JP6974733B2 - 光伝送システム - Google Patents

Description

本発明は、光伝送システムに関する。

ＦＴＴＨ（Fiber to the Home）やスマートフォンの普及により、急増するデータトラヒックを収容する光ネットワークの大容量化・経済化がこれまで以上に求められている。その実現に向け、デジタル光信号を用いて実用的なコヒーレント検波を実現するデジタルコヒーレント技術が注目され、研究開発・実用化が活発化している（例えば、非特許文献１）。デジタルコヒーレント技術は、無線分野で実用化されているデジタル信号処理を積極的に光ファイバ通信に応用・発展させた技術である。コヒーレント検波により、受信感度と周波数利用効率が向上するとともに、従来は困難であった長距離光ファイバ伝送時の信号ひずみ補償性能が大幅に向上する。

ところで、光ネットワークにおける通信では、分岐点となる地点（ノード）へ到来した光信号が、複数の地点へ向けてそれぞれ送り出される場合がある。例えば、地点Ａから送信された光信号λ１及び光信号λ２が分岐点である地点Ｂへ到来し、光信号λ１が地点Ｃへ向けて、光信号λ２が地点Ｄへ向けて、それぞれ送り出される場合がある。また、例えば、地点Ａから送信された光信号λ１及び光信号λ２と、地点Ｅから送信された光信号λ３及び光信号λ４とが、それぞれ分岐点である地点Ｂへ到来し、光信号λ１及び光信号λ３が多重された光信号が地点Ｃへ向けて、光信号λ２及び光信号λ４が多重された光信号が地点Ｄへ向けて、それぞれ送り出される場合もある。

コヒーレント光通信において、上記のように複数の光信号の伝達経路（以下、「方路」という。）をコントロールする場合、光クロスコネクト装置が用いられることがある。光クロスコネクト装置は、波長ごとに信号を割り当てて各地点において波長を分波することによって、波長ごとにそれぞれ異なる方路を設定することができる。一般的に、光クロスコネクト装置は、到来した複数の光信号を、例えば回折格子（グレーティング）等の波長選択性のあるデバイスによって波長の異なる複数の光信号に分波する。そして、光クロスコネクト装置は、分波された複数の光信号を光スイッチ等によって方路ごとに分類する。そして、光クロスコネクト装置は、同一の方路へ送信する複数の光信号どうしをそれぞれ合波する。

鈴木扇太他、「総合報告 光通信ネットワークの大容量化に向けたディジタルコヒーレント信号処理技術の研究開発」、電子情報通信学会誌 Vol.95 No.12、pp.1100-1116、2012年

しかしながら、従来技術では、波長ごとに光信号が分波されるが、波長合分波器及びレーザによる波長分解能には限界がある。これにより、光波長パス1本あたりの帯域幅の精度に限界が生じるため、ある一定の帯域幅よりも狭い単位で光信号を分波することが困難になる。また、波長選択スイッチ及び波長合分波器の透過帯域の周波数平坦性にも課題がある。光の波長選択性を利用する限り、透過帯域の周波数平坦性が崩れるため、信号スペクトルが削られる。これにより、信号波形に歪みが生じる。さらに、雑音付加も発生するため、等化器では信号波形を補償することができないという課題がある。
このように、波長ごとに光信号の方路を制御するデバイスでは、帯域の制約及び波長依存性の制約によって、光信号の方路制御を精度高く行うことができない場合があるという課題があった。

上記事情に鑑み、本発明は、帯域の制約及び波長依存性の制約を受けずに光信号の方路制御を行うことができる技術の提供を目的としている。

本発明の一態様は、同一波長の搬送波であり同一のクライアントデータで符号化変調され互いに搬送波位相が異なる複数の光信号を生成し、生成された前記複数の光信号を、前記複数の光信号にそれぞれ対応する複数の光送信器出力ポートによってそれぞれ出力する光送信器と、前記複数の光送信器出力ポートにそれぞれ対応して接続された複数の第１入力ポートを備える一又は複数の第１方向性結合器と、を有する光伝送システムである。

また、本発明の一態様は、上記の光伝送システムであって、前記第１方向性結合器は、複数の第１出力ポートを備え、前記複数の第１出力ポートの１つである第１の第１出力ポートと接続された第２入力ポートを備える第２方向性結合器と、前記第１の第１出力ポートとは異なる、前記複数の第１出力ポートの１つである第２の第１出力ポートと接続された第３入力ポートを備える第３方向性結合器と、をさらに有する。

また、本発明の一態様は、上記の光伝送システムであって、前記第２方向性結合器は第２出力ポートを備え、前記第３方向性結合器は第３出力ポートを備え、前記第２出力ポート又は前記第３出力ポートから出力される複数の光信号をそれぞれコヒーレント受信し、受信した前記複数の光信号を合成して復号する光受信器をさらに有する。

また、本発明の一態様は、同一波長の搬送波であり同一の第１クライアントデータで符号化変調され互いに搬送波位相が異なる複数の第１光信号を生成し、生成された前記複数の第１光信号を、前記複数の第１光信号にそれぞれ対応する複数の第１光送信器出力ポートによってそれぞれ出力する第１光送信器と、前記第１クライアントデータとは異なる第２クライアントデータであって、同一波長の搬送波であり同一の前記第２クライアントデータで符号化変調され互いに搬送波位相が異なる複数の第２光信号を生成し、生成された複数の第２光信号を、前記複数の第２光信号にそれぞれ対応する複数の第２光送信器出力ポートによってそれぞれ出力する第２光送信器と、前記複数の第１光送信器出力ポートのうち少なくとも２つにそれぞれ対応して接続された複数の第１入力ポートと、複数の第１出力ポートと、を備える第１方向性結合器と、前記複数の第２光送信器出力ポートのうち少なくとも２つにそれぞれ対応して接続された複数の第２入力ポートと、複数の第２出力ポートと、を備える第２方向性結合器と、前記複数の第１出力ポートの１つである第１の第１出力ポートと、前記複数の第２出力ポートの１つである第１の第２出力ポートと、それぞれ対応して接続された複数の第３入力ポートを備える第３方向性結合器と、前記第１の第１出力ポートとは異なる前記第１出力ポートであって前記複数の第１出力ポートの１つである少なくとも１つの第２の第１出力ポートと、前記第１の第２出力ポートとは異なる前記第２出力ポートであって前記第２出力ポートの１つである少なくとも１つの第２の第２出力ポートと、それぞれ対応して接続された複数の第４入力ポートを備える第４方向性結合器と、を有する光伝送システムである。

また、本発明の一態様は、同一波長の搬送波であり同一のクライアントデータで符号化変調され互いに搬送波位相が異なる４つ以上の光信号を生成し、生成された前記４つ以上の光信号を、前記４つ以上の光信号にそれぞれ対応する複数の光送信器出力ポートによってそれぞれ出力する光送信器と、前記複数の光送信器出力ポートのうち２つ以上の光送信器出力ポートである複数の第１光送信器出力ポートにそれぞれ対応して接続された複数の第１入力ポートと、複数の第１出力ポートと、を備える一又は複数の第１方向性結合器と、前記第１光送信器出力ポートとは異なる前記光送信器出力ポートであって、前記複数の光送信器出力ポートのうち２つ以上の光送信器出力ポートである複数の第２光送信器出力ポートにそれぞれ対応して接続された複数の第２入力ポートと、複数の第２出力ポートと、を備える一又は複数の第２方向性結合器と、前記複数の第１出力ポートの１つに接続された第３入力ポートと、第３出力ポートと、を備える第３方向性結合器と、前記複数の第２出力ポートの１つに接続された第４入力ポートと、第４出力ポートと、を備える第４方向性結合器と、前記第３出力ポートと、前記第４出力ポートと、にそれぞれ対応して接続された複数の第５入力ポートを備える第５方向性結合器と、を有する光伝送システムである。

また、本発明の一態様は、同一波長の搬送波であり同一のクライアントデータで符号化変調され互いに搬送波位相が異なる複数の光信号を生成し、生成された前記複数の光信号を、前記複数の光信号にそれぞれ対応する複数の光送信器出力ポートによってそれぞれ出力する光送信器を有し、前記複数の光送信器出力ポートからそれぞれ出力された前記光信号を取得する方向性結合器が多階層に接続され、前記多階層の階層数をＮとした場合、前記光送信器によって生成される複数の光信号の数が２^Ｎ以上である光伝送システムである。

また、本発明の一態様は、上記の光伝送システムであって、前記複数の光信号のそれぞれに対して、前記複数の光信号と同一波長の搬送波であり少なくとも１つ以上の他のクライアントデータで符号化変調され互いに搬送波位相が異なる複数の光信号を重ね合わせた複数の光信号をそれぞれ生成する。

また、本発明の一態様は、上記の光伝送システムであって、前記第１方向性結合器は、複数の光ファイバの伝送路の間の光路長の時間変動を検出し、検出された前記時間変動を示す情報を前記光送信器へフィードバックする。

本発明により、帯域の制約及び波長依存性の制約を受けずに光信号の方路制御を行うことができる。

本発明の第１の実施形態に係る光伝送システム１の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る光伝送システム２の構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態に係る光伝送システム３の構成を示すブロック図である。 本発明の第４の実施形態に係る光伝送システム４の構成を示すブロック図である。

以下に説明する本発明の各実施形態に係る光伝送システムでは、波長選択性デバイスは用いられず、波長ごとの分波は行われない。光伝送システムを構成する光送信器や光受信器等にはそれぞれ複数のファイバが接続されており、空間結合によって方路制御が行われる。

具体的には、光伝送システムは、光送信器と光結合部（以下、「方向性結合器」という。）を含んで構成される。光送信器は、波長ごとにそれぞれ波形を生成する波形生成機能を有する。また、光送信器は、各光ファイバへ出力する光信号の搬送波の位相（以下、「搬送波位相」という。）を制御する。方向性結合器は、光送信器から出力された光信号を取得すると、上記の搬送波位相に基づいて光信号の方路を選択する。

このように、以下に説明する本発明の各実施形態に係る光伝送システムでは、波長ごとに分波されることがないため、光信号の通過帯域が制限されることがない。また、本発明の実施形態に係る光伝送システムでは、デジタル信号処理を利用することによって、同一波長信号において異なる方路へ出力される複数の光信号を、一括して生成することができる。これにより、方路選択に用いられる波長粒度を、例えばＧＨｚ（ギガヘルツ）単位での細かい粒度に設定することが可能になる。

＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光伝送システム１の構成を示すブロック図である。図示するように、光伝送システム１は、地点Ａに設置された光送信器１１０と、方向性結合器２１０（第１方向性結合器）と、地点Ｃに設置された光受信器３１０と、地点Ｄに設置された光受信器３１１と、を含んで構成される。

図１に示す光伝送システム１は、２方路入力及び２方路出力の方向性結合器２１０を含んで構成される光伝送システムの一例を示したものである。図示するように、方向性結合器２１０は、２つの入力ポート（入力ポートＡ０及び入力ポートＡ１）と、２つの出力ポート（出力ポートＡＴ０及び出力ポートＡＴ１）と、を備える。

光送信器１１０は、同一波長の搬送波であって、同一のクライアントデータ（送信データ）が符号化変調された、互いに搬送波位相が異なる２つの光信号を生成する。

具体的には、光送信器１１０は、例えばデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ；Digital Signal Processor）（図示せず）によるデジタル信号処理によって、所望の信号を生成するためのデジタル信号（デジタル時間波形）を生成する。光送信器１１０は、生成したデジタル信号を、例えばデジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ；Digital to Analog Converter）（図示せず）によってアナログ電気信号に変換する。

ここで、光送信器１１０は、同相成分と直交成分の２つのデジタル信号を生成する。そして、光送信器１１０は、生成した２つのデジタル信号を、２つのアナログ電気信号にそれぞれ変換する。これにより、光送信器１１０は、ベースバンド信号の位相を制御することができる。

光送信器１１０は、変換したアナログ電気信号を、光変調器（図示せず）によって光信号に変換する。光送信器１１０は、生成した２つの光信号をそれぞれ異なる２つの出力ポート（光送信器出力ポート）からそれぞれ出力する。出力された２つの光信号は、２つの出力ポートにそれぞれ対応する、方向性結合器２１０の２つの入力ポート（入力ポートＡ０及び入力ポートＡ１）（第１入力ポート）へそれぞれ入力される。

このように、光送信器１１０は、方向性結合器２１０の入力ポートＡ０に接続された光ファイバへ出力する光信号の搬送波位相と、方向性結合器２１０の入力ポートＡ１に接続された光ファイバへ出力する光信号の搬送波位相との間の相対位相差を、デジタル信号処理によって所望の相対位相差となるように制御する。

なお、光ファイバがシングルモードファイバであっても、２つの異なる偏波それぞれに信号を載せることが可能であるため、光送信器１１０は、偏波多重して光信号を送信することができる。この場合、光送信器１１０は、Ｘ偏波及びＹ偏波について、Ｉ成分及びＱ成分のデジタル信号をそれぞれ生成し、生成した合計４つのデジタル信号をそれぞれアナログ電気信号に変換して、偏波多重光信号を生成する。この場合であっても、光送信器１１０は、Ｘ偏波及びＹ偏波の双方のＩ成分及びＱ成分をデジタル制御することによって、ベースバンド信号の位相を制御することができる。これにより、光送信器１１０は、光信号の搬送波位相を制御することができる。

方向性結合器２１０の入力ポートＡ０及び入力ポートＡ１には、地点Ａ（光送信器１１０）から到来する２本の光ファイバがそれぞれ接続される。また、方向性結合器２１０の出力ポートＡＴ０には、地点Ｃへ向かう光ファイバが接続され、方向性結合器２１０の出力ポートＡＴ１には、地点Ｄへ向かう光ファイバが接続される。

方向性結合器２１０は、入力ポートＡ０及び入力ポートＡ１にそれぞれ入力された搬送波について、互いの搬送波位相の相対位相差が０度の場合には出力ポートＡＴ０へ光信号を出力し、互いの搬送波位相の相対位相差が１８０度の場合には出力ポートＡＴ１へ光信号を出力する。

なお、出力先の判定に用いられるこれらの相対位相差（上記の例においては、０度と１８０度）の値は任意であり、その他の相対位相差（例えば、９０度と２７０度）であっても構わない。

図１に示すように、光受信器３１０は入力ポートＣ０を備え、光受信器３１１は入力ポートＤ０を備える。図示するように、方向性結合器２１０の出力ポートＡＴ０から出力された光信号は、光ファイバを介して出力ポートＡＴ０に対応する光受信器３１０の入力ポートＣ０に入力される。また、方向性結合器２１０の出力ポートＡＴ１から出力された光信号は、光ファイバを介して出力ポートＡＴ１に対応する光受信器３１１の入力ポートＤ０に入力される。そして、光受信器３１０及び光受信器３１１において、それぞれ受信処理がなされる。

以上説明したように、第１の実施形態に係る光伝送システム１では、方向性結合器２１０の入力ポートＡ０に入力される光信号と、方向性結合器２１０の入力ポートＡ１に入力される光信号との相対位相差に基づいて、方向性結合器２１０において光信号が出力される出力ポートが選択される。

すなわち、上述した例においては、方向性結合器２１０に入力された２つの光信号のそれぞれの搬送波位相の相対位相差が０度である場合には、出力ポートＡＴ０から光信号が出力され、出力ポートＡＴ１からは光信号は出力されない。また、逆に、方向性結合器２１０に入力された２つの光信号のそれぞれの搬送波位相の相対位相差が１８０度である場合、出力ポートＡＴ１から光信号が出力され、出力ポートＡＴ０からは光信号は出力されない。

このように、第１の実施形態に係る光伝送システム１では、光送信器１１０が、方向性結合器２１０の入力ポートＡ０に入力する光信号の搬送波位相と、方向性結合器２１０の入力ポートＡ１に入力する光信号の搬送波位相との相対位相差を制御する。これにより、光送信器１１０は、方向性結合器２１０において光信号が出力される出力ポート（出力ポートＡＴ０又は出力ポートＡＴ１）を制御することができ、光信号が伝達される方路（地点Ｃへの伝達又は地点Ｄへの伝達）を制御することができる。

なお、上述したように、光送信器１１０は、方向性結合器２１０の入力ポートＡ０へ接続される光ファイバに入力する光信号、及び、方向性結合器２１０の入力ポートＡ１へ接続される光ファイバに入力する光信号を、それぞれＤＳＰ、ＤＡＣ及び光変調器を用いて生成し、搬送波位相を制御することができるが、この方法に限られるものではない。例えば、光送信器１１０は、クライアント信号から光信号を１つ生成し、その搬送波位相を、従属する位相変調器（図示せず）を用いて制御する構成であってもよい。

なお、電気光学効果（ＥＯ効果；Electro-Optic effect）を利用する位相変調器（図示せず）が用いられる場合には、光送信器１１０は、その位相変調に印可する電気信号として、制御位相情報を載せることによって光信号の搬送波位相を制御することができる。
また、音響光学効果（ＡＯ効果；Acousto-Optic Effect）を利用する位相変調器（すなわち、音響光学変調器（ＡＯＭ；Acousto-Optic Modulator）)（図示せず）が用いられる場合には、光送信器１１０は、そのＡＯＭに入力する正弦波電気信号に対して所望の位相変調をかけることによって、結果として光信号の搬送波位相を制御することができる。

＜第２の実施形態＞
以下、本発明の第２の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図２は、本発明の第２の実施形態に係る光伝送システム２の構成を示すブロック図である。図示するように、光伝送システム２は、地点Ａに設置された光送信器１２０（第１光送信器）と、地点Ｂに設置された光送信器１２１（第２光送信器）と、方向性結合器２２０（第１方向性結合器）と、方向性結合器２２１（第２方向性結合器）と、方向性結合器２２２（第３方向性結合器）と、方向性結合器２２３（第４方向性結合器）と、地点Ｃに設置された光受信器３２０と、地点Ｄに設置された光受信器３２１と、を含んで構成される。

図２に示す光伝送システム２は、２つの地点（Ａ地点及びＢ地点）からそれぞれ送信される光信号（第１光信号及び第２光信号）を、方向性結合器２２０、方向性結合器２２１、方向性結合器２２２及び方向性結合器２２３によって方路選択することによって、２つの地点（Ｃ地点及びＤ地点）のいずれかへ伝達する光伝送システムの一例を示したものである。

図２に示すように、方向性結合器２２０の入力ポートＡ０（第１入力ポート）及び入力ポートＡ１（第１入力ポート）には、地点Ａに設置された光送信器１２０の２つの出力ポート（第１光送信器出力ポート）と接続する２本の光ファイバが、それぞれ接続される。また、方向性結合器２２０の出力ポートＡＴ０（第１の第１出力ポート）には、地点Ｃへ向かう光ファイバが接続され、方向性結合器２２０の出力ポートＡＴ１（第２の第１出力ポート）には、地点Ｄへ向かう光ファイバが接続される。

また、図２に示すように、方向性結合器２２１の入力ポートＢ０（第１入力ポート）及び入力ポートＢ１（第１入力ポート）には、地点Ｂに設置された光送信器１２１の２つの出力ポート（第２光送信器出力ポート）と接続する２本の光ファイバが、それぞれ接続される。また、方向性結合器２２１の出力ポートＢＴ０（第１の第２出力ポート）には、地点Ｃへ向かう光ファイバが接続され、方向性結合器２２１の出力ポートＢＴ１（第２の第２出力ポート）には、地点Ｄへ向かう光ファイバが接続される。

第２の実施形態に係る光伝送システム２では、光送信器１２０は、同一波長の搬送波であって、同一のクライアントデータ（第１クライアントデータ）が符号化変調された、互いに搬送波位相が異なる２つの光信号（第１光信号）を生成する。光送信器１２０は、方向性結合器２２０の入力ポートＡ０へ接続された光ファイバに入力する光信号（第１光信号）の搬送波位相と、方向性結合器２２０の入力ポートＡ１へ接続された光ファイバに入力する光信号（第１光信号）の搬送波位相との、相対位相差を制御する。なお、この相対位相差の制御は、第１の実施形態と同様に、ＤＳＰによるデジタル信号処理によって実現することができる。なお、上述したように、この相対位相差の制御は、位相変調器によって制御することもできる。

方向性結合器２２０の入力ポートＡ０に入力された光信号の搬送波位相と、方向性結合器２２０の入力ポートＡ１に入力された光信号の搬送波位相との、相対位相差が０度の場合、方向性結合器２２０の出力ポートＡＴ０から光信号が出力され、方向性結合器２２０の出力ポートＡＴ１からは光信号が出力されない。また、逆に、方向性結合器２２０の入力ポートＡ０に入力された光信号の搬送波位相と、方向性結合器２２０の入力ポートＡ１に入力された光信号の搬送波位相との、相対位相差が１８０度の場合、方向性結合器２２０の出力ポートＡＴ１から光信号が出力され、方向性結合器２２０の出力ポートＡＴ０からは光信号が出力されない。

方向性結合器２２０の出力ポートＡＴ０から光信号が出力された場合、出力された光信号は出力ポートＡＴ０に対応する方向性結合器２２２の入力ポートＣＮ０（第２入力ポート）に入力される。方向性結合器２２２は、入力ポートＣＮ０（第３入力ポート）に入力された光信号に基づく電力を、方向性結合器２２２の出力ポートＣＴ０（第３出力ポート）及び方向性結合器２２２の出力ポートＣＴ１（第３出力ポート）に分配して出力する。

また、方向性結合器２２０の出力ポートＡＴ１から光信号が出力された場合、出力された光信号は出力ポートＡＴ１に対応する方向性結合器２２３の入力ポートＤＮ０（第４入力ポート）に入力される。方向性結合器２２３は、入力ポートＤＮ０に入力された光信号に基づく電力を、方向性結合器２２３の出力ポートＤＴ０（第４出力ポート）及び方向性結合器２２３の出力ポートＤＴ１（第４出力ポート）に分配して出力する。

一方、第２の実施形態に係る光伝送システム２では、光送信器１２１は、同一波長の搬送波であって、同一のクライアントデータ（第２クライアントデータ）が符号化変調された、互いに搬送波位相が異なる２つの光信号（第２光信号）を生成する。光送信器１２１は、方向性結合器２２１の入力ポートＢ０へ接続された光ファイバに入力する光信号（第２光信号）の搬送波位相と、方向性結合器２２１の入力ポートＢ１へ接続された光ファイバに入力する光信号（第１光信号）の搬送波位相との、相対位相差を制御する。なお、この相対位相差の制御は、第１の実施形態と同様に、ＤＳＰによるデジタル信号処理によって実現することができる。なお、上述したように、この相対位相差の制御は、位相変調器によって制御することもできる。

方向性結合器２２１の入力ポートＢ０に入力された光信号の搬送波位相と、方向性結合器２２１の入力ポートＢ１に入力された光信号の搬送波位相との、相対位相差が０度の場合、方向性結合器２２１の出力ポートＢＴ０から光信号が出力され、方向性結合器２２１の出力ポートＢＴ１からは光信号が出力されない。また、逆に、方向性結合器２２１の入力ポートＢ０に入力された光信号の搬送波位相と、方向性結合器２２１の入力ポートＢ１に入力された光信号の搬送波位相との、相対位相差が１８０度の場合、方向性結合器２２１の出力ポートＢＴ１から光信号が出力され、方向性結合器２２１の出力ポートＢＴ０からは光信号が出力されない。

方向性結合器２２１の出力ポートＢＴ０から光信号が出力された場合、出力された光信号は出力ポートＢＴ０に対応する方向性結合器２２２の入力ポートＣＮ１に入力される。方向性結合器２２２は、入力ポートＣＮ１に入力された光信号に基づく電力を、方向性結合器２２２の出力ポートＣＴ０及び方向性結合器２２２の出力ポートＣＴ１に分配して出力する。

また、方向性結合器２２１の出力ポートＢＴ１から光信号が出力された場合、出力された光信号は出力ポートＢＴ１に対応する方向性結合器２２３の入力ポートＤＮ１に入力される。方向性結合器２２３は、入力ポートＤＮ１に入力された光信号に基づく電力を、方向性結合器２２３の出力ポートＤＴ０及び方向性結合器２２３の出力ポートＤＴ１に分配して出力する。

以下、地点Ａに設置された光送信器１２０が、方向性結合器２２０の入力ポートＡ０に入力する光信号の搬送波位相と、方向性結合器２２０の入力ポートＡ１に入力する光信号の搬送波位相との、相対位相差を０度に制御し、かつ、地点Ｂに設置された光送信器１２１が、方向性結合器２２１の入力ポートＢ０に入力する光信号の搬送波位相と、方向性結合器２２１の入力ポートＢ１に入力する光信号の搬送波位相との、相対位相差を１８０度に制御した場合について説明する。この場合、方向性結合器２２０は、出力ポートＡＴ０から光信号を出力する。また、この場合、方向性結合器２２１は、出力ポートＢＴ１から光信号を出力する。

方向性結合器２２０の出力ポートＡＴ０から出力された光信号は、出力ポートＡＴ０に対応する方向性結合器２２２の入力ポートＣＮ０に入力される。方向性結合器２２２は、入力ポートＣＮ０に入力された光信号を、出力ポートＣＴ０及び出力ポートＣＴ１に分配して、地点Ｃに設置された光受信器３２０の入力ポートＣ０及び入力ポートＣ１へ向けてそれぞれ出力する。

出力ポートＣＴ０及び出力ポートＣＴ１からそれぞれ送信された光信号は、それぞれ光受信器３２０の入力ポートＣ０及び入力ポートＣ１にそれぞれ入力される。光受信器３２０は、入力ポートＣ０及び入力ポートＣ１へそれぞれ入力された光信号を合成して復号する。このように、方向性結合器２２２によって分配された光信号が光受信器３２０によって再び合成されることで、伝送路において付加される雑音が低減されるため、光受信器３２０において正常な受信がされやすくなる。

一方、方向性結合器２２１の出力ポートＢＴ１から出力された光信号は、出力ポートＢＴ１に対応する方向性結合器２２３の入力ポートＤＮ１に入力される。方向性結合器２２３は、入力ポートＤＮ１に入力された光信号を、出力ポートＤＴ０及び出力ポートＤＴ１に分配して、地点Ｄに設置された光受信器３２１の入力ポートＤ０及び入力ポートＤ１へ向けてそれぞれ出力する。

出力ポートＤＴ０及び出力ポートＤＴ１からそれぞれ送信された光信号は、それぞれ光受信器３２１の入力ポートＤ０及び入力ポートＤ１にそれぞれ入力される。光受信器３２１は、入力ポートＤ０及び入力ポートＤ１へそれぞれ入力された光信号を合成して復号する。このように、方向性結合器２２３によって分配された光信号が光受信器３２１によって再び合成されることで、伝送路において付加される雑音が低減されるため、光受信器３２１において正常な受信がされやすくなる。

以下、地点Ａに設置された光送信器１２０が、方向性結合器２２０の入力ポートＡ０に入力する光信号の搬送波位相と、方向性結合器２２０の入力ポートＡ１に入力する光信号の搬送波位相との、相対位相差を０度に制御し、かつ、地点Ｂに設置された光送信器１２１が、方向性結合器２２１の入力ポートＢ０に入力する光信号の搬送波位相と、方向性結合器２２１の入力ポートＢ１に入力する光信号の搬送波位相との、相対位相差を０度に制御した場合について説明する。この場合、方向性結合器２２０は、出力ポートＡＴ０から光信号を出力する。また、この場合、方向性結合器２２０は、出力ポートＢＴ０から光信号を出力する。

方向性結合器２２０の出力ポートＡＴ０から出力された光信号は、出力ポートＡＴ０に対応する方向性結合器２２２の入力ポートＣＮ０に入力される。方向性結合器２２２は、入力ポートＣＮ０に入力された光信号を、出力ポートＣＴ０及び出力ポートＣＴ１に分配して、地点Ｃに設置された光受信器３２０の入力ポートＣ０及び入力ポートＣ１へ向けてそれぞれ出力する。

一方、方向性結合器２２１の出力ポートＢＴ０から出力された光信号は、出力ポートＢＴ０に対応する方向性結合器２２２の入力ポートＣＮ１に入力される。方向性結合器２２２は、入力ポートＣＮ１に入力された光信号を、出力ポートＣＴ０及び出力ポートＣＴ１に分配して、地点Ｃに設置された光受信器３２０の入力ポートＣ０及び入力ポートＣ１へ向けてそれぞれ出力する。

すなわち、Ａ地点に設置された光送信器１２０から送信された光信号と、Ｂ地点に設置された光送信器１２１から送信された光信号とが、ともにＣ地点に設置された光受信器３２０によって受信される。この場合、方向性結合器２２２によって、Ａ地点に設置された光送信器１２０から送信された光信号と、Ｂ地点に設置された光送信器１２１から送信された光信号とが、重ね合わせられることになる。

この場合であっても、光受信器３２０は、入力ポートＣＴ０及び入力ポートＣＴ１にそれぞれ入力される双方の光信号を受信する限り、２つの光信号を分離して受信することができる。ここで、方向性結合器２２２の出力ポートＣＴ０からは、入力ポートＣＮ０に入力された光信号及び入力ポートＣＮ１に入力された光信号の９０度位相回転された光信号が出力される。また、方向性結合器２２２の出力ポートＣＴ１からは、入力ポートＣＮ０に入力された光信号及び入力ポートＣＮ１に入力された光信号の−９０度位相回転された光信号が出力される。すなわち、ＣＴ０＝ＣＮ０＋ｉ＊ＣＮ１、及び、ＣＴ１＝―ｉ＊ＣＮ０＋ＣＮ１となる。

したがって、光受信器３２０は、方向性結合器２２２の出力ポートＣＴ０から出力された光信号及び方向性結合器２２２の出力ポートＣＴ１から出力された光信号をコヒーレント受信して、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ；Analog to Digital Converter）（図示せず）によってデジタル信号に変換する。さらに、光受信器３２０は、ＤＳＰによるデジタル信号処理によって逆行列を適用することで、方向性結合器２２２の入力ポートＣＮ０に入力された光信号と、方向性結合器２２２の入力ポートＣＮ１に入力された光信号とを分離することができる。
なお、実際には、伝送路における歪み等も補償して復調されることが好ましい。

なお、上述した第２の実施形態に係る光伝送システム２の構成によれば、例えば、方向性結合器２２０の入力ポートＡ０に入力された光信号の搬送波位相と、方向性結合器２２０の入力ポートＡ１に入力された光信号の搬送波位相との、相対位相差が０度の場合には、方向性結合器２２０の出力ポートＡＴ０から光信号が出力される。このとき、方向性結合器２２２は、方向性結合器２２０の出力ポートＡＴ０から出力された光信号に基づく電力を半分に低減して、出力ポートＣＴ０及び出力ポートＣＴ１からそれぞれ出力する。そして、光受信器３２０は、方向性結合器２２０の出力ポートＣＴ０及び出力ポートＣＴ１からそれぞれ出力された光信号が入力されると、入力された信号を合成して復号する。

上記の構成により、上述した第２の実施形態に係る光伝送システム２の構成によれば、同じ信号雑音比（ＳＮＲ；Signal-Noise Ratio）を得るために必要な光ファイバ伝送路への入力信号電力を、低減させる効果を得ることができる。また、上述した第２の実施形態に係る光伝送システム２の構成によれば、複数の光ファイバが用いられることによって光電力を低下させることができ、非線形効果による波形歪みを回避させる効果を得ることができる。

なお、第２の実施形態では、光受信器３２０が、入力ポートＣ０に入力される光信号及び入力ポートＣ１に入力される光信号の双方を受信するダイバーシティ受信を一例として説明したが、入力ポートＣ０に入力される光信号及び入力ポートＣ１に入力される光信号のどちらか一方のみを受信する構成であってもよい。但し、この場合には、光受信器３２０は、方向性結合器２２２の入力ポートＣＮ０に入力される光信号と、方向性結合器２２２の入力ポートＣＮ１に入力される光信号とを、分離することはできない。

なお、方向性結合器の製造誤差等によって、クロストークが発生する場合が想定される。しかしながら、このような製造誤差等によって発生するクロストークは、光送信器において干渉が正常になるように前置補償して送信が行われることによって、抑制することができる。

なお、光ファイバ伝送路では、光位相の長さにおいて時間変動が発生することがある。これに対しては、地点Ａに設置された光送信器１２０が使用する既知パターンを全ノード（各方向性結合器）の間で共有し、その漏れ量を検出することにより、位相制御量の最適値からの誤差を算出して、光送信器１２０における相対位相差の制御に対してフィードバックを行う方法が考えられる。また、全ノードパイロットを送信して、漏れ量を検出し、送信地点のノード（光送信器１２０）に対して検出値をフィードバックする方法も考えられる。この場合、パイロット光を用いて、変動を打ち消すように光送信器１２０を制御することが重要になる。

＜第３の実施形態＞
以下、本発明の第３の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図３は、本発明の第３の実施形態に係る光伝送システム３の構成を示すブロック図である。図示するように、光伝送システム３は、上述した第２の実施形態に係る光伝送システム２と同様に、地点Ａに設置された光送信器１２０と、地点Ｂに設置された光送信器１２１と、方向性結合器２２０と、方向性結合器２２１と、方向性結合器２２２と、方向性結合器２２３と、地点Ｃに設置された光受信器３２０と、地点Ｄに設置された光受信器３２１と、を含んで構成される。

第３の実施形態に係る光伝送システム３では、地点Ａに設置された光送信器１３０が、送信データとして、２つのクライアント信号（クライアント信号０及びクライアント信号１）を送信する。この場合、クライアント信号０に相当する光信号に対して、方向性結合器２３０の入力ポートＡ０に入力する光信号の搬送波位相と方向性結合器２３０の入力ポートＡ１に入力する光信号の搬送波位相との相対位相差を０度とする場合、クライアント信号１に相当する光信号に対しては、方向性結合器２３０の入力ポートＡ０に入力する光信号の搬送波位相と方向性結合器２３０の入力ポートＡ０に入力する光信号の搬送波位相との相対位相差を１８０度とする。

クライアント信号０は、方向性結合器２３０の出力ポートＡＴ０から出力された後、方向性結合器２３２を介して、地点Ｃに設置された光受信器３３０の入力ポートＣ０及び入力ポートＣ１に入力される。一方、クライアント信号１は、方向性結合器２３０の出力ポートＡＴ１から出力された後、方向性結合器２３３を介して、地点Ｄに設置された光受信器３３１の入力ポートＤ０及び入力ポートＤ１に入力される。なお、このとき、地点Ｂに設置された光送信器１３１から送信される光信号についても同様にして、同時に伝送することも可能である。

＜第４の実施形態＞
以下、本発明の第４の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図４は、本発明の第４の実施形態に係る光伝送システム４の構成を示すブロック図である。図示するように、光伝送システム４は、地点Ａに設置された光送信器１４０と、地点Ｂに設置された光送信器１４１と、１６個の方向性結合器（方向性結合器２４０〜方向性結合器２５５）と、地点Ｅに設置された光受信器３４０と、地点Ｆに設置された光受信器３４１と、を含んで構成される。

上述した第１の実施形態〜第３の実施形態に係る光伝送システムは、１つの光送信器が１つの方向性結合器に対して光信号を送信する１段構成の光伝送システムであるが、１つの光送信器が複数の方向性結合器に対して光信号を送信する多段構成の（多階層の）光伝送システムであってもよい。図４に示す光伝送システム４は、１つの光送信器が２つの方向性結合器に対して光信号を送信する２段構成の光伝送システムの構成の一例である。

図４に示すように、光伝送システム４において、１段目のノード群と２段目のノード群とは同一の構成である。

なお、ここでいう１段目のノード群とは、光送信器１４０と、光送信器１４１と、方向性結合器２４０（第１方向性結合器）と、方向性結合器２４２（第３方向性結合器）と、方向性結合器２４４（第５方向性結合器）と、方向性結合器２４６（第６方向性結合器）と、方向性結合器２４８と、方向性結合器２５０と、方向性結合器２５２と、方向性結合器２５４と、光受信器３４０と、光受信器３４１と、が含まれるノード群である。

一方、ここでいう２段目のノード群とは、光送信器１４０と、光送信器１４１と、方向性結合器２４１（第２方向性結合器）と、方向性結合器２４３（第４方向性結合器）と、方向性結合器２４５（第５方向性結合器）と、方向性結合器２４７（第６方向性結合器）と、方向性結合器２４９と、方向性結合器２５１と、方向性結合器２５３と、方向性結合器２５５と、光受信器３４０と、光受信器３４１と、が含まれるノード群である。

但し、図４に示すように、中間地点である地点Ｃにおいて、入力ポートＣ１と入力ポートＣ２との間の光信号の入れ替えが行われる。また、図４に示すように、中間地点である地点Ｄにおいて、入力ポートＤ１と入力ポートＤ２との間の光信号の入れ替えが行われる。これにより、１段目のノード群では、方向性結合器２４０の入力ポートＡ０（第１入力ポート）に入力される光信号の搬送波位相と方向性結合器２４０の入力ポートＡ１（第１入力ポート）に入力される光信号搬送波位相との相対位相差を、及び、方向性結合器２４１の入力ポートＡ２（第２入力ポート）に入力される光信号の搬送波位相と方向性結合器２４１の入力ポートＡ３（第２入力ポート）に入力される光信号の搬送波位相との間の相対位相差を、それぞれ制御することによって、出力先の方路を地点Ｃへ向けた方路とするのか、あるいは、地点Ｄへ向けた方路とするのかを制御することができる。

さらに、入力ポートＣ１と入力ポートＣ２との間の光信号の入れ替えを行うことによって、方向性結合器２５０の入力ポートＣ０（第５入力ポート）に入力される光信号の搬送波位相と方向性結合器２５０の入力ポートＣ２（第５入力ポート）に入力される光信号の搬送波位相との相対位相差、及び、方向性結合器２５１の入力ポートＣ１（第５入力ポート）に入力される光信号の搬送波位相と方向性結合器２５１の入力ポートＣ３（第５入力ポート）に入力される光信号の搬送波位相との間の相対位相差を、それぞれ制御することができる。これにより、出力先の方路を地点Ｅへ向けた方路とするのか、あるいは、地点Ｆへ向けた方路とするのかを制御することができる。

すなわち、方向性結合器２４０の入力ポートＡ０に入力される光信号の搬送波位相と方向性結合器２４０の入力ポートＡ１に入力される光信号の搬送波位相との相対位相差、及び、方向性結合器２４１の入力ポートＡ２に入力される光信号の搬送波位相と方向性結合器２４１の入力ポートＡ３に入力される光信号の搬送波位相との相対位相差をそれぞれ制御することができれば、方路Ａあるいは方路Ｂから入力された光信号を伝送する方路（方路Ｅ又は方路Ｆ）の選択が可能となる。

但し、送信地点、光伝送システム間の複数の光ファイバの距離（すなわち、光路長）が正確に一致している場合、方向性結合器２４０の入力ポートＡ０に入力される光信号の搬送波位相と方向性結合器２４０の入力ポートＡ１に入力される光信号の搬送波位相との相対位相差を０度とし、方向性結合器２４１の入力ポートＡ２に入力される光信号の搬送波位相と方向性結合器２４１の入力ポートＡ３に入力される光信号の搬送波位相との相対位相差も０度とし、かつ、方向性結合器２４０の入力ポートＡ０に入力される光信号の搬送波位相と方向性結合器２４１の入力ポートＡ２に入力される光信号の搬送波位相との相対位相差を１８０度とした場合には、方向性結合器２４０の入力ポートＡ１に入力される光信号の搬送波位相と方向性結合器２４０の入力ポートＡ３に入力される光信号の搬送波位相との相対位相差も１８０度となる。これにより、光送信器１４０は、地点Ｆに設置された光受信器３４１へ向けて光信号を伝達させることができる。

さらに、上記と同様の原理にて、３段構成の光伝送システムにおいて方路を制御する場合には、送信地点（光送信器）において光信号を出力する光ファイバ数を２^３本（すなわち、８本）とすることによって実現可能である。したがって、Ｎ（Ｎは１以上の整数）段構成の（階層数がＮの）光伝送システムにおいて方路を制御する場合には、送信地点（光送信器）において光信号を出力する光ファイバ数を２^Ｎ本とすることによって実現可能である。

このように、多段構成の光伝送システムでは、光送信器は同一波長の搬送波であり同一のクライアントデータで符号化変調され互いに搬送波位相が異なる４つ以上の（２^Ｎ個の）光信号を生成し、生成された４つ以上の光信号を、４つ以上の（２^Ｎ個の）光信号にそれぞれ対応する複数の（４つ以上の（２^Ｎ個の））光送信器出力ポートによってそれぞれ出力する。

なお、上述したように、光送信器に複数の光ファイバが接続されている場合、光送信器が、複数の異なる送信データで変調された変調信号を重ね合わせて送信して、変調信号を同一波長で複数の光ファイバによって伝搬し、重ね合わせられた複数の変調信号を光受信器によって分離する。このため、光送信器では、複数の光ファイバに入力される、同一波長に相当する信号を、まとめて１つのＤＳＰによって生成することで伝送効率が効率化される場合がある。

例えば、図４に示す光伝送システム４の構成において、方向性結合器２４０の入力ポートＡ０、方向性結合器２４０の入力ポートＡ１、方向性結合器２４１の入力ポートＡ２、及び、方向性結合器２４１の入力ポートＡ３にそれぞれ入力される光信号として、最大４つの独立した異なる送信データで符号化された光信号を用いて、これらの光信号を重ね合わせて送信することが可能である。

このとき、各光ファイバには、４つの符号化された光信号が重ね合わせられたものが送信される。このため、４つのクライアント信号を入力し、４つの光ファイバに入力される光信号を生成するための電気信号を１つのデジタル信号処理機能で実現し、それぞれ異なるアナログ波形を４セットのＤＡＣによって生成する。但し、それぞれの光ファイバに入力される光信号を生成するために、２偏波（Ｘ偏波及びＹ偏波）×２成分（Ｉ成分及びＱ成分）の合計４つのＤＡＣが必要になる。さらに、４つの光ファイバの入力分を生成するため、合計１６個のＤＡＣが必要になる。

そのため、従来どおり、クライアントごとに光信号を生成し、生成した光信号を複数の光ファイバへの入力信号に分岐させて、その光信号の搬送波位相の相対位相差を、位相変調器を用いて制御することによって、光ファイバごとに複数のクライアント分の光信号を光領域で多重して送信することも可能である。

なお、上記の方法では、複数の光ファイバに入力される、互いに干渉しあう光信号が１つの光源から分岐して生成されるため、改めて光信号の搬送波位相を同期させる必要はない。但し、各光ファイバに入力される信号間で、異なる搬送波位相の制御が必要となるため、個別に位相変調することができる構成が必要である。

なお、位相変調の制御には、数Ｈｚから数ＭＨｚ程度の比較的低速なＤＡＣ、及び位相変調器があれば十分である。そこでは、例えば、変調効率が良く、損失が少なく、且つ偏波依存性が小さい、という特徴を有するＡＯＭを利用することができる。また、広帯域な信号変調とは異なり、低速な周波数帯域があれば良いため、相互作用長が長いＥＯ変調器を利用することで、変調器とＤＡＣとの間に配置する電気増幅器として極めて低利得なものを利用することができる。また、磁気光学効果を利用する方法も考えられる。

なお、光送信器の構成としては、光信号の位相コヒーレンスが重要となる。そのため、１つのレーザから出力される光を分岐させて、複数の光ファイバに入力される光信号の光源として利用する方法がある。近年、光集積化が進んでおり、光半導体増幅器、もしくは希土類添加光ファイバ増幅器等を利用して、分岐による光強度減衰を補うことも可能である。

また、光送信器で用いるレーザとして、１つのマスターレーザの光を分岐して、複数の光ファイバに入力される送信信号光の光源となるレーザに対して注入して、マスターレーザの位相に同期する注入同期方法を利用することも可能である。また、更に、複数の光ファイバに入力される光信号の光源レーザに対して、２つのレーザをミキシングしてコヒーレント検波することで、互いの相対位相を測定することができる。この相対位相をＡＤＣに入力して、デジタルサンプリングして、その値を利用して、主信号の位相をデジタル的に制御する方法もある。

なお、ここで提案する方路選択の構成及び方法は、波長に対して独立に動作するため、波長多重伝送に適用することが可能である。

以上説明したように、本発明の実施形態に係る光伝送システムは、波長ではなく搬送波位相が異なる複数の光信号を用いることを特徴とする。具体的には、同一波長であって同一クライアントデータで符号化され、互いの搬送波位相を制御可能とする複数の光信号を生成する光送信器と、生成された光信号が異なる入力ポートに接続された少なくとも１つの方向性結合器とを有することを特徴とする。

上記の構成により、本発明の実施形態に係る光伝送システムによれば、光信号間の位相によって方向性結合器の出力ポートをコントロールすることが可能になるため、帯域の制約及び波長依存性の制約を受けることなく方路制御を実現することができる。

上述した実施形態における光送信器、方向性結合器及び光受信器の一部又は全部をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１〜４…光伝送システム、１１０・１２０〜１２１・１３０〜１３１・１４０〜１４１…光送信器、２１０・２２０〜２２３・２３０〜２３３・２４０〜２５５…方向性結合器、３１０・３２０〜３２１・３３０〜３３１・３４０〜３４１…光受信器

Claims (8)

1. 同一波長の搬送波であり同一のクライアントデータで符号化変調され互いに搬送波位相が異なる複数の光信号を生成し、生成された前記複数の光信号を、前記複数の光信号にそれぞれ対応する複数の光送信器出力ポートによってそれぞれ出力する光送信器と、
   前記複数の光送信器出力ポートにそれぞれ対応して接続された複数の第１入力ポートを備える一又は複数の第１方向性結合器と、
   を有する光伝送システム。
2. 前記第１方向性結合器は、複数の第１出力ポートを備え、
   前記複数の第１出力ポートの１つである第１の第１出力ポートと接続された第２入力ポートを備える第２方向性結合器と、
   前記第１の第１出力ポートとは異なる、前記複数の第１出力ポートの１つである第２の第１出力ポートと接続された第３入力ポートを備える第３方向性結合器と、
   をさらに有する請求項１に記載の光伝送システム。
3. 前記第２方向性結合器は第２出力ポートを備え、
   前記第３方向性結合器は第３出力ポートを備え、
   前記第２出力ポート又は前記第３出力ポートから出力される複数の光信号をそれぞれコヒーレント受信し、受信した前記複数の光信号を合成して復号する光受信器
   をさらに有する請求項２に記載の光伝送システム。
4. 同一波長の搬送波であり同一の第１クライアントデータで符号化変調され互いに搬送波位相が異なる複数の第１光信号を生成し、生成された前記複数の第１光信号を、前記複数の第１光信号にそれぞれ対応する複数の第１光送信器出力ポートによってそれぞれ出力する第１光送信器と、
   前記第１クライアントデータとは異なる第２クライアントデータであって、同一波長の搬送波であり同一の前記第２クライアントデータで符号化変調され互いに搬送波位相が異なる複数の第２光信号を生成し、生成された複数の第２光信号を、前記複数の第２光信号にそれぞれ対応する複数の第２光送信器出力ポートによってそれぞれ出力する第２光送信器と、
   前記複数の第１光送信器出力ポートのうち少なくとも２つにそれぞれ対応して接続された複数の第１入力ポートと、複数の第１出力ポートと、を備える第１方向性結合器と、
   前記複数の第２光送信器出力ポートのうち少なくとも２つにそれぞれ対応して接続された複数の第２入力ポートと、複数の第２出力ポートと、を備える第２方向性結合器と、
   前記複数の第１出力ポートの１つである第１の第１出力ポートと、前記複数の第２出力ポートの１つである第１の第２出力ポートと、それぞれ対応して接続された複数の第３入力ポートを備える第３方向性結合器と、
   前記第１の第１出力ポートとは異なる前記第１出力ポートであって前記複数の第１出力ポートの１つである少なくとも１つの第２の第１出力ポートと、前記第１の第２出力ポートとは異なる前記第２出力ポートであって前記第２出力ポートの１つである少なくとも１つの第２の第２出力ポートと、それぞれ対応して接続された複数の第４入力ポートを備える第４方向性結合器と、
   を有する光伝送システム。
5. 同一波長の搬送波であり同一のクライアントデータで符号化変調され互いに搬送波位相が異なる４つ以上の光信号を生成し、生成された前記４つ以上の光信号を、前記４つ以上の光信号にそれぞれ対応する複数の光送信器出力ポートによってそれぞれ出力する光送信器と、
   前記複数の光送信器出力ポートのうち２つ以上の光送信器出力ポートである複数の第１光送信器出力ポートにそれぞれ対応して接続された複数の第１入力ポートと、複数の第１出力ポートと、を備える一又は複数の第１方向性結合器と、
   前記第１光送信器出力ポートとは異なる前記光送信器出力ポートであって、前記複数の光送信器出力ポートのうち２つ以上の光送信器出力ポートである複数の第２光送信器出力ポートにそれぞれ対応して接続された複数の第２入力ポートと、複数の第２出力ポートと、を備える一又は複数の第２方向性結合器と、
   前記複数の第１出力ポートの１つに接続された第３入力ポートと、第３出力ポートと、を備える第３方向性結合器と、
   前記複数の第２出力ポートの１つに接続された第４入力ポートと、第４出力ポートと、を備える第４方向性結合器と、
   前記第３出力ポートと、前記第４出力ポートと、にそれぞれ対応して接続された複数の第５入力ポートを備える第５方向性結合器と、
   を有する光伝送システム。
6. 同一波長の搬送波であり同一のクライアントデータで符号化変調され互いに搬送波位相が異なる複数の光信号を生成し、生成された前記複数の光信号を、前記複数の光信号にそれぞれ対応する複数の光送信器出力ポートによってそれぞれ出力する光送信器
   を有し、
   前記複数の光送信器出力ポートからそれぞれ出力された前記光信号を取得する方向性結合器が多階層に接続され、
   前記多階層の階層数をＮとした場合、前記光送信器によって生成される複数の光信号の数が２^Ｎ以上である
   光伝送システム。
7. 前記複数の光信号のそれぞれに対して、前記複数の光信号と同一波長の搬送波であり少なくとも１つ以上の他のクライアントデータで符号化変調され互いに搬送波位相が異なる複数の光信号を重ね合わせた複数の光信号をそれぞれ生成する
   請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載の光伝送システム。
8. 前記第１方向性結合器は、複数の光ファイバの伝送路の間の光路長の時間変動を検出し、検出された前記時間変動を示す情報を前記光送信器へフィードバックする
   請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の光伝送システム。

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