第２の周波数成分を、互いに異なる偏波状態に制御する回路を備える。
これによれば、第１の周波数成分の品質の変化と、第２の周波数成分の品質の変化と、を異ならせることができる。従って、光信号の伝送品質の変化を抑制できる。即ち、光信号の伝送品質を改善できる。
（概要）
実施形態に係る光送信装置は、送信される光信号に含まれる、第１の周波数成分及び第２の周波数成分を、互いに異なる偏波状態に制御する回路を備える。
これによれば、第１の周波数成分の品質の変化と、第２の周波数成分の品質の変化と、を異ならせることができる。従って、光信号の伝送品質の変化を抑制できる。即ち、光信号の伝送品質を改善できる。
以下、実施形態に係る光通信システムについて詳細に説明する。
（構成）
図１に示すように、実施形態に係る光通信システム１は、光送信装置１０と、光受信装置３０と、を備える。光送信装置１０及び光受信装置３０は、伝送路２０を介して接続される。本例では、伝送路２０は、光ファイバである。なお、光通信システム１は、伝送路２０にて光信号を増幅する、図示しない光増幅器を備えてもよい。
光通信システム１は、例示的に、波長分割多重方式（ＷＤＭ；Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）に従って光通信を行なう。
（構成）
図１に示すように、実施形態に係る光通信システム１は、光送信装置１０と、光受信装置３０と、を備える。光送信装置１０及び光受信装置３０は、伝送路２０を介して接続される。本例では、伝送路２０は、光ファイバである。なお、光通信システム１は、伝送路２０にて光信号を増幅する、図示しない光増幅器を備えてもよい。
光通信システム１は、例示的に、波長分割多重方式（ＷＤＭ；Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）に従って光通信を行なう。
（構成：光送信装置）
光送信装置１０は、例示的に、誤り訂正エンコーダ１１と、時間領域分割部１２と、Ｎ個のサブキャリア送信器１３−１，１３−２，…，１３−Ｎと、偏波状態指示部１４と、合波器１５と、を備える。Ｎは、２以上の整数を表す。また、以下において、サブキャリア送信器１３−ｉは、区別する必要がない場合、サブキャリア送信器１３とも表される。ここで、ｉは、１からＮまでの整数を表す。
光送信装置１０は、例示的に、誤り訂正エンコーダ１１と、時間領域分割部１２と、Ｎ個のサブキャリア送信器１３−１，１３−２，…，１３−Ｎと、偏波状態指示部１４と、合波器１５と、を備える。Ｎは、２以上の整数を表す。また、以下において、サブキャリア送信器１３−ｉは、区別する必要がない場合、サブキャリア送信器１３とも表される。ここで、ｉは、１からＮまでの整数を表す。
誤り訂正エンコーダ１１は、光送信装置１０に入力された送信データに、誤り訂正符号を付加する。送信データは、電気信号により表される。例えば、誤り訂正符号は、ブロック符号、又は、畳み込み符号等である。誤り訂正エンコーダ１１は、誤り訂正符号が付加された送信データを時間領域分割部１２へ出力する。
時間領域分割部１２は、誤り訂正エンコーダ１１により出力された送信データを、時間領域において分割する。例えば、時間領域分割部１２は、予め定められた時間長を有するフレーム毎に送信データを分割する。分割された送信データは、時分割送信データとも表される。
時間領域分割部１２は、時分割送信データを、Ｎ個のサブキャリア送信器１３−１，１３−２，…，１３−Ｎへ分配する。例えば、分配は、ラウンドロビン方式に従って行なわれてもよい。
Ｎ個のサブキャリア送信器１３−１，１３−２，…，１３−Ｎには、Ｎ個の異なる波長（換言すると、周波数）が割り当てられている。サブキャリア送信器１３−ｉは、時間領域分割部１２によって分配された時分割送信データに基づいて、自身に割り当てられた周波数を含む周波数帯域を有するサブキャリア光信号を生成する。
本例では、図２に示すように、Ｎ個のサブキャリア送信器１３−１，１３−２，…，１３−Ｎは、互いに異なる周波数帯域を有する、Ｎ個のサブキャリア光信号ＳＣ−１，ＳＣ−２，…，ＳＣ−Ｎを生成する。本例では、Ｎ個のサブキャリア光信号ＳＣ−１，ＳＣ−２，…，ＳＣ−Ｎは、１つのスーパーチャネルＳＣＨとして用いられる。例えば、スーパーチャネルＳＣＨは、一対の光送信装置及び光受信装置の間に確立される通信路であってよい。なお、Ｎ個のサブキャリア光信号ＳＣ−１，ＳＣ−２，…，ＳＣ−Ｎの一部が、スーパーチャネルＳＣＨとして用いられてもよい。
サブキャリア送信器１３−ｉは、生成したサブキャリア光信号を合波器１５へ出力する。サブキャリア光信号は、合波器１５により送信される光信号に含まれる周波数成分の一例である。
なお、サブキャリア送信器１３−ｉ及び偏波状態指示部１４の詳細については後述する。
なお、サブキャリア送信器１３−ｉ及び偏波状態指示部１４の詳細については後述する。
合波器１５は、Ｎ個のサブキャリア送信器１３−１，１３−２，…，１３−Ｎによって出力された、Ｎ個のサブキャリア光信号を合波する。サブキャリア光信号の合波は、サブキャリア光信号の重畳とも表される。合波器１５は、合波後の光信号を、伝送路２０を介して光受信装置３０へ送信する。合波器１５により送信される光信号は、送信光とも表される。
誤り訂正エンコーダ１１、時間領域分割部１２、後述する図３にて示されるデジタル信号処理部１３１、及び、偏波状態指示部１４のそれぞれは、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）を用いて機能が実現されてよい。また、誤り訂正エンコーダ１１、時間領域分割部１２、デジタル信号処理部１３１、及び、偏波状態指示部１４のそれぞれは、プログラム可能な論理回路装置（例えば、ＰＬＤ、又は、ＦＰＧＡ）を用いて機能が実現されてもよい。ＰＬＤは、Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅの略記である。ＦＰＧＡは、Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙの略記である。
また、光送信装置１０は、誤り訂正エンコーダ１１、時間領域分割部１２、デジタル信号処理部１３１、及び、偏波状態指示部１４に代えて、処理装置と記憶装置とを備えてもよい。この場合、処理装置が記憶装置に記憶（格納）されたプログラムを実行することにより、誤り訂正エンコーダ１１、時間領域分割部１２、デジタル信号処理部１３１、及び、偏波状態指示部１４の機能を実現してもよい。例えば、処理装置は、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｏｃｅｓｓｏｒ）である。
（構成：光受信装置）
図１に示す光受信装置３０は、例示的に、分波器３１と、Ｎ個のサブキャリア受信器３２−１，３２−２，…，３２−Ｎと、時間領域結合部３３と、誤り訂正デコーダ３４と、を備える。また、以下において、サブキャリア受信器３２−ｉ（ここで、ｉは、１からＮまでの整数）は、区別する必要がない場合、サブキャリア受信器３２とも表される。
図１に示す光受信装置３０は、例示的に、分波器３１と、Ｎ個のサブキャリア受信器３２−１，３２−２，…，３２−Ｎと、時間領域結合部３３と、誤り訂正デコーダ３４と、を備える。また、以下において、サブキャリア受信器３２−ｉ（ここで、ｉは、１からＮまでの整数）は、区別する必要がない場合、サブキャリア受信器３２とも表される。
分波器３１は、光送信装置１０により送信された光信号を、伝送路２０を介して受信する。分波器３１は、受信した光信号を、周波数帯域毎に分波する。Ｎ個のサブキャリア受信器３２−１，３２−２，…，３２−Ｎには、Ｎ個の異なる波長（換言すると、周波数）が割り当てられている。周波数帯域毎に分波された光信号は、サブキャリア光信号とも表される。分波器３１は、サブキャリア光信号を、サブキャリア光信号に対応する周波数が割り当てられたサブキャリア受信器３２−ｉへ出力する。
サブキャリア受信器３２−ｉは、分波器３１により出力されたサブキャリア光信号に基づいて、時分割受信データを生成する。時分割受信データは、電気信号により表される。サブキャリア受信器３２−ｉは、生成した時分割受信データを時間領域結合部３３へ出力する。
なお、サブキャリア受信器３２−ｉの詳細については後述する。
なお、サブキャリア受信器３２−ｉの詳細については後述する。
時間領域結合部３３は、Ｎ個のサブキャリア受信器３２−１，３２−２，…，３２−Ｎにより出力された、時分割受信データを時間領域において結合する。結合された時分割受信データは、受信データとも表される。時間領域結合部３３は、受信データを誤り訂正デコーダ３４へ出力する。
誤り訂正デコーダ３４は、時間領域結合部３３により出力された受信データに対して誤り訂正処理を行なう。本例では、誤り訂正デコーダ３４は、受信データに含まれる誤り訂正符号に基づいて誤り訂正処理を行なう。誤り訂正デコーダ３４は、誤り訂正処理後の受信データを出力する。
後述する図４にて示されるデジタル信号処理部３２８、時間領域結合部３３、及び、誤り訂正デコーダ３４のそれぞれは、ＬＳＩを用いて機能が実現されてよい。また、デジタル信号処理部３２８、時間領域結合部３３、及び、誤り訂正デコーダ３４のそれぞれは、プログラム可能な論理回路装置（例えば、ＰＬＤ、又は、ＦＰＧＡ）を用いて機能が実現されてもよい。
また、光受信装置３０は、時間領域結合部３３、及び、誤り訂正デコーダ３４に代えて、処理装置（例えば、ＤＳＰ）と記憶装置とを備えてもよい。この場合、処理装置が記憶装置に記憶（格納）されたプログラムを実行することにより、時間領域結合部３３、及び、誤り訂正デコーダ３４の機能を実現してもよい。
次に、サブキャリア送信器１３−ｉの詳細な構成について説明する。
図３に示すように、サブキャリア送信器１３−ｉは、例示的に、デジタル信号処理部１３１と、４つのＤＡ変換器１３２−１，１３２−２，１３２−３，１３２−４と、４つの増幅器１３３−１，１３３−２，１３３−３，１３３−４と、を備える。更に、サブキャリア送信器１３−ｉは、２つの光変調器１３４−１，１３４−２と、光源１３５と、ＰＢＣ１３６と、を備える。ＤＡは、Ｄｉｇｉｔａｌ ｔｏ Ａｎａｌｏｇの略記である。ＰＢＣは、Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｃｏｍｂｉｎｅｒの略記である。なお、光変調器１３４−１，１３４−２は、変調回路の一例である。
図３に示すように、サブキャリア送信器１３−ｉは、例示的に、デジタル信号処理部１３１と、４つのＤＡ変換器１３２−１，１３２−２，１３２−３，１３２−４と、４つの増幅器１３３−１，１３３−２，１３３−３，１３３−４と、を備える。更に、サブキャリア送信器１３−ｉは、２つの光変調器１３４−１，１３４−２と、光源１３５と、ＰＢＣ１３６と、を備える。ＤＡは、Ｄｉｇｉｔａｌ ｔｏ Ａｎａｌｏｇの略記である。ＰＢＣは、Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｃｏｍｂｉｎｅｒの略記である。なお、光変調器１３４−１，１３４−２は、変調回路の一例である。
デジタル信号処理部１３１は、駆動信号生成部１３１Ａと、第１の偏波状態制御部１３１Ｂと、第２の偏波状態制御部１３１Ｃと、を備える。
駆動信号生成部１３１Ａは、時間領域分割部１２により出力された時分割送信データに基づいて、第１〜４の駆動信号を生成する。本例では、第１及び第２の駆動信号と第３及び第４の駆動信号とは、時分割送信データに含まれる、互いに異なるデータブロックをそれぞれ表す。なお、第１及び第２の駆動信号と第３及び第４の駆動信号とは、同一のデータブロックを表してもよい。
本例では、後述するように、光変調器１３４−１は、駆動信号生成部１３１Ａにより生成された第１及び第２の駆動信号に基づいて、レーザ光を変調することにより、ｘ偏波を生成する。同様に、光変調器１３４−２は、駆動信号生成部１３１Ａにより生成された第３及び第４の駆動信号に基づいて、レーザ光を変調することにより、ｙ偏波を生成する。ｘ偏波及びｙ偏波は、互いに直交する偏波である。
本例では、仮に、第１の偏波状態制御部１３１Ｂ及び第２の偏波状態制御部１３１Ｃによる駆動信号の制御が行なわれなかった場合、光変調器１３４−１，１３４−２により生成されるｘ偏波及びｙ偏波は、直線偏波である。この場合におけるｘ偏波は、基準ｘ偏波とも表される。同様に、この場合におけるｙ偏波は、基準ｙ偏波とも表される。
駆動信号生成部１３１Ａは、光変調器１３４−１において、予め定められた変調方式に従った変調が行なわれるように、第１及び第２の駆動信号を生成する。同様に、駆動信号生成部１３１Ａは、光変調器１３４−２において、上記変調方式に従った変調が行なわれるように、第３及び第４の駆動信号を生成する。
本例では、変調方式は、ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式である。なお、変調方式は、ＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）方式、又は、ＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）方式であってもよい。
本例では、各光変調器１３４−１，１３４−２において行なわれる変調は、ＩＱ変調、又は、直交変調とも表される。
本例では、第１の駆動信号ｘＩは、ｘ偏波の同相（Ｉ；Ｉｎ−ｐｈａｓｅ）成分に対応する。また、第２の駆動信号ｘＱは、ｘ偏波の直交位相（Ｑ；Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ−ｐｈａｓｅ）成分に対応する。同様に、第３の駆動信号ｙＩは、ｙ偏波のＩ成分に対応する。また、第４の駆動信号ｙＱは、ｙ偏波のＱ成分に対応する。
本例では、第１の駆動信号ｘＩは、ｘ偏波の同相（Ｉ；Ｉｎ−ｐｈａｓｅ）成分に対応する。また、第２の駆動信号ｘＱは、ｘ偏波の直交位相（Ｑ；Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ−ｐｈａｓｅ）成分に対応する。同様に、第３の駆動信号ｙＩは、ｙ偏波のＩ成分に対応する。また、第４の駆動信号ｙＱは、ｙ偏波のＱ成分に対応する。
第１の偏波状態制御部１３１Ｂは、後述するように偏波状態指示部１４により出力された第１の偏波状態指示に基づいて、第１〜４の駆動信号を制御する。
本例では、第１の偏波状態指示は、サブキャリア光信号の偏波状態の変化を指示する情報を含む。例えば、偏波状態は、光の伝搬方向に直交する平面内の第１の軸方向における電界の成分と、当該平面内の、第１の軸と直交する第２の軸方向における電界の成分と、の間の位相差と、第１の軸の伝送路２０に対する回転角度と、に基づいて表される。なお、偏波状態は、３つのストークスパラメータにより表されてもよい。
本例では、第１の偏波状態指示は、サブキャリア光信号の偏波状態の変化を指示する情報を含む。例えば、偏波状態は、光の伝搬方向に直交する平面内の第１の軸方向における電界の成分と、当該平面内の、第１の軸と直交する第２の軸方向における電界の成分と、の間の位相差と、第１の軸の伝送路２０に対する回転角度と、に基づいて表される。なお、偏波状態は、３つのストークスパラメータにより表されてもよい。
第１の偏波状態制御部１３１Ｂは、光変調器１３４−１，１３４−２により生成されるｘ偏波及びｙ偏波が、それぞれ、第１制御後ｘ偏波及び第１制御後ｙ偏波となるように、第１〜４の駆動信号を制御する。第１制御後ｘ偏波及び第１制御後ｙ偏波は、基準ｘ偏波及び基準ｙ偏波に、サブキャリア光信号が有する周波数帯域の全体に亘って、第１の偏波状態指示が示す偏波状態の変化が付加された偏波である。
第１の偏波状態制御部１３１Ｂは、制御後の第１〜４の駆動信号を第２の偏波状態制御部１３１Ｃへ出力する。なお、第１の偏波状態制御部１３１Ｂは、偏波回転制御部と表されてもよい。
第１の偏波状態制御部１３１Ｂは、制御後の第１〜４の駆動信号を第２の偏波状態制御部１３１Ｃへ出力する。なお、第１の偏波状態制御部１３１Ｂは、偏波回転制御部と表されてもよい。
第２の偏波状態制御部１３１Ｃは、後述するように偏波状態指示部１４により出力された第２の偏波状態指示に基づいて、第１の偏波状態制御部１３１Ｂによる制御後の第１〜４の駆動信号を制御する。
本例では、第２の偏波状態指示は、サブキャリア光信号に含まれる複数の部分周波数成分のそれぞれの偏波状態の変化を指示する情報を含む。複数の部分周波数成分は、互いに異なる複数の部分周波数帯域を有する。複数の部分周波数帯域は、サブキャリア光信号が有する周波数帯域を構成する。
本例では、第２の偏波状態指示は、サブキャリア光信号に含まれる複数の部分周波数成分のそれぞれの偏波状態の変化を指示する情報を含む。複数の部分周波数成分は、互いに異なる複数の部分周波数帯域を有する。複数の部分周波数帯域は、サブキャリア光信号が有する周波数帯域を構成する。
第２の偏波状態制御部１３１Ｃは、光変調器１３４−１，１３４−２により生成されるｘ偏波及びｙ偏波が、それぞれ、第２制御後ｘ偏波及び第２制御後ｙ偏波となるように、第１〜４の駆動信号を制御する。第２制御後ｘ偏波及び第２制御後ｙ偏波は、第１制御後ｘ偏波及び第１制御後ｙ偏波の各部分周波数成分に、当該部分周波数成分が有する部分周波数帯域に亘って、第２の偏波状態指示が示す偏波状態の変化が付加された偏波である。
第２の偏波状態制御部１３１Ｃは、制御後の第１〜４の駆動信号を、ＤＡ変換器１３２−１，１３２−２，１３２−３，１３２−４へそれぞれ出力する。なお、第２の偏波状態制御部１３１Ｃは、ＰＭＤ付加部と表されてもよい。
ＤＡ変換器１３２−１，１３２−２，１３２−３，１３２−４は、第２の偏波状態制御部１３１Ｃにより出力された第１〜４の駆動信号を、デジタル信号からアナログ信号にそれぞれ変換する。ＤＡ変換器１３２−１，１３２−２，１３２−３，１３２−４は、変換後の第１〜４の駆動信号を、増幅器１３３−１，１３３−２，１３３−３，１３３−４へそれぞれ出力する。
増幅器１３３−１，１３３−２，１３３−３，１３３−４は、ＤＡ変換器１３２−１，１３２−２，１３２−３，１３２−４により出力された第１〜４の駆動信号をそれぞれ増幅する。
増幅器１３３−１，１３３−２は、増幅後の第１及び第２の駆動信号を光変調器１３４−１へ出力する。同様に、増幅器１３３−３，１３３−４は、増幅後の第３及び第４の駆動信号を光変調器１３４−２へ出力する。
光源１３５は、レーザ光を出力する。例えば、光源１３５は、半導体レーザ、又は、レーザダイオード（ＬＤ；Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）である。例えば、半導体レーザは、分布帰還型レーザ（ＤＦＬ；Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃｋ Ｌａｓｅｒ）であってもよい。
光変調器１３４−１は、光源１３５により出力されたレーザ光を、増幅器１３３−１，１３３−２により出力された第１及び第２の駆動信号に基づいて変調する。本例では、光変調器１３４−１は、第１及び第２の駆動信号に基づいて、レーザ光に対してＩＱ変調を行なうことによりｘ偏波を生成する。
上述したように、第１及び第２の駆動信号は、他のサブキャリア送信器１３−ｊ（ここで、ｊは、１からＮまでのｉ以外の整数）にて生成されるサブキャリア光信号と異なる偏波状態が付与されるように制御されている。従って、光変調器１３４−１は、他のサブキャリア送信器１３−ｊにて生成されるサブキャリア光信号と異なる偏波状態に制御されたｘ偏波を生成する。光変調器１３４−１は、生成したｘ偏波をＰＢＣ１３６へ出力する。
同様に、光変調器１３４−２は、光源１３５により出力されたレーザ光を、増幅器１３３−３，１３３−４により出力された第３及び第４の駆動信号に基づいて変調する。本例では、光変調器１３４−２は、第３及び第４の駆動信号に基づいて、レーザ光に対してＩＱ変調を行なうことによりｙ偏波を生成する。
第３及び第４の駆動信号は、他のサブキャリア送信器１３−ｊにて生成されるサブキャリア光信号と異なる偏波状態が付与されるように制御されている。従って、光変調器１３４−２は、他のサブキャリア送信器１３−ｊにて生成されるサブキャリア光信号と異なる偏波状態に制御されたｙ偏波を生成する。光変調器１３４−２は、生成したｙ偏波をＰＢＣ１３６へ出力する。
ＰＢＣ１３６は、光変調器１３４−１，１３４−２により出力されたｘ偏波及びｙ偏波を合成する。ｘ偏波及びｙ偏波の合成は、ｘ偏波及びｙ偏波の重畳、又は、偏波多重とも表される。ＰＢＣ１３６は、合成後の光信号をサブキャリア光信号として合波器１５へ出力する。
次に、偏波状態指示部１４について説明を加える。
偏波状態指示部１４は、互いに異なる偏波状態の変化を指示する、Ｎ個の第１の偏波状態指示を、Ｎ個のサブキャリア送信器１３−１，１３−２，…，１３−Ｎへそれぞれ出力する。
偏波状態指示部１４は、互いに異なる偏波状態の変化を指示する、Ｎ個の第１の偏波状態指示を、Ｎ個のサブキャリア送信器１３−１，１３−２，…，１３−Ｎへそれぞれ出力する。
本例では、偏波状態指示部１４は、２Ｎ個の偏波点が所定の第１の分散配置となるように、第１の偏波状態指示を生成する。２Ｎ個の偏波点は、Ｎ個のサブキャリア送信器１３−１，１３−２，…，１３−Ｎにおける、第１制御後ｘ偏波及び第１制御後ｙ偏波の偏波状態をポアンカレ球面上に表した点である。
本例では、偏波状態指示部１４は、数式１により表される最小距離を、２Ｎ個の偏波点のポアンカレ球面上における任意の配置の中で最大にするように、上記第１の分散配置を決定する。最小距離は、２Ｎ個の偏波点のうちの２つの偏波点の間の距離の、２つの偏波点の組み合わせのすべてに対する最小値である。従って、本例では、２Ｎ個の偏波点は、ポアンカレ球面において均等に分散するように配置される。ここで、ｓｋは、２Ｎ個の偏波点のうちのｋ番目の偏波点を示すベクトルを表す。また、ｋは、１から２Ｎまでの整数である。また、ｍは、ｋよりも大きく且つ２Ｎ以下の整数である。
ところで、互いに直交する２つの偏波の偏波状態をポアンカレ球面上に表した２つの点は、ポアンカレ球の中心に対して点対称に配置される。
従って、本例では、偏波状態指示部１４は、数式２が成立する条件下で上記第１の分散配置を決定する。ここで、ｐは、１からＮまでの整数である。例えば、ｓ２ｐ−１は、サブキャリア送信器１３−ｐにおける第１制御後ｘ偏波の偏波状態を表し、ｓ２ｐは、サブキャリア送信器１３−ｐにおける第１制御後ｙ偏波の偏波状態を表す。
従って、本例では、偏波状態指示部１４は、数式２が成立する条件下で上記第１の分散配置を決定する。ここで、ｐは、１からＮまでの整数である。例えば、ｓ２ｐ−１は、サブキャリア送信器１３−ｐにおける第１制御後ｘ偏波の偏波状態を表し、ｓ２ｐは、サブキャリア送信器１３−ｐにおける第１制御後ｙ偏波の偏波状態を表す。
このように、本例では、偏波状態指示部１４は、送信光に含まれるすべてのサブキャリア光信号が、互いに異なる偏波状態に制御されるように、第１の偏波状態指示を生成する。従って、本例では、第１の偏波状態制御部１３１Ｂは、送信光に含まれるすべてのサブキャリア光信号を、互いに異なる偏波状態に制御する回路の一例である。
例えば、Ｎ＝３である場合、３個のサブキャリア送信器１３−１，１３−２，１３−３における第１制御後ｘ偏波の偏波状態をポアンカレ球面ＰＳ上に表した点Ｐｘ１，Ｐｘ２，Ｐｘ３は、図５に示すように配置されてもよい。本例では、点Ｐｘ１，Ｐｘ２，Ｐｘ３は、互いに直交する３つの軸Ｓ１〜Ｓ３上にそれぞれ配置される。この場合、第１制御後ｙ偏波の偏波状態をポアンカレ球面ＰＳ上に表した点Ｐｙ１，Ｐｙ２，Ｐｙ３も、同様に、３つの軸Ｓ１〜Ｓ３上にそれぞれ配置される。本例では、３つの軸Ｓ１〜Ｓ３は、３つのストークスパラメータをそれぞれ表す軸と一致している。なお、３つの軸Ｓ１〜Ｓ３は、３つのストークスパラメータをそれぞれ表す軸と異なっていてもよい。
なお、偏波状態指示部１４により決定された第１の分散配置において、最小距離は、２Ｎ個の偏波点のポアンカレ球面上における任意の配置の中の最大値よりも小さい値であってもよい。例えば、偏波状態指示部１４は、第１の分散配置の候補を決定する処理を、予め定められた回数だけ繰り返し実行し、決定された候補のうちの最小距離が最大である候補を第１の分散配置として決定してもよい。第１の分散配置の候補の決定は、２Ｎ個の偏波点の位置を、擬似乱数を用いて選択することにより行なわれる。また、偏波状態指示部１４は、決定された候補のうちの、最小距離が予め定められた閾値以上である候補を第１の分散配置として決定してもよい。
また、偏波状態指示部１４は、Ｎ個のサブキャリア光信号の一部の偏波状態が、他の少なくとも１つのサブキャリア光信号の偏波状態と一致するように、第１の分散配置を決定してもよい。
例えば、偏波状態指示部１４は、互いに異なる偏波状態に制御されるサブキャリア光信号を、所定の周波数帯域を有するサブキャリア光信号に制限してもよい。例えば、送信光が有する周波数帯域の両端部におけるサブキャリア光信号は、送信光が有する周波数帯域の中央部におけるサブキャリア光信号よりも劣化しやすいことがある。そこで、送信光が有する周波数帯域の両端部におけるサブキャリア光信号に対して、互いに異なる偏波状態を付与する制御を行なうことにより、送信光の伝送品質を改善できる。
また、例えば、サブキャリア光信号と、当該サブキャリア光信号により伝送されるデータの種別と、が対応付けられていることがある。この場合、偏波状態指示部１４は、互いに異なる偏波状態に制御されるサブキャリア光信号を、所定のデータの種別と対応付けられたサブキャリア光信号に制限してもよい。この場合、例えば、重要度が相対的に高い種別のデータを伝送するサブキャリア光信号の品質を改善できる。
更に、偏波状態指示部１４は、Ｎ個の第２の偏波状態指示を、Ｎ個のサブキャリア送信器１３−１，１３−２，…，１３−Ｎへそれぞれ出力する。
本例では、図６に示すように、サブキャリア送信器１３−ｉが生成するサブキャリア光信号ＳＣ−ｉに、Ｕ個の部分周波数成分ＰＦＣ−１，ＰＦＣ−２，…，ＰＦＣ−Ｕが含まれる場合を想定する。Ｕは、２以上の整数を表す。
本例では、図６に示すように、サブキャリア送信器１３−ｉが生成するサブキャリア光信号ＳＣ−ｉに、Ｕ個の部分周波数成分ＰＦＣ−１，ＰＦＣ−２，…，ＰＦＣ−Ｕが含まれる場合を想定する。Ｕは、２以上の整数を表す。
本例では、偏波状態指示部１４は、各サブキャリア光信号に対する、２Ｕ個の偏波点が所定の第２の分散配置となるように、第２の偏波状態指示を生成する。２Ｕ個の偏波点は、第２制御後ｘ偏波及び第２制御後ｙ偏波の部分周波数成分の偏波状態をポアンカレ球面上に表した点である。
本例では、偏波状態指示部１４は、第１制御後ｘ偏波の偏波状態をポアンカレ球面上に表した点との間の距離が所定の上限距離以下となる分散領域にて、Ｕ個の偏波点が互いに異なる位置に配置されるように第２の分散配置を決定する。Ｕ個の偏波点は、第２制御後ｘ偏波の部分周波数成分の偏波状態をポアンカレ球面上に表した点である。
例えば、Ｕ＝５である場合、図７に示すように、Ｕ個の偏波点Ｐｘ１−１〜Ｐｘ１−５は、第１制御後ｘ偏波の偏波状態をポアンカレ球面上に表した点Ｐｘ１との間の距離が所定の上限距離以下となる分散領域ＲＤにて配置される。
本例では、偏波状態指示部１４は、第２制御後ｙ偏波の部分周波数成分に対する偏波点が、同一の部分周波数帯域を有する、第２制御後ｘ偏波の部分周波数成分に対する偏波点と、ポアンカレ球の中心に対して点対称に配置されるように第２の分散配置を決定する。
このように、本例では、偏波状態指示部１４は、サブキャリア光信号に含まれるすべての部分周波数成分が、互いに異なる偏波状態に制御されるように、第２の偏波状態指示を生成する。従って、本例では、第２の偏波状態制御部１３１Ｃは、サブキャリア光信号に含まれるすべての部分周波数成分を、互いに異なる偏波状態に制御する回路の一例である。
なお、偏波状態指示部１４は、Ｕ個の部分周波数成分の一部の偏波状態が、他の少なくとも１つの部分周波数成分の偏波状態と一致するように、第２の分散配置を決定してもよい。
また、偏波状態指示部１４は、Ｎ個のサブキャリア光信号の一部を、部分周波数成分間で異なる偏波状態に制御し、残余のサブキャリア光信号に対して、部分周波数成分を同一の偏波状態に制御してもよい。
また、偏波状態指示部１４は、Ｎ個のサブキャリア光信号の一部を、部分周波数成分間で異なる偏波状態に制御し、残余のサブキャリア光信号に対して、部分周波数成分を同一の偏波状態に制御してもよい。
また、偏波状態指示部１４は、部分周波数成分間で異なる偏波状態に制御されるサブキャリア光信号を、所定の周波数帯域を有するサブキャリア光信号に制限してもよい。
また、例えば、サブキャリア光信号と、当該サブキャリア光信号により伝送されるデータの種別と、が対応付けられていることがある。この場合、偏波状態指示部１４は、部分周波数成分間で異なる偏波状態に制御されるサブキャリア光信号を、所定のデータの種別と対応付けられたサブキャリア光信号に制限してもよい。
また、例えば、サブキャリア光信号と、当該サブキャリア光信号により伝送されるデータの種別と、が対応付けられていることがある。この場合、偏波状態指示部１４は、部分周波数成分間で異なる偏波状態に制御されるサブキャリア光信号を、所定のデータの種別と対応付けられたサブキャリア光信号に制限してもよい。
次に、サブキャリア受信器３２−ｉの詳細な構成について説明する。
図４に示すように、サブキャリア受信器３２−ｉは、例示的に、ＰＢＳ３２１と、光源３２２と、ＰＢＳ３２３と、２つの９０度ハイブリッド３２４−１，３２４−２と、４つの光電変換器３２５−１，３２５−２，３２５−３，３２５−４と、を備える。ＰＢＳは、Ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｅｒの略記である。
図４に示すように、サブキャリア受信器３２−ｉは、例示的に、ＰＢＳ３２１と、光源３２２と、ＰＢＳ３２３と、２つの９０度ハイブリッド３２４−１，３２４−２と、４つの光電変換器３２５−１，３２５−２，３２５−３，３２５−４と、を備える。ＰＢＳは、Ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｅｒの略記である。
更に、サブキャリア受信器３２−ｉは、４つのＡＣ結合素子３２６−１，３２６−２，３２６−３，３２６−４と、４つのＡＤ変換器３２７−１，３２７−２，３２７−３，３２７−４と、デジタル信号処理部３２８と、を備える。ＡＣは、Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｃｕｒｒｅｎｔの略記である。ＡＤは、Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌの略記である。
ＰＢＳ３２１は、分波器３１により出力されたサブキャリア光信号を、互いに直交する、第１の偏波及び第２の偏波に分離する。ＰＢＳ３２１は、第１の偏波を９０度ハイブリッド３２４−１へ出力するとともに、第２の偏波を９０度ハイブリッド３２４−２へ出力する。
光源３２２は、９０度ハイブリッド３２４−１，３２４−２による光検波に用いられる局部発振光を出力する。光源３２２は、半導体レーザ、又は、レーザダイオードである。例えば、半導体レーザは、分布帰還型レーザであってもよい。
ＰＢＳ３２３は、光源３２２により出力された局部発振光を、互いに直交する、第３の偏波及び第４の偏波に分離する。本例では、第１の偏波及び第３の偏波は、偏波状態が同一である。同様に、第２の偏波及び第４の偏波は、偏波状態が同一である。ＰＢＳ３２３は、第３の偏波を９０度ハイブリッド３２４−１へ出力するとともに、第４の偏波を９０度ハイブリッド３２４−２へ出力する。
９０度ハイブリッド３２４−１は、ＰＢＳ３２１により出力された第１の偏波のＩ成分及びＱ成分のそれぞれに対して、ＰＢＳ３２３により出力された第３の偏波に基づいて検波を行なう。例えば、検波は、ホモダイン、ヘテロダイン、又は、イントラダイン等の方式に従って行なわれる。９０度ハイブリッド３２４−１は、検波結果としての第１及び第２の検波光信号を出力する。本例では、第１の検波光信号ｘＩ’は、ｘ偏波のＩ成分に対応する。また、第２の検波光信号ｘＱ’は、ｘ偏波のＱ成分に対応する。
同様に、９０度ハイブリッド３２４−２は、ＰＢＳ３２１により出力された第２の偏波のＩ成分及びＱ成分のそれぞれに対して、ＰＢＳ３２３により出力された第４の偏波に基づいて検波を行なう。９０度ハイブリッド３２４−２は、検波結果としての第３及び第４の検波光信号を出力する。本例では、第３の検波光信号ｙＩ’は、ｙ偏波のＩ成分に対応する。また、第４の検波光信号ｙＱ’は、ｙ偏波のＱ成分に対応する。
光電変換器３２５−１，３２５−２，３２５−３，３２５−４は、９０度ハイブリッド３２４−１，３２４−２により出力された第１〜４の検波光信号を、それぞれ、光信号から電気信号に変換する。光電変換器３２５−１，３２５−２，３２５−３，３２５−４は、変換後の第１〜４の検波光信号を第１〜４の検波データとして、ＡＤ変換器３２７−１，３２７−２，３２７−３，３２７−４へそれぞれ出力する。光信号から電気信号への変換は、光電変換とも表される。
ＡＤ変換器３２７−１，３２７−２，３２７−３，３２７−４は、光電変換器３２５−１，３２５−２，３２５−３，３２５−４により出力された第１〜４の検波データをそれぞれ受け付ける。なお、光電変換器３２５−１，３２５−２，３２５−３，３２５−４と、ＡＤ変換器３２７−１，３２７−２，３２７−３，３２７−４と、は、ＡＣ結合素子３２６−１，３２６−２，３２６−３，３２６−４を介して接続される。ＡＣ結合素子３２６−１，３２６−２，３２６−３，３２６−４は、電気信号の直流成分を遮断する。例えば、ＡＣ結合素子３２６−１，３２６−２，３２６−３，３２６−４は、コンデンサ等である。
ＡＤ変換器３２７−１，３２７−２，３２７−３，３２７−４は、受け付けた第１〜４の検波データを、アナログ信号からデジタル信号にそれぞれ変換する。ＡＤ変換器３２７−１，３２７−２，３２７−３，３２７−４は、変換後の第１〜４の検波データをデジタル信号処理部３２８へそれぞれ出力する。
デジタル信号処理部３２８は、ＡＤ変換器３２７−１，３２７−２，３２７−３，３２７−４により出力された第１〜４の検波データに対して、周波数オフセット、偏波モード分散、波形歪み、及び、偏波状態のそれぞれの補償を行なう。これにより、光送信装置１０によって制御された偏波状態、及び、伝送路２０において生じた偏波状態の変化が補償される。
デジタル信号処理部３２８は、補償後の第１〜４の検波データに対して、光送信装置１０により用いられた変調方式に従った復調を行なう。デジタル信号処理部３２８は、復調後のデータを時分割受信データとして時間領域結合部３３へ出力する。
（動作）
次に、光通信システム１の動作について説明する。
次に、光通信システム１の動作について説明する。
本例では、先ず、偏波状態指示部１４は、光送信装置１０の起動時に、第１の偏波状態指示及び第２の偏波状態指示の生成及び出力を行なう。なお、偏波状態指示部１４は、所定の周期が経過する毎に、第１の偏波状態指示及び第２の偏波状態指示の生成及び出力を行なってもよい。
誤り訂正エンコーダ１１は、光送信装置１０に送信データが入力されると、送信データに誤り訂正符号を付加する。次いで、時間領域分割部１２は、誤り訂正符号が付加された送信データを、時間領域において分割する。そして、時間領域分割部１２は、時分割送信データを、Ｎ個のサブキャリア送信器１３−１，１３−２，…，１３−Ｎへ分配する。
Ｎ個のサブキャリア送信器１３−１，１３−２，…，１３−Ｎは、互いに異なる周波数帯域を有する、Ｎ個のサブキャリア光信号ＳＣ−１，ＳＣ−２，…，ＳＣ−Ｎを生成する。ここで、サブキャリア送信器１３−ｉ（ここで、ｉは、１からＮまでの整数）の動作について、より詳細に説明する。
先ず、駆動信号生成部１３１Ａが、時間領域分割部１２により出力された時分割送信データに基づいて、第１〜４の駆動信号を生成する。次いで、第１の偏波状態制御部１３１Ｂは、偏波状態指示部１４により出力された第１の偏波状態指示に基づいて、第１〜４の駆動信号を制御する。その後、第２の偏波状態制御部１３１Ｃは、偏波状態指示部１４により出力された第２の偏波状態指示に基づいて、第１の偏波状態制御部１３１Ｂによる制御後の第１〜４の駆動信号を制御する。
そして、ＤＡ変換器１３２−１，１３２−２，１３２−３，１３２−４は、第２の偏波状態制御部１３１Ｃによる制御後の第１〜４の駆動信号を、デジタル信号からアナログ信号にそれぞれ変換する。次いで、増幅器１３３−１，１３３−２，１３３−３，１３３−４は、変換後の第１〜４の駆動信号をそれぞれ増幅する。
次いで、光変調器１３４−１は、光源１３５により出力されたレーザ光を、増幅器１３３−１，１３３−２により出力された第１及び第２の駆動信号に基づいて変調することによりｘ偏波を生成する。生成されたｘ偏波の偏波状態は、他のサブキャリア送信器１３−ｊ（ここで、ｊは、１からＮまでのｉ以外の整数）にて生成されたｘ偏波の偏波状態と異なる。更に、生成されたｘ偏波に含まれる、複数の部分周波数成分の偏波状態は、互いに異なる。
同様に、光変調器１３４−２は、光源１３５により出力されたレーザ光を、増幅器１３３−３，１３３−４により出力された第３及び第４の駆動信号に基づいて変調することによりｙ偏波を生成する。生成されたｙ偏波の偏波状態は、他のサブキャリア送信器１３−ｊ（ここで、ｊは、１からＮまでのｉ以外の整数）にて生成されたｙ偏波の偏波状態と異なる。更に、生成されたｙ偏波に含まれる、複数の部分周波数成分の偏波状態は、互いに異なる。
そして、ＰＢＣ１３６は、光変調器１３４−１，１３４−２により出力されたｘ偏波及びｙ偏波を合成し、合成後の光信号をサブキャリア光信号として合波器１５へ出力する。次いで、合波器１５は、Ｎ個のサブキャリア送信器１３−１，１３−２，…，１３−Ｎによって出力された、Ｎ個のサブキャリア光信号を合波し、合波後の光信号を、伝送路２０を介して光受信装置３０へ送信する。
光受信装置３０は、伝送路２０を介して、光送信装置１０により送信された光信号を受信する。そして、分波器３１は、受信した光信号を、周波数帯域毎に分波する。次いで、分波器３１は、分波された、Ｎ個のサブキャリア光信号を、Ｎ個のサブキャリア受信器３２−１，３２−２，…，３２−Ｎへそれぞれ出力する。
Ｎ個のサブキャリア受信器３２−１，３２−２，…，３２−Ｎは、サブキャリア光信号に基づいて、時分割受信データを生成する。ここで、サブキャリア受信器３２−ｉ（ここで、ｉは、１からＮまでの整数）の動作について、より詳細に説明する。
先ず、ＰＢＳ３２１が、分波器３１により出力されたサブキャリア光信号を、互いに直交する、第１の偏波及び第２の偏波に分離する。更に、ＰＢＳ３２３は、光源３２２により出力された局部発振光を、互いに直交する、第３の偏波及び第４の偏波に分離する。
次いで、９０度ハイブリッド３２４−１は、ＰＢＳ３２１による分離後の第１の偏波のＩ成分及びＱ成分のそれぞれに対して、ＰＢＳ３２３による分離後の第３の偏波に基づいて検波を行なう。同様に、９０度ハイブリッド３２４−２は、ＰＢＳ３２１による分離後の第２の偏波のＩ成分及びＱ成分のそれぞれに対して、ＰＢＳ３２３による分離後の第４の偏波に基づいて検波を行なう。
そして、光電変換器３２５−１，３２５−２，３２５−３，３２５−４は、９０度ハイブリッド３２４−１，３２４−２による検波後の第１〜４の検波光信号を、それぞれ、光信号から電気信号に変換する。次いで、ＡＤ変換器３２７−１，３２７−２，３２７−３，３２７−４は、光電変換器３２５−１，３２５−２，３２５−３，３２５−４による変換後の第１〜４の検波データをそれぞれ受け付ける。
そして、ＡＤ変換器３２７−１，３２７−２，３２７−３，３２７−４は、受け付けた第１〜４の検波データを、アナログ信号からデジタル信号にそれぞれ変換する。次いで、デジタル信号処理部３２８は、ＡＤ変換器３２７−１，３２７−２，３２７−３，３２７−４による変換後の第１〜４の検波データに対して、周波数オフセット、偏波モード分散、波形歪み、及び、偏波状態のそれぞれの補償を行なう。そして、デジタル信号処理部３２８は、補償後の第１〜４の検波データに対して、光送信装置１０により用いられた変調方式に従った復調を行なう。
次いで、時間領域結合部３３は、Ｎ個のサブキャリア受信器３２−１，３２−２，…，３２−Ｎにより出力された、復調後の時分割受信データを時間領域において結合する。そして、誤り訂正デコーダ３４は、時間領域結合部３３による結合後の受信データに対して誤り訂正処理を行ない、誤り訂正処理後の受信データを出力する。
以上、説明したように、実施形態に係る光送信装置１０は、送信光に含まれる、第１のサブキャリア光信号及び第２のサブキャリア光信号を、互いに異なる偏波状態に制御する。
これによれば、第１のサブキャリア光信号の品質の変化と、第２のサブキャリア光信号の品質の変化と、を異ならせることができる。従って、光信号の伝送品質の変化を抑制できる。即ち、光信号の伝送品質を改善できる。
これによれば、第１のサブキャリア光信号の品質の変化と、第２のサブキャリア光信号の品質の変化と、を異ならせることができる。従って、光信号の伝送品質の変化を抑制できる。即ち、光信号の伝送品質を改善できる。
更に、実施形態に係る光送信装置１０は、送信光に含まれるすべてのサブキャリア光信号を、互いに異なる偏波状態に制御する。
これによれば、光信号の伝送品質の変化が抑制される確率を高めることができる。
これによれば、光信号の伝送品質の変化が抑制される確率を高めることができる。
例えば、図８に示すように、実施形態に係る光送信装置１０により送信された光信号の受信品質である信号品質は、実線Ｃ１の曲線のように時間的に変化する。本例では、信号品質は、品質が高くなるほど値が大きくなる。例えば、信号品質は、ＢＥＲ（Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）が小さくなるほど値が大きくなる。例えば、信号品質は、Ｑ（Ｑｕａｌｉｔｙ）ファクタであってもよい。
一方、仮に、サブキャリア光信号間で異なる偏波状態を付与する制御を行なわなかった場合における信号品質は、破線Ｃ２の曲線のように時間的に変化する。従って、サブキャリア光信号間で異なる偏波状態を付与する制御を行なうことにより、信号品質の変化を抑制できることが分かる。
加えて、実施形態に係る光送信装置１０は、第１のサブキャリア光信号の偏波状態をポアンカレ球面上に表した点と、第２のサブキャリア光信号の偏波状態をポアンカレ球面上に表した点と、が所定の配置となるように、上記偏波状態の制御を行なう。
これによれば、第１のサブキャリア光信号の品質の変化と、第２のサブキャリア光信号の品質の変化と、が類似する程度を低減できる。この結果、光信号の伝送品質の変化を抑制できる。
これによれば、第１のサブキャリア光信号の品質の変化と、第２のサブキャリア光信号の品質の変化と、が類似する程度を低減できる。この結果、光信号の伝送品質の変化を抑制できる。
更に、実施形態に係る光送信装置１０は、複数の偏波点に対する最小距離を、当該複数の偏波点のポアンカレ球面上における任意の配置の中で最大にするように、偏波状態の制御を行なう。ここで、複数の偏波点は、送信光に含まれる複数のサブキャリア光信号のそれぞれの偏波状態をポアンカレ球面上に表した点である。また、最小距離は、複数の偏波点のうちの２つの偏波点の間の距離の、２つの偏波点の組み合わせのすべてに対する最小値である。
これによれば、各サブキャリア光信号の品質の変化が類似する程度を低減できる。この結果、光信号の伝送品質の変化を抑制できる。
これによれば、各サブキャリア光信号の品質の変化が類似する程度を低減できる。この結果、光信号の伝送品質の変化を抑制できる。
加えて、実施形態に係る光送信装置１０は、サブキャリア光信号に含まれる、第１の部分周波数成分及び第２の部分周波数成分を、互いに異なる偏波状態に制御する。
これによれば、サブキャリア光信号に含まれる第１の部分周波数成分の品質の変化と、サブキャリア光信号に含まれる第２の部分周波数成分の品質の変化と、を異ならせることができる。従って、サブキャリア光信号の伝送品質の変化を抑制できる。この結果、光信号の伝送品質を改善できる。
これによれば、サブキャリア光信号に含まれる第１の部分周波数成分の品質の変化と、サブキャリア光信号に含まれる第２の部分周波数成分の品質の変化と、を異ならせることができる。従って、サブキャリア光信号の伝送品質の変化を抑制できる。この結果、光信号の伝送品質を改善できる。
なお、光送信装置１０は、予め設定された第１の偏波状態指示を変更することなく用いてもよい。この場合、第１の偏波状態制御部１３１Ｂは、第１の偏波状態指示を予め保持していてもよい。同様に、光送信装置１０は、予め設定された第２の偏波状態指示を変更することなく用いてもよい。この場合、第２の偏波状態制御部１３１Ｃは、第２の偏波状態指示を予め保持していてもよい。デジタル信号処理部１３１が、第１の偏波状態指示及び第２の偏波状態指示を予め保持する場合、偏波状態指示部１４は不要とされてよい。
また、偏波状態指示部１４は、第１の偏波状態指示及び第２の偏波状態指示の少なくとも一方を変更してもよい。例えば、光送信装置１０は、光受信装置３０による光信号の受信品質が所定の第１閾値以下である場合、第１制御及び第２制御を行ない、受信品質が当該第１閾値よりも大きい第２閾値よりも大きい場合、第１制御及び第２制御を行なわなくてもよい。更に、光送信装置１０は、受信品質が第１閾値よりも大きく且つ第２閾値以下である場合、第１制御及び第２制御の一方のみを行なってもよい。ここで、第１制御は、サブキャリア光信号間で異なる偏波状態を付与する制御である。また、第２制御は、部分周波数成分間で異なる偏波状態を付与する制御である。
また、光送信装置１０は、第２制御を行なわなくてもよい。この場合、第２の偏波状態制御部１３１Ｃは不要とされてよい。
また、光送信装置１０が備えるサブキャリア送信器の数は、１つであってもよい。この場合、第１の偏波状態制御部１３１Ｂは不要とされてよい。
また、光送信装置１０が備えるサブキャリア送信器の数は、１つであってもよい。この場合、第１の偏波状態制御部１３１Ｂは不要とされてよい。
また、光送信装置１０は、外部変調を行なっていたが、直接変調を行なってもよい。この場合、サブキャリア送信器１３−ｉは、図９に示すように、光変調器１３４−１，１３４−２、光源１３５及びＰＢＣ１３６に代えて、光源１３５Ａと、供給回路１３７Ａと、を備える。光源１３５Ａは、駆動信号に応じて変調されたサブキャリア光信号を生成する。供給回路１３７Ａは、光源１３５Ａに駆動信号を供給する。更に、この場合、デジタル信号処理部１３１は、供給回路１３７Ａによって光源１３５Ａに供給される駆動信号を制御することにより偏波状態の制御を行なう。
また、光送信装置１０は、偏波多重を行なっていたが、偏波多重を行なわなくてもよい。この場合、サブキャリア送信器１３−１，１３−２，…，１３−Ｎは、ｘ偏波及びｙ偏波の一方のみをサブキャリア光信号として出力してよい。従って、この場合、ｘ偏波及びｙ偏波の他方を生成する回路は不要とされてよい。
更に、この場合、偏波状態指示部１４は、Ｎ個の偏波点が所定の第１の分散配置となるように、第１の偏波状態指示を生成する。Ｎ個の偏波点は、Ｎ個のサブキャリア送信器１３−１，１３−２，…，１３−Ｎにおける、第１制御後ｘ偏波、又は、第１制御後ｙ偏波の偏波状態をポアンカレ球面上に表した点である。
本例では、偏波状態指示部１４は、数式３により表される最小距離を、Ｎ個の偏波点のポアンカレ球面上における任意の配置の中で最大にするように、上記第１の分散配置を決定する。最小距離は、Ｎ個の偏波点のうちの２つの偏波点の間の距離の、２つの偏波点の組み合わせのすべてに対する最小値である。従って、本例では、Ｎ個の偏波点は、ポアンカレ球面において均等に分散するように配置される。ここで、ｓｋは、Ｎ個の偏波点のうちのｋ番目の偏波点を示すベクトルを表す。また、ｋは、１からＮまでの整数である。また、ｍは、ｋよりも大きく且つＮ以下の整数である。
例えば、Ｎ＝３である場合、３個のサブキャリア送信器１３−１，１３−２，１３−３における第１制御後ｘ偏波の偏波状態をポアンカレ球面ＰＳ上に表した点Ｐｘ１，Ｐｘ２，Ｐｘ３は、図１０に示すように配置されてもよい。本例では、点Ｐｘ１，Ｐｘ２，Ｐｘ３は、ポアンカレ球の中心を通る平面においてポアンカレ球面ＰＳに内接する正三角形の頂点に配置される。
また、例えば、Ｎ＝４である場合、４個のサブキャリア送信器１３−１，１３−２，１３−３，１３−４における第１制御後ｘ偏波の偏波状態をポアンカレ球面ＰＳ上に表した点Ｐｘ１，Ｐｘ２，Ｐｘ３，Ｐｘ４は、図１１に示すように配置されてもよい。本例では、点Ｐｘ１，Ｐｘ２，Ｐｘ３，Ｐｘ４は、ポアンカレ球面ＰＳに内接する正四面体の頂点に配置される。
１ 光通信システム
１０ 光送信装置
１１ 誤り訂正エンコーダ
１２ 時間領域分割部
１３−１〜１３−Ｎ サブキャリア送信器
１３１ デジタル信号処理部
１３１Ａ 駆動信号生成部
１３１Ｂ 第１の偏波状態制御部
１３１Ｃ 第２の偏波状態制御部
１３２−１〜１３２−４ ＤＡ変換器
１３３−１〜１３３−４ 増幅器
１３４−１，１３４−２ 光変調器
１３５ 光源
１３６ ＰＢＣ
１４ 偏波状態指示部
１５ 合波器
２０ 伝送路
３０ 光受信装置
３１ 分波器
３２−１〜３２−Ｎ サブキャリア受信器
３２１ ＰＢＳ
３２２ 光源
３２３ ＰＢＳ
３２５−１〜３２５−４ 光電変換器
３２６−１〜３２６−４ ＡＣ結合素子
３２７−１〜３２７−４ ＡＤ変換器
３２８ デジタル信号処理部
３３ 時間領域結合部
３４ 誤り訂正デコーダ
１０ 光送信装置
１１ 誤り訂正エンコーダ
１２ 時間領域分割部
１３−１〜１３−Ｎ サブキャリア送信器
１３１ デジタル信号処理部
１３１Ａ 駆動信号生成部
１３１Ｂ 第１の偏波状態制御部
１３１Ｃ 第２の偏波状態制御部
１３２−１〜１３２−４ ＤＡ変換器
１３３−１〜１３３−４ 増幅器
１３４−１，１３４−２ 光変調器
１３５ 光源
１３６ ＰＢＣ
１４ 偏波状態指示部
１５ 合波器
２０ 伝送路
３０ 光受信装置
３１ 分波器
３２−１〜３２−Ｎ サブキャリア受信器
３２１ ＰＢＳ
３２２ 光源
３２３ ＰＢＳ
３２５−１〜３２５−４ 光電変換器
３２６−１〜３２６−４ ＡＣ結合素子
３２７−１〜３２７−４ ＡＤ変換器
３２８ デジタル信号処理部
３３ 時間領域結合部
３４ 誤り訂正デコーダ
Claims (6)
- ポアンカレ球面上に表した複数の点が、前記ポアンカレ球面において均等に分散するように、送信される光信号に含まれる複数の周波数成分のそれぞれの偏波状態を、ポアンカレ球面上に表した複数の点のうちの２つの点の間の距離の、２つの点の組み合わせのすべてに対する最小値を、当該複数の点のポアンカレ球面上における任意の配置の中で最大にするように、前記偏波状態の制御をする回路を備える光送信装置。
- 請求項１に記載の光送信装置であって、
前記光信号に含まれる複数の周波数成分は、複数の異なる周波数帯域を有する、光送信装置。 - 請求項２に記載の光送信装置であって、
前記回路は、前記周波数成分に含まれる、第１の部分周波数成分及び第２の部分周波数成分を、互いに異なる偏波状態に制御する、光送信装置。 - 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の光送信装置であって、
駆動信号に応じて変調された前記周波数成分を生成する光源と、
前記光源に前記駆動信号を供給する供給回路と、を備え、
前記回路は、前記駆動信号を制御することによって前記偏波状態の制御を行なう、光送信装置。 - 請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の光送信装置であって、
前記周波数成分が有する周波数のレーザ光を生成する光源と、
前記光源により生成されたレーザ光を駆動信号に応じて変調することにより前記周波数成分を生成する変調回路と、を備え、
前記回路は、前記駆動信号を制御することによって前記偏波状態の制御を行なう、光送信装置。 - ポアンカレ球面上に表した複数の点が、前記ポアンカレ球面において均等に分散するように、送信される光信号に含まれる複数の周波数成分のそれぞれの偏波状態を、ポアンカレ球面上に表した複数の点のうちの２つの点の間の距離の、２つの点の組み合わせのすべてに対する最小値を、当該複数の点のポアンカレ球面上における任意の配置の中で最大にするように、前記偏波状態の制御される光送信方法。
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