JP7478401B2 - 検出装置、光受信装置、光通信システム、プログラム及び検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、検出装置、光受信装置、光通信システム、プログラム及び検出方法に関する。

非特許文献１～５には、例えばカー効果を介して信号光に位相雑音が発生することにより、光伝送特性が劣化することが開示されている。非特許文献６には、測定された受信信号の位相から光位相の移動平均値を差し引くことで、非特許文献７に開示されているような１／ｆ雑音成分の除去された光位相雑音が導出されることが開示されている。非特許文献８～９には、遅延干渉計を用いてＤＰＳＫ信号を復調することが開示されている。非特許文献１０～１２には、光リング共振器の入出力特性が光遅延干渉計の入出力特性よりも急峻になることが開示されている。

非特許文献１３～１４には、コヒーレント光通信方式において、１０ｋＨｚ程度以上の高速な偏波変動が発生し得ることが開示されている。非特許文献１５には、ファイバストレッチャーの印加電圧の値と，これにより生じる側圧及び複屈折の値との間に比例関係のあることが開示されている。

（先行技術文献）
（非特許文献）
（非特許文献１） J. P. Gordon and L. F. Mullenauer, "Phase noise in photonic communications systems using linear amplifiers," Optics Letters, Vol. 15, No. 23, pp. 1351-1353, 1990.
（非特許文献２） S. Ryu, "Signal linewidth broadening due to nonlinear Kerr effect in long-haul coherent systems using cascaded optical amplifiers," IEEE Journal of Lightwave Technology, Vol. 10, No. 10, pp. 1450-1457, 1992.
（非特許文献３） J. Cheng et al., "Relative phase noise induced impairment inM-ary phase shift-keying coherent optical communication system using distributed fiber Raman amplifier," Optics Letters, Vol. 38, No. 7, pp. 1055-1057, 2013.
（非特許文献４） S. Zhang et al., "Bit-error rate performance of coherent optical M-ary PSK/QAM using decision-aided maximum likelihood phase estimation," Optics Express, Vol. 18, No. 12, pp. 12088-12103, 2010.
（非特許文献５） T. Pfau et al., "Hardware-efficient coherent digital receiver concept with feedforward carrier recovery for M-QAM constellations," IEEE Journal of Lightwave Technology, Vol. 27, No. 8, pp. 989-999, 2009.
（非特許文献６） M. Nakazawa et al., Editor, High spectral density optical communication technologies, Springer-Verlag, 2010.
（非特許文献７） K. Kikuchi, "Effect of 1/f-type FM noise on semiconductor-laser linewidth residual in high-power limit," IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. 25, No. 4, pp. 684-688, 1989.
（非特許文献８） J. Gamet and G. Pandraud, "C- and L-band planar delay interferometer for DPSK decoders," IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 17, No. 6, pp. 1217-1219, 2005.
（非特許文献９） K. Voigt et al., "Performance of 40-Gb/s DPSK demodulator in SOI-technology," IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 20, No. 8, pp. 614-616, 2008.
（非特許文献１０） T. Kominato at al., "Ring resonators composed of GeO2-doped silica waveguides," IEEE Journal of Lightwave Technology, Vol. 10, No. 12, pp. 1781-1788, 1992.
（非特許文献１１） S. Suzuki et al., "Integrated-optic double-ring resonators with a wide free spectral range of 100 GHz," IEEE Journal of Lightwave Technology, Vol. 13, No. 8, pp. 1766-1771, 1995.
（非特許文献１２） W. Bogaerts et al., "Silicon microring resonators," Laser and Photonics Reviews, Vol. 6, No. 1, pp. 47-73, 2012.
（非特許文献１３） P.M. Krummrich, E.-D. Schmidt, W. Weiershausen, and A. Mattheus, "Field trial results on statistics of fast polarization changes in long haul WDM transmission systems," OFC2005, paper OThT6, March 2005.
（非特許文献１４） M. Boroditsky, M. Brodsky, N.J. Frigo, P. Magill, and H. Rosenfeldt, "Polarization dynamics in installed fiberoptic systems," 2005 IEEE LEOS Annual Meeting, paper TuCC1, October 2005.
（非特許文献１５） R. Ulrich and A. Simon, "Polarization optics of twisted single-mode fibers," Applied Optics, Vol. 18, No. 13, pp. 2241-2251, July 1979.

一般的開示

本発明の第１の態様においては、検出装置が提供される。上記の検出装置は、例えば、光伝送路を伝搬した信号光の偏波変動を検出するために用いられる。上記の検出装置は、例えば、１以上の時点のそれぞれにおける、評価対象となる入力光の差動位相を示す情報を取得する差動位相情報取得部を備える。上記の検出装置は、例えば、１以上の時点の少なくとも一部における差動位相が予め定められた条件を満たすか否かを判定する判定部を備える。

上記の検出装置において、予め定められた条件は、例えば、１以上の時点の少なくとも１つにおける差動位相の大きさが、予め定められた第１閾値に等しい若しくは第１閾値よりも大きいという第１条件を含む。上記の検出装置において、予め定められた条件は、例えば、１以上の時点の少なくとも一部であって、予め定められた長さを有する期間である評価期間に含まれる複数の時点のうち、当該時点における差動位相の大きさが第１閾値に等しい若しくは第１閾値よりも大きな時点の個数が、予め定められた第２閾値に等しい若しくは第２閾値よりも大きいという第２条件を含む。上記の検出装置において、予め定められた条件は、例えば、評価期間に含まれる複数の時点の個数に対する、複数の時点のうち当該時点における差動位相の大きさが第１閾値に等しい若しくは第１閾値よりも大きな時点の個数の割合が、予め定められた第３閾値に等しい又は第３閾値よりも大きいという第３条件を含む。上記の検出装置において、予め定められた条件は、例えば、１以上の時点のそれぞれにおける差動位相の大きさから導出される、ポアンカレ球上の軌跡の変動周波数における移動角度が、予め定められた第４閾値に等しい若しくは第４閾値よりも大きいという第４条件を含む。上記の検出装置において、予め定められた条件は、例えば、ポアンカレ球上の軌跡の変動周波数における移動角速度が、予め定められた第５閾値に等しい若しくは第５閾値よりも大きいという第５条件を含む。上記の検出装置において、予め定められた条件は、例えば、上記の第１条件、第２条件、第３条件、第４条件及び第５条件の少なくとも２つの組み合わせを含む。

上記の何れかの検出装置は、１以上の時点の少なくとも一部における差動位相が予め定められた条件を満たすと判定された場合に、信号光に偏波変動が発生したことを示す情報を出力する出力部を備えてよい。上記の何れかの検出装置において、差動位相は、１以上の時点のうち時間的に隣接する２つの時点における入力光の位相の差を表してよい。１以上の時点の時間間隔は、略一定であってよい。

上記の何れかの検出装置において、信号光は、情報信号の伝送に用いられる第１波長の光と、偏波変動の検出に用いられる第２波長の光とを含んでよい。第１波長の値は、第２波長の値とは異なってよい。入力光は、第２波長の光であってよい。上記の何れかの検出装置は、信号光から第２波長の光を分波する分波部を備えてよい。

上記の何れかの検出装置において、差動位相情報取得部は、入力光が入力される遅延干渉部を有してよい。差動位相情報取得部は、遅延干渉部の出力光を電気信号に変換する光電変換部を有してよい。差動位相情報取得部は、光電変換部の出力した電気信号が入力され、入力電圧の波形が時間積分された電圧を出力する積分部を有してよい。

上記の何れかの検出装置において、遅延干渉部は、入力光を第１入力光及び第２入力光に分岐してよい。遅延干渉部は、第１光路を通過した第１入力光と、第２光路を通過した第２入力光と合波干渉させてよい。遅延干渉部は、第１光路を通過した第１入力光及び第２光路を通過した第２入力光の遅延時間差τと、入力光の周波数ｆとが、下記の数式１の関係を満足するように設定されていてよい。
（数式１）
２πｆτ＝２ｎπ＋π／２ （ただし、ｎは整数である。）

本発明の第２の態様においては、光受信装置が提供される。上記の光受信装置は、例えば、上記の第１の態様に係る何れかの検出装置を備える。上記の光受信装置は、例えば、信号光により伝送される受信信号を復調し、情報信号を生成する復調部を備える。

本発明の第３の態様においては、光通信システムが提供される。上記の光受信装置は、例えば、信号光を送信する光送信装置を備える。上記の光受信装置は、例えば、上記の第２の態様に係る何れかの光受信装置を備える。

本発明の第４の態様においては、検出方法が提供される。上記の検出方法は、例えば、光伝送路を伝搬した信号光の偏波変動を検出するために用いられる。上記の検出方法は、コンピュータにより実行されてよい。

上記の検出方法は、例えば、１以上の時点のそれぞれにおける、評価対象となる入力光の差動位相を示す情報を取得する差動位相情報取得段階を有する。上記の検出方法は、例えば、１以上の時点の少なくとも一部における差動位相が、予め定められた条件を満たすか否かを判定する判定段階を有する。

上記の検出方法において、予め定められた条件は、例えば、１以上の時点の少なくとも１つにおける差動位相の大きさが、予め定められた第１閾値に等しい若しくは第１閾値よりも大きいという第１条件を含む。上記の検出方法において、予め定められた条件は、例えば、１以上の時点の少なくとも一部であって、予め定められた長さを有する期間である評価期間に含まれる複数の時点のうち、当該時点における差動位相の大きさが第１閾値に等しい若しくは第１閾値よりも大きな時点の個数が、予め定められた第２閾値に等しい若しくは第２閾値よりも大きいという第２条件を含む。上記の検出方法において、予め定められた条件は、例えば、評価期間に含まれる複数の時点の個数に対する、複数の時点のうち当該時点における差動位相の大きさが第１閾値に等しい若しくは第１閾値よりも大きな時点の個数の割合が、予め定められた第３閾値に等しい又は第３閾値よりも大きいという第３条件を含む。上記の検出方法において、予め定められた条件は、例えば、１以上の時点のそれぞれにおける差動位相の大きさから導出される、ポアンカレ球上の軌跡の変動周波数における移動角度が、予め定められた第４閾値に等しい若しくは第４閾値よりも大きいという第４条件を含む。上記の検出方法において、予め定められた条件は、例えば、ポアンカレ球上の軌跡の変動周波数における移動角速度が、予め定められた第５閾値に等しい若しくは第５閾値よりも大きいという第５条件を含む。上記の検出方法において、予め定められた条件は、例えば、上記の第１条件、第２条件、第３条件、第４条件及び第５条件の少なくとも２つの組み合わせを含む。

本発明の５の態様においては、プログラムが提供される。上記のプログラムは、例えば、コンピュータを、上記の第１の態様に係る何れかの検出装置として機能させるためのプログラムである。上記のプログラムは、例えば、コンピュータに、上記の第４の態様に係る検出方法を実行させるためのプログラムである。上記のプログラムを格納するコンピュータ読み取り可能な記憶媒体が提供されてもよい。上記の記憶媒体は、非一時的なコンピュータ可読媒体であってよい。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

通信システム１００のシステム構成の一例を概略的に示す。 信号処理部１７０の内部構成の一例を概略的に示す。 位相雑音評価装置３２０のシステム構成の一例を概略的に示す。 光遅延干渉計３４０の内部構成の一例を概略的に示す。 光遅延干渉計５４０の内部構成の一例を概略的に示す。 光遅延干渉計６４０の内部構成の一例を概略的に示す。 信号処理部３７０の内部構成の一例を概略的に示す。 位相雑音評価装置８２０のシステム構成の一例を概略的に示す。 信号処理部８７０の内部構成の一例を概略的に示す。 光遅延干渉計１０４０の内部構成の一例を概略的に示す。 光遅延干渉計１１４０の内部構成の一例を概略的に示す。 光遅延干渉計１２４０の内部構成の一例を概略的に示す。 光遅延干渉計１３４０の内部構成の一例を概略的に示す。 バランスド光受信器１３５０の回路構成の一例を概略的に示す。 光遅延干渉計１５４０の内部構成の一例を概略的に示す。 通信システム１６００のシステム構成の一例を概略的に示す。 光信号送信装置１１０の内部構成の一例を概略的に示す。 状態監視装置１６８０の内部構成の一例を概略的に示す。 信号処理部１８７０の内部構成の一例を概略的に示す。 状態監視装置１６８０における情報処理の一例を概略的に示す。 データテーブル２１００の一例を概略的に示す。 コンピュータ３０００のシステム構成の一例を概略的に示す。 実験例１におけるストークスパラメータの測定結果を示す。 実験例１における差動位相のヒストグラムを示す。 実験例１における差動位相の時間変動を示す。 実験例１における差動位相の周波数スペクトルを示す。 比較実験例１におけるストークスパラメータの測定結果を示す。 比較実験例１における差動位相のヒストグラムを示す。 比較実験例１における差動位相の時間変動を示す。 比較実験例１における差動位相の周波数スペクトルを示す。 実験例２におけるストークスパラメータの測定結果を示す。 実験例２における差動位相のヒストグラムを示す。 実験例２における差動位相の時間変動を示す。 実験例２における差動位相の周波数スペクトルを示す。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。なお、図面において、同一または類似の部分には同一の参照番号を付して、重複する説明を省く場合がある。

光伝送システムにおいては、受信信号に、光位相雑音、偏波変動などの位相変動が生じ得る。受信信号に位相変動が生じる原因としては、非線形光学効果、光ファイバの振動、光ファイバの捩じれ、光ファイバに印加される応力の変動、レーザー線幅又はレーザーの位相揺らぎ、落雷を起因とする光電界の位相変動などが例示される。光の位相変動の状況によっては、光伝送システムに符号誤りが発生し得る。光伝送システムとしては、コヒーレント光通信方式を採用した光伝送システムが例示される。

本実施形態によれば、例えば、（ｉ）光位相雑音の有無及び／又は度合いを評価するための装置又は方法、（ｉｉ）偏波変動の有無及び／又は度合いを評価するための装置又は方法、並びに、（ｉｉｉ）光位相雑音及び偏波変動の有無及び／又は度合いを評価するための装置又は方法の一例が説明される。本実施形態によれば、光位相雑音及び偏波変動の少なくとも一方の有無、及び／又は、光位相雑音及び偏波変動の少なくとも一方の度合いを比較的精度よく評価することができる。これにより、光伝送システムの運用効率、保守効率などが向上し得る。

（Ｉ．光位相雑音の測定原理）
まず、光位相雑音の測定原理が説明される。上記の測定原理に基づく光位相雑音の測定装置及び測定方法の詳細は、図１～図１５を用いて後述される。

従来、光位相の時間ｔに対する変動を線形近似することで、光位相雑音（単に、位相雑音と称される場合がある。）が推定されていた。例えば、光伝送路を伝搬した信号光の位相が測定された場合において、Ｎ個（Ｎは、正の整数である。）の標本点（サンプルと称される場合がある。）のうちｉ番目（ｉは、１以上Ｎ以下の整数である。）の標本点における信号光の位相の測定値は、下記の式１を用いて近似される。
（式１）

例えば、最小二乗法により上記の定数ａ及びｂを予め決定しておくことで、信号光の位相の測定値から、位相雑音θ（ｉ）が推定され得る。しかしながら、実際にはレーザの周波数変動には低周波数成分の変動（１／ｆ雑音成分と称される場合がある。）が存在することから、上記の近似式１を用いて位相雑音θ（ｉ）の値を正確に推定することはできない。

非特許文献６に記載されているように、測定された受信信号の位相から、光位相の移動平均値を差し引くことで、１／ｆ雑音成分の除去された光位相雑音が導出され得る。具体的には、位相雑音θ（ｉ）は、下記の式２を用いて導出される。なお、式２において、ｍ及びｌは、整数を表す。ｌの値は、適切に設定される。
（式２）

しかしながら、位相雑音はＷｉｅｎｅｒ過程であることが知られており、位相雑音は、分散が時間ｔに比例して発散するガウス分布に従う。そのため、非特許文献６に記載されている方法によれば、時間ｔが短い場合には分散が負になってしまう、測定誤差の影響により近似曲線を正確に決定することができないなどの問題があった。

本実施形態の一例によれば、差動位相の統計分布を評価することにより、非線形位相雑音による光信号の伝送に対する影響がより正確に評価され得る。非線形位相雑音としては、（ｉ）自己位相変調現象、（ｉｉ）相互位相変調現象、（ｉｉｉ）ファイバラマン増幅器において、ポンプ光の強度雑音がカー効果を介して信号光に位相雑音を発生させる現象などが例示される。

差動位相は、標本点（サンプルと称される場合がある。）の前後の位相差を意味する。ｉ番目の標本点における差動位相φ_ｄｉｆｆ（ｉ）は、下記の式３のように表される。
（式３）

例えば、サンプリング周波数をシンボルレートと同一の値に設定し、シンボル時間と同一の時間間隔で差動位相を測定することで、１シンボル時間における位相雑音の分散又は標準偏差が導出される。なお、サンプリング周波数の設定は上記の実施形態に限定されない。例えば、サンプリング周波数はシンボルレート以上に設定される。この場合、適切な時間間隔に対応するサンプルを用いて差動位相を算出することで、シンボル時間と同一の時間間隔で差動位相を測定することができる。時間的に隣接するサンプル同士の時間間隔（例えば、ｉ＋１番目のサンプルと、ｉ番目のサンプルとの時間間隔である。）が、サンプル時間間隔Δｔと称される場合がある。

例えば、コヒーレントヘテロダイン検波において、位相雑音θ（ｔ）は、信号光の位相φ_Ｓ（ｔ）及び局部発振光（局発光と称される場合がある。）の位相φ_Ｌ（ｔ）を用いて、θ（ｔ）＝φ_Ｓ（ｔ）－φ_Ｌ（ｔ）として表される。光伝送路において生じる位相雑音はφ_Ｓ（ｔ）に含まれていることから、上記の式により、θ（ｔ）も、光伝送路において生じる位相雑音を含むことが示される。

光信号に通信のための変調がかけられていない場合、ｉ番目の標本点における位相成分は、下記の式４により導出される。
（式４）

一方、光信号に通信のための変調がかけられている場合、変調成分を消去することで、ｉ番目の標本点における位相成分が算出される。例えば、Ｍ相位相変調の場合には、受信信号のＭ乗を算出することで変調成分が消去され得る。Ｍは、正の整数である。

例えば、ＱＰＳＫ変調が施された光信号の場合、複素数表現された受信信号Ｉ_ＱＰＳＫ（ｔ）は、下記の式５で表される。
（式５）
Ｉ_ＱＰＳＫ（ｔ）＝ｉ_{Ｉ，ＱＰＳＫ}（ｔ）＋ｊｉ_{Ｑ，ＱＰＳＫ}（ｔ）
上記の式において、ｉ_{Ｉ，ＱＰＳＫ}（ｔ）は、ＱＰＳＫ変調が施された光信号をコヒーレントヘテロダイン検波して得られたＩ信号成分に対応する出力電流を示す。ｉ_{Ｑ，ＱＰＳＫ}（ｔ）は、ＱＰＳＫ変調が施された光信号をコヒーレントヘテロダイン検波して得られたＱ信号成分に対応する出力電流を示す。

ここで、ＱＰＳＫ変調は４相位相変調方式なので、受信信号Ｉ_ＱＰＳＫ（ｔ）を４乗すると、受信信号Ｉ_ＱＰＳＫ（ｔ）の４乗の偏角と、位相雑音θ（ｔ）との間には下記の式６が成立する。
（式６）
ａｒｇ｛Ｉ_ＱＰＳＫ（ｔ）｝^４＝４（２πｆ_ｃｔ＋θ（ｔ））
上記の式において、ｆ_ｃは、信号光の角周波数ｆ_ｓと局発光の角周波数ｆ_Ｌとの差（ｆ_ｓ－ｆ_Ｌ）を表し、ビート周波数と呼ばれる。

式６の両辺を４（上記のＭに相当する。）で除算することで、下記の式７が導出される。これにより、変調成分の除去された位相雑音θ（ｔ）が導出される。
（式７）
ａｒｇ｛Ｉ_ＱＰＳＫ（ｔ）｝^４／４＝２πｆ_ｃｔ＋θ（ｔ）

式１及び式７を考慮すると、ｉ番目の標本点における差動位相φ_ｄｉｆｆ（ｉ）と、ｉ＋１番目の標本点における位相雑音θ（ｉ＋１）と、ｉ番目の標本点における位相雑音θ（ｉ）と、サンプル時間間隔Δｔとの関係は、下記の式８により表される。
（式８）

上述されたとおり、位相雑音θ（ｉ）はガウス分布に従うので、その差分である差動位相φ_ｄｉｆｆ（ｉ）もガウス分布に従う。また、θ（ｉ）の平均値は０である。従って、差動位相φ_ｄｉｆｆ（ｉ）の平均値は２πｆｃΔｔであり、さらに、信号光の位相雑音θ（ｉ）の標準偏差をσ_ｓｉｇとすると、差動位相φ_ｄｉｆｆ（ｉ）の分散σ_Ｍ ^２は２×σ_ｓｉｇ ^２となる。

したがって、差動位相φ_ｄｉｆｆ（ｉ）の測定結果の標準偏差σ_Ｍが導出されると、光伝送路を伝搬した信号光の位相雑音の標準偏差σ_ｓｉｇが、下記の式９により導出される。
（式９）
σ_ｓｉｇ＝σ_Ｍ／√２

これにより、本実施形態によれば、信号光の位相雑音がより正確に導出され得ることがわかる。例えば、本実施形態によれば、測定された受信信号の位相から光位相の移動平均値を差し引く手法のように、移動平均時間の長さに起因する不確定要素の影響が測定値に混入する可能性が著しく軽減される。

さらに、伝送影響を考慮する場合には、局発光のスペクトル線幅の影響も考慮することが望ましい。この場合、光受信装置において受信された光信号（受信信号と称される場合がある。）の位相雑音の標準偏差σ_ＲＸと、局発光のスペクトル線幅による位相雑音の標準偏差σ_ＬＯと、信号光の位相雑音の標準偏差をσ_ｓｉｇとの関係は、下記の式１０により表される。
（式１０）
σ_ＲＸ ^２＝σ_ｓｉｇ ^２＋σ_ＬＯ ^２

上述されたとおり、信号光の位相雑音の標準偏差σ_ｓｉｇは、信号光の差動位相φ_ｄｉｆｆ（ｉ）の測定結果の標準偏差σ_Ｍを用いて導出される。局発光のスペクトル線幅による位相雑音の標準偏差σ_ＬＯは、信号光の位相雑音の標準偏差σ_ｓｉｇと同様の手順により、局発光の差動位相の測定結果の標準偏差σ_ＭＬを用いて、下記の式１１により導出される。
（式１１）
σ_ＬＯ＝σ_ＭＬ／√２

これにより、式９～式１１を用いて、受信信号の位相雑音の標準偏差σ_ＲＸが導出される。受信信号の位相雑音の標準偏差σ_ＲＸは、伝送影響の評価、監視などの用途に用いられる。

（差動位相の測定方法）
一実施形態において、Ｎ個の標本点のそれぞれにおける差動位相φ_ｄｉｆｆ（ｉ）は、測定対象となる光（対象光と称される場合がある。）が電気信号に変換された後、当該電気信号が標本化及び量子化されて得られたデジタルデータの信号処理により導出される。例えば、シンボル時間と同一又は略同一の時間間隔で、対象光の位相の時系列データが生成される。時系列データにおいて時間的に隣接する２つのデータの差を算出することで差動位相φ_ｄｉｆｆ（ｉ）が導出される。

他の実施形態において、まず、対象光が、第１の光と、第２の光とに分岐される。次に、第１の光と、第２の光と遅延時間差τが調整される。具体的には、遅延時間差τが２πｆτ＝２ｎπ＋π／２となるように調整される。ここで、ｆは、対象光の周波数であり、ｎは正の整数である。次に、遅延時間差τが調整された第１の光及び第２の光が合波干渉される。その後、合波された光を光電変換し、標本化及び量子化することで、差動位相φ_ｄｉｆｆ（ｉ）が導出される。

以上のとおり、差動位相は、比較的簡単な手順により導出される。また、差動位相の分散又は標準偏差も比較的簡単な演算処理により導出される。そのため、本実施形態によれば、計算機の負荷が軽減され得る。

（信号光の位相雑音の評価例）
実際の通信に使用される信号光の位相雑音が評価される場合、光信号は、変調によるスペクトル成分を有する。そのため、変調成分が測定結果に混入して、光位相雑音の測定に影響を与えることもあり得る。

そこで、一実施形態において、通信システム１００は、例えば、通信システム１００の構築後のコミッショニングテストにおいて、光信号受信装置１２０を用いて位相雑音を評価する。他の実施形態において、通信システム１００は、通信システム１００の運用期間中に、位相雑音を測定するための専用の波長を設け、当該波長の光の位相雑音を常時測定する。 例えば、デジタルデータの信号処理により差動位相が導出される実施形態において、上記の波長の光のＩ成分及びＱ成分の差動位相が測定されることにより、位相雑音が評価される。

（ＩＩ．偏波変動に起因する位相変動の検出原理）
次に、偏波変動に起因する位相変動の検出原理が説明される。上記の検出原理に基づく偏波変動の検出装置及び検出方法の詳細は、図１６～図３４を用いて後述される。

本発明者らは、上述された差動位相（特に、光遅延干渉計を用いて測定される差動位相である。）には、光位相雑音以外に、偏波変動に起因する位相変動が含まれ得ることを見出した。例えば、上述されたコヒーレント光通信方式においては、ＨＥ１１ｘ及びＨＥ１１ｙの２つの直交偏波モードにそれぞれ独立のデータ信号を載せることで、伝送される情報量を増加させることができる。上記の通信方式においては、光ファイバの伝送過程で両モードに結合が生じることから、受信器側では、受信信号を元の直交偏波モードに分離するための高速なデジタル信号処理が行われる。

従来、偏波変動は、上記の受信器側での信号処理の速度と比較して十分にゆっくりであると考えられてきた。しかしながら、近年の研究により、１０ｋＨｚ程度以上の高速な偏波変動の発生し得ることが示されている。このような高速な偏波変動は、上述された光位相雑音と同様、光の位相変動を伴う。そのため、偏波変動の状況によっては、光伝送システムにおいて符号誤りが発生し得る。

光伝送システムにおいて、比較的高速な偏波変動が生じる状況としては、（ｉ）光ファイバに変動する側方応力が印加されるなどして、光ファイバの複屈折が変動する場合、（ｉｉ）光ファイバに急激な捩れが生じるなどして、偏波面が高速に回転する場合などが想定される。そのため、多くの場合において、偏波変動に基づく位相変動は、突発的に発生する。

上述された光位相雑音の測定原理においては、信号光の位相雑音の導出過程において統計処理が施される。そのため、突発的な位相変動は、信号光の位相雑音の測定結果に反映されにくい。そこで、標準偏差のような統計量を把握するだけではなく、実時間における測定結果に基づいて突発的な偏波変動に起因する位相変動を検出することで、光伝送システム及び／又は光信号の状態をより正確に評価することができる。

ｚ方向に伝播する信号光の直交偏波モードをＥ_ｘ(ｔ)及びＥ_ｙ(ｔ)とし、ｘ方向及びｙ方向の単位ベクトルをそれぞれｋ_ｘ及びｋ_ｙとすると、光伝送路を伝搬して受信された光の電界（受信光電界と称される場合がある。）Ｅ(ｔ)は、下記の式Ｂ－１により表される。
（式Ｂ－１）
E(t) = [ E_ｘ(t)cos{2πft+φ_n(t)}ｋ_ｘ
＋E_y(t)cos{2πft+φ_n(t)+δ(t)}ｋ_ｙ ]

式Ｂ－１において、δ(ｔ)は、Ｅ_ｘ(ｔ)及びＥ_ｙ(ｔ)の位相差を表す。φ_ｎ(ｔ)は、光位相雑音を表す。ｆは、信号光の周波数を表す。Ｅ(t)、ｋ_ｘ及びｋ_ｙはベクトルである。

光遅延干渉計に偏光依存性がないと仮定した場合、光遅延干渉計に接続された光受信器の出力電流ｉは、下記の式Ｂ－２により表される。
（式Ｂ－２）
ｉ = R{E(ｔ)+E(ｔ-τ) }・ {E(ｔ)+E(ｔ-τ) }

式Ｂ－２において、τは、光遅延干渉計の２つの経路の遅延時間差を表す。Ｒは、光受信器の感度を表す。・は、内積を示す。

光受信器は光の周波数には応答しないことを考慮し、式Ｂ－２の直流成分を無視すると、光受信器から出力される受信電流ｉは、下記の式Ｂ－３により表される。
（式Ｂ－３）

式Ｂ－３において、遅延時間差τが２πｆτ＝２ｎπ＋π／２となるように調整された場合（ｎは、正の整数である）、上記の受信電流ｉは、下記の式Ｂ－４により表される。
（式Ｂ－４）

信号光として半導体レーザ出力光が用いられる場合、半導体レーザ出力光の性質から、信号光のＡＭ雑音は十分に小さい。この場合、上記の受信電流ｉは、下記の式Ｂ－５により表される。
（式Ｂ－５）

ここで、τが十分に短い場合、｜φ_n(ｔ)－φ_n(ｔ－τ)｜≪１、及び、｜δ(ｔ)－δ(ｔ－τ)｜≪１と仮定することができる。例えば、τが１シンボル時間である場合、｜φ_n(ｔ)－φ_n(ｔ－τ)｜≪１、及び、｜δ(ｔ)－δ(ｔ－τ)｜≪１と仮定することができる。この場合、上記の受信電流ｉは、下記の式Ｂ－６により近似される。
（式Ｂ－６）

式Ｂ－６に示されるとおり、上記の受信電流ｉは、光伝送路を伝搬した信号光の位相雑音に起因する項に加えて、下記の式Ｂ－７により表される偏波変動に起因する項ｉ_ｐｏｌを含む。
（式Ｂ－７）
ｉ_ｐｏｌ = －RE_ｙ ^２(ｔ) sin {δ(ｔ)-δ(ｔ-τ)}

式Ｂ－７によれば、位相雑音に加えて、偏波変動に起因する変動が付加されたものが、上記の受信電流ｉとして観測される。つまり、上記の受信電流ｉの実時間における測定結果に基づいて、突発的な偏波変動に起因する位相変動が検出され得る。このように、本発明者は、遅延時間差τが２πｆτ＝２ｎπ＋π／２（ｎは、正の整数である。）となるように調整された光遅延干渉計に接続された光受信器の出力電流ｉを観察することで、信号光に突発的な偏波変動が発生した場合に、当該偏波変動の発生を検出し得ることを見出した。

（Ａ．δ（ｔ）が微小に変動する場合）
上述されたとおり、式Ｂ－６において、τは十分に短い時間であり、δ（ｔ）及びδ（ｔ－τ）の差の絶対値は１よりも十分に小さい。このとき、偏波変動に起因する項ｉ_ｐｏｌは、下記の式Ｂ－８により近似される。
（式Ｂ－８）

ここで、実際の装置において、光遅延干渉計に接続された光受信器の出力電流ｉが測定される場合、上記の出力電流ｉは、例えば、光受信器に続く増幅器によって増幅される。このとき、増幅器の有する低域通過フィルタ特性によって、式Ｂ－８で表されるｉ_ｐｏｌが時間ｔに対して積分される。理想的な積分が行われた場合、増幅器の出力電流ｉ_{ｐｏｌ＿ＬＰＦ}は、下記の式Ｂ－９により表される。増幅器は、積分回路の一例であってよい。
（式Ｂ－９）
ｉ_{ｐｏｌ＿ＬＰＦ} = －ＲＥ_ｙ ^２(ｔ) δ(ｔ)

式Ｂ－９は、上記の低域通過フィルタが積分回路として動作する範囲において成立する。つまり、式Ｂ－９は、低域通過フィルタのカットオフ周波数以上の周波数に対して成立する。この場合において、下記の式Ｂ－１０及びＢ－１１で定義される直交偏波信号の電力比α（０≦α≦１）を用いて、式Ｂ－９においてＲの寄与を規格化すると、規格化された増幅器の出力電流ｉ_{ｐｏｌ＿ＬＰＦ＿ｎｏｒｍ}は、下記の式Ｂ－１２により表される。これにより、光遅延干渉計を用いることで、δ（ｔ）を直接的に測定することができる。
（式Ｂ－１０）
Ｅｘ^２(ｔ) ＝ αＥ^２
（式Ｂ－１１）
Ｅｙ^２(ｔ) ＝ (１－α) Ｅ^２
（式Ｂ－１２）

なお、式Ｂ－６の位相雑音に起因する項は確率過程であることから、当該位相雑音に起因する項は位相連続ではない。そのため、増幅器における積分効果は、位相雑音に起因する項には作用しない。その結果、式Ｂ－６の位相雑音に起因する項は、増幅器から、式Ｂ－６のままで出力される。

式Ｂ－６に示されるとおり、位相雑音に起因する項（位相雑音成分と称される場合がある。）と、偏波変動に起因する項（偏波変動成分と称される場合がある。）とが混ざった状態で、上記の受信電流ｉが測定されることから、位相雑音成分の測定は、偏波変動成分が小さい期間に実施されることが好ましい。そこで、例えば、偏波変動の発生が検出された場合に警報を出力したり、受信電流ｉの測定データに偏波変動が検出されたことを示すフラグを付与したり、偏波変動が検出された時刻を記録したりすることで、位相雑音の測定及び／又は解析が効果的に実施され得る。

（Ｂ．δ（ｔ）が大きく変動する場合）
この場合、δ（ｔ）及びδ（ｔ－τ）の差の絶対値が１よりも十分に小さいという条件が必ずしも成立しない。そのため、上述された式Ｂ－１２が必ずしも成立しない。しかしながら、このような場合であっても、式Ｂ－７は成立する。そのため、光遅延干渉計に接続された光受信器の出力電流ｉが、例えば、光受信器に続く増幅器によって増幅される場合、δ（ｔ）はｓｉｎ関数の制約を受けながら積分される。

ここで、δ（ｔ）は－π／２≦δ（ｔ）≦π／２の間で変動するので、光遅延干渉計による測定結果（式Ｂ－７で表されるｉ_ｐｏｌの値である）におけるｓｉｎ｛δ（ｔ）－δ（ｔ－τ）｝の値は、当該δ（ｔ）の変動に対して、最大で、－１≦ｓｉｎ｛δ（ｔ）－δ（ｔ－τ）｝≦１の間で変動する。また、式Ｂ－７で表されるｉ_ｐｏｌの測定結果をフーリエ変換した場合のスペクトル成分は、変動の振幅値となる。

（ポアンカレ球上の軌跡）
ストークスパラメータＳ_０、Ｓ_１、Ｓ_２及びＳ_３を用いて表されるポアンカレ球上の点Ｐ（Ｓ_１、Ｓ_２、Ｓ_３）が、光の偏波状態を表すことが知られている。Ｅ_ｘ(ｔ)及びＥ_ｙ(ｔ)と、δ(ｔ)と、ストークスパラメータＳ_０、Ｓ_１、Ｓ_２及びＳ_３との関係は、下記の式Ｂ－１３、Ｂ－１４、Ｂ－１５及びＢ－１６により表される。
（式Ｂ－１３）

（式Ｂ－１４）

（式Ｂ－１５）

（式Ｂ－１６）

式Ｂ－１３、Ｂ－１４、Ｂ－１５及びＢ－１６において、χは、楕円率を示す。ψは、楕円偏光の方位を示す。式Ｂ－１３、Ｂ－１４、Ｂ－１５及びＢ－１６は、直角座標（Ｓ_１、Ｓ_２、Ｓ_３）と、極座標（Ｓ_０、２χ、２ψ）との関係を示す。

直角座標（Ｓ_１、Ｓ_２、Ｓ_３）における半径Ｓ_０の球はポアンカレ球と称され、ポアンカレ球の経度が方位ψの２倍を表し、ポアンカレ球の緯度が楕円率χの２倍を示す。例えば、直角座標の原点Ｏ（０、０、０）、ポアンカレ球上の点Ｕ（Ｓ_１、Ｓ_２、０）、ポアンカレ球上の点Ｑ（Ｓ_１、０、０）により形成されるＵＯＱの角度は、２ψである。同様に、直角座標の原点Ｏ（０、０、０）、ポアンカレ球上の点Ｕ（Ｓ_１、Ｓ_２、０）、ポアンカレ球上の点Ｐ（Ｓ_１、Ｓ_２、Ｓ_３）により形成されるＰＯＱの角度は、２χである。

ここで、式Ｂ－１５及びＢ－１６に示されるとおり、ポアンカレ球上の点Ｐ（Ｓ_１、Ｓ_２、Ｓ_３）は、δ（ｔ）の変動に伴って、点Ｑ（Ｓ_１、０、０）を中心とする円周Ｒの上を移動する。そこで、δ（ｔ）の変動に伴って、ポアンカレ球上の点Ｐが、円周Ｒ上の点Ｐ'まで微小に移動した場合を考える。点Ｐ、原点Ｏ及び点Ｐ'により形成されるＰＯＰ'の角度をｄθとし、δ（ｔ）の微小偏移をｄδとすると、ｄθ及びｄδの関係は、下記の式Ｂ－１７により表される。なお、ｄδは、点Ｐ、点Ｑ及び点Ｐ'により形成されるＰＱＰ'の角度を表す。
（式Ｂ－１７）

上述されたとおり、光遅延干渉計に接続された光受信器の出力電流ｉを測定することで、式Ｂ－８により近似される位相変動量が観察される。上記の位相変動量を、上述されたｄθに変換した結果をｄθ_ＤＬとすると、ｄθ_ＤＬは、上述された電力比αを用いて、下記の式Ｂ－１８のように表される。
（式Ｂ－１８）

従って、光遅延干渉計を用いた方法によれば、測定されるポアンカレ球上の位相変動量は、ポアンカレ球上の移動角度に対してｃ（ｔ）倍になる。ｃ（ｔ）は、下記のＢ－１９で表される。
（式Ｂ－１９）

ｃ（ｔ）及び上述されたαの関係は、下記の式Ｂ－２０で表される。この場合において、αは、０超１未満であってよい。なお、αが０又は１の場合には、ＨＥ１１ｘ又はＨＥ１１ｙに電界が集中しており、完全な直線偏波となる。そのため、αが０又は１の場合には、偏波変動という概念を考慮する必要がない。
（式Ｂ－２０）

以上のとおり、本原理によれば、光遅延干渉計により測定される位相変動振幅幅は、ポアンカレ球上の軌跡の移動角度（すなわち、位相変化量である。）の凡その値を表す。上記の位相変動振幅幅は、光受信器出力電流のフーリエ変換結果のうち，ピークを与える周波数成分の振幅値として得られる。

（通信システム１００の概要）
図１は、通信システム１００のシステム構成の一例を概略的に示す。本実施形態においては、光信号送信装置１１０が出力した信号光が、光伝送路１０を伝搬して光信号受信装置１２０に到達することで、情報信号が伝達される場合を例として、通信システム１００の詳細が説明される。

本実施形態において、光伝送路１０は、光を伝送する。光伝送路１０としては、光ファイバが例示される。

本実施形態において、通信システム１００は、光信号送信装置１１０と、光信号受信装置１２０とを備える。本実施形態において、光信号受信装置１２０は、局部発振器１３０と、光９０度ハイブリッド１４０と、光受信器１５２と、光受信器１５４と、ＡＤ変換器１６２と、ＡＤ変換器１６４と、信号処理部１７０とを備える。

本実施形態において、光信号送信装置１１０は、光信号を生成する。光信号送信装置１１０は、例えば、送信されるべき情報信号を用いて光搬送波を変調することにより、偏波多重された光信号を生成する。光信号は、シンボル時系列が重畳された信号であってよい。光信号送信装置１１０は、光信号を構成する光（信号光と称される場合がある）を出力する。信号光は、光伝送路１０を介して光信号受信装置１２０に送信される。

本実施形態において、光信号受信装置１２０は、光伝送路１０を伝播した信号光を受け取る。光信号受信装置１２０は、受信された光信号を復調し、情報信号を生成する。

信号光が光伝送路１０を伝搬する間に、信号光は各種の線形効果及び非線形効果を受ける。信号光が非線形効果を受けると、信号光の位相が影響を受ける。そのため、光伝送路１０を伝搬した信号光には、位相雑音成分が含まれる。本実施形態において、光信号受信装置１２０は、信号光の位相雑音を評価するための指標を導出する。これにより、光信号受信装置１２０は、光伝送路１０を伝播した信号光の位相雑音を評価することができる。上記の指標は、信号光の位相雑音の度合いを示す指標であってよい。上述されたとおり、本実施形態によれば、信号光の差動位相のばらつきの度合いが、上記の指標として採用される。ばらつきの度合いを示す指標としては、分散又は標準偏差が例示される。

本実施形態において、局部発振器１３０は、局部発振光（上述されたとおり、局発光と称される場合がある。）を出力する。局部発振器１３０が出力した局発光は、光９０度ハイブリッド１４０に入力される。

本実施形態において、光９０度ハイブリッド１４０は、光伝送路１０を伝搬した信号光を、局部発振器１３０からの局発光と干渉させて、当該信号光により伝送される受信信号が複数の信号成分に分離された複数の光信号を出力する。本実施形態において、光９０度ハイブリッド１４０は、信号光及び局発光を混合して、位相が９０度異なる２つの光信号を出力する。上記の２つの信号は、それぞれ、Ｉ信号及びＱ信号と称される場合がある。

本実施形態において、光受信器１５２は、光信号を電気信号に変換する。光受信器１５２は、信号光により伝送される受信信号のＩ信号を、電気信号に変換する。これにより、Ｉ信号が光信号から電気信号に変換される。光受信器１５２は、Ｉ信号に対応する電気信号をＡＤ変換器１６２に出力する。

本実施形態において、光受信器１５４は、光信号を電気信号に変換する。光受信器１５４は、信号光により伝送される受信信号のＱ信号を、電気信号に変換する。これにより、Ｑ信号が光信号から電気信号に変換される。光受信器１５４は、Ｑ信号に対応する電気信号をＡＤ変換器１６４に出力する。

本実施形態において、ＡＤ変換器１６２は、電気信号を、アナログ信号からデジタル信号に変換する。ＡＤ変換器１６２は、Ｉ信号に対応する電気信号をデジタル信号に変換する。ＡＤ変換器１６２は、位相雑音の評価指標を導出するための測定期間（評価期間と称される場合がある。）の複数の時点のそれぞれに対応する複数のデジタル信号（標本化されたＩ信号と称される場合がある。）を、信号処理部１７０に出力する。複数の時点の時間間隔は、略一定であってよい。

ＡＤ変換器１６２のサンプリングレートは、受信信号のシンボルレート以上であってよい。これにより、サンプル時間間隔がシンボル時間の長さ以下に設定される。ＡＤ変換器１６２のサンプリングレートは、受信信号のシンボルレートと同一であってよい。これにより、サンプル時間間隔がシンボル時間の長さに設定される。

本実施形態において、ＡＤ変換器１６４は、電気信号を、アナログ信号からデジタル信号に変換する。ＡＤ変換器１６４は、Ｑ信号に対応する電気信号をデジタル信号に変換する。ＡＤ変換器１６４は、評価期間の複数の時点のそれぞれに対応する複数のデジタル信号（標本化されたＱ信号と称される場合がある。）を、信号処理部１７０に出力する。複数の時点の時間間隔は、略一定であってよい。

ＡＤ変換器１６４のサンプリングレートは、受信信号のシンボルレート以上であってよい。これにより、サンプル時間間隔がシンボル時間の長さ以下に設定される。ＡＤ変換器１６４のサンプリングレートは、受信信号のシンボルレートと同一であってよい。これにより、サンプル時間間隔がシンボル時間の長さに設定される。

本実施形態において、信号処理部１７０は、信号光により伝送される受信信号を復調し、情報信号を生成する。また、本実施形態において、信号処理部１７０は、光伝送路１０を伝搬した信号光の位相雑音を評価する。信号処理部１７０は、光伝送路１０を伝搬した信号光の位相雑音を監視してもよい。信号処理部１７０の詳細は後述される。

（通信システム１００の各部の具体的な構成）
通信システム１００の各部は、ハードウエアにより実現されてもよく、ソフトウエアにより実現されてもよく、ハードウエア及びソフトウエアにより実現されてもよい。通信システム１００の各部は、その少なくとも一部が、アナログ回路により実現されてもよく、デジタル回路により実現されてもよい。通信システム１００の各部は、その少なくとも一部が、単一のサーバによって実現されてもよく、複数のサーバによって実現されてもよい。通信システム１００の各部は、その少なくとも一部が、仮想マシン上又はクラウドシステム上で実現されてもよい。通信システム１００の各部は、その少なくとも一部が、パーソナルコンピュータ又は携帯端末によって実現されてもよい。携帯端末としては、携帯電話、スマートフォン、ＰＤＡ、タブレット、ノートブック・コンピュータ又はラップトップ・コンピュータ、ウエアラブル・コンピュータなどが例示される。通信システム１００の各部は、ブロックチェーンなどの分散型台帳技術又は分散型ネットワークを利用して、情報を格納してもよい。

通信システム１００を構成する構成要素の少なくとも一部がソフトウエアにより実現される場合、当該ソフトウエアにより実現される構成要素は、一般的な構成の情報処理装置において、当該構成要素に関する動作を規定したプログラムを起動することにより実現されてよい。上記の情報処理装置は、例えば、（ｉ）ＣＰＵ、ＧＰＵなどのプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信インタフェースなどを有するデータ処理装置と、（ｉｉ）キーボード、タッチパネル、カメラ、マイク、各種センサ、ＧＰＳ受信器などの入力装置と、（ｉｉｉ）表示装置、スピーカ、振動装置などの出力装置と、（ｉｖ）メモリ、ＨＤＤなどの記憶装置（外部記憶装置を含む。）とを備える。

上記の情報処理装置において、上記のデータ処理装置又は記憶装置は、プログラムを格納してよい。上記のプログラムは、非一時的なコンピュータ可読記録媒体に格納されてよい。上記のプログラムは、プロセッサによって実行されることにより、上記の情報処理装置に、当該プログラムによって規定された動作を実行させる。

プログラムは、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、メモリ、ハードディスクなどのコンピュータ読み取り可能な媒体に記憶されていてもよく、ネットワークに接続された記憶装置に記憶されていてもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な媒体又はネットワークに接続された記憶装置から、通信システム１００の少なくとも一部を構成するコンピュータにインストールされてよい。プログラムが実行されることにより、コンピュータが、通信システム１００の各部の少なくとも一部として機能してもよい。

コンピュータを通信システム１００の各部の少なくとも一部として機能させるプログラムは、通信システム１００の各部の動作を規定したモジュールを備えてよい。これらのプログラム又はモジュールは、データ処理装置、入力装置、出力装置、記憶装置等に働きかけて、コンピュータを通信システム１００の各部として機能させたり、コンピュータに通信システム１００の各部における情報処理方法を実行させたりする。

プログラムに記述された情報処理は、当該プログラムがコンピュータに読込まれることにより、当該プログラムに関連するソフトウエアと、通信システム１００の各種のハードウエア資源とが協働した具体的手段として機能する。そして、上記の具体的手段が、本実施形態におけるコンピュータの使用目的に応じた情報の演算又は加工を実現することにより、当該使用目的に応じた通信システム１００が構築される。

上記のプログラムは、コンピュータを、光信号受信装置１２０又はその一部として機能させるためのプログラムであってよい。上記のプログラムは、コンピュータに、光信号受信装置１２０又はその一部における情報処理方法を実行させるためのプログラムであってもよい。光信号受信装置１２０の一部としては、ＡＤ変換器１６２、ＡＤ変換器１６４、信号処理部１７０などが例示される。

一実施形態において、上記の情報処理方法は、光伝送路を伝搬した信号光の位相雑音を評価する評価方法であってよい。上記の評価方法は、例えば、評価期間に含まれる複数の時点のそれぞれにおける入力光の差動位相を示す情報を取得する差動位相情報取得段階を有する。上記の評価方法において、複数の時点のそれぞれにおける差動位相のばらつきの度合いを、位相雑音を評価するための指標として導出する指標導出段階を有する。上記の評価方法において、差動位相は、例えば、複数の時点のうち時間的に隣接する２つの時点における入力光の位相の差を表す。上記の評価方法において、複数の時点の時間間隔は、例えば、略一定である。複数の時点の時間間隔は、例えば、入力光により伝送される信号のシンボル時間の長さ以下である。

通信システム１００は、光通信システムの一例であってよい。光信号送信装置１１０は、光送信器の一例であってよい。光信号受信装置１２０は、評価装置又は光受信器の一例であってよい。局部発振器１３０は、局所光源の一例であってよい。光受信器１５２は、光光電変換部の一例であってよい。光受信器１５４は、光電変換部の一例であってよい。ＡＤ変換器１６２は、アナログーデジタル変換部の一例であってよい。ＡＤ変換器１６４は、アナログーデジタル変換部の一例であってよい。信号処理部１７０は、評価装置の一例であってよい。Ｉ信号は、Ｉ信号成分の光信号の一例であってよい。標本化されたＩ信号は、第１デジタル信号の一例であってよい。Ｑ信号は、Ｑ信号成分の光信号の一例であってよい。標本化されたＱ信号は、第２デジタル信号の一例であってよい。対象光は、入力光の一例であってよい。各種の光信号を構成する光は、入力光の一例であってよい。

図２は、信号処理部１７０の内部構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、信号処理部１７０は、デジタル信号処理回路２１０と、復号回路２２０と、振幅雑音評価部２３０と、位相雑音評価部２４０とを備える。本実施形態において、位相雑音評価部２４０は、差動位相信号生成部２４２と、ヒストグラム生成部２４４と、標準偏差算出部２４６とを備える。

本実施形態において、デジタル信号処理回路２１０は、ＡＤ変換器１６２から、標本化されたＩ信号を受信する。デジタル信号処理回路２１０は、ＡＤ変換器１６４から、標本化されたＱ信号を受信する。デジタル信号処理回路２１０は、Ｉ信号及びＱ信号を用いて、受信信号を復調したり、補償したりするための各種のデジタル信号処理を実行する。本実施形態において、復号回路２２０は、誤り訂正処理、復号処理などを実行する。これにより、受信信号から情報信号が取り出される。

本実施形態において、振幅雑音評価部２３０は、光伝送路１０を伝搬した信号光の振幅雑音を評価する。振幅雑音評価部２３０は、光伝送路１０を伝搬した信号光の振幅雑音を評価するための各種の指標を導出する。上記の指標としては、光信号対雑音比などが例示される。光信号対雑音比は、標本化されたＩ信号及び標本化されたＱ信号の少なくとも一方を用いて測定される。例えば、標本化されたＩ信号を用いて信号光の光信号対雑音比が測定される場合、当該Ｉ信号が、振幅雑音評価部２３０に入力される。光信号対雑音比の測定方法は、公知の種々の手法が採用され得る。例えば、振幅雑音評価部２３０は、平均値算出部、ヒストグラム生成部、標準偏差算出部を備える。これにより、信号光の振幅雑音が測定される。

本実施形態において、位相雑音評価部２４０は、光伝送路１０を伝搬した信号光の位相雑音を評価する。位相雑音評価部２４０は、光伝送路１０を伝搬した信号光の位相雑音を評価するための各種の指標を導出する。上述されたとおり、上記の指標としては、差動位相のばらつきの度合いが例示される。ばらつきの度合いを示す指標としては、分散、標準偏差などが例示される。

なお、本実施形態においては、位相雑音評価部２４０が、測定された差動位相のばらつきの度合いを示す指標として、評価期間における差動位相の標準偏差を導出する場合を例として、位相雑音評価部２４０の一例が説明される。しかしながら、位相雑音評価部２４０は本実施形態に限定されない。他の実施形態において、位相雑音評価部２４０は、差動位相のばらつきの度合いを示す指標として、評価期間における差動位相の分散を導出してもよいことに留意されたい。

本実施形態において、差動位相信号生成部２４２は、例えば、デジタル信号処理回路２１０から、評価期間におけるＮ個（Ｎは正の整数である。）の標本点のそれぞれにおけるＩ信号のデータ及びＱ信号のデータ（入力信号と称される場合がある。）を取得する。Ｎ個の標本点のそれぞれは、評価期間に含まれる複数の時点のそれぞれに対応する。

差動位相信号生成部２４２は、Ｎ個の標本点のそれぞれにおけるＩ信号のデータ及びＱ信号のデータに基づいて、Ｎ個の標本点のそれぞれにおいて測定された信号光の位相を決定する。ｉ番目（ｉは、１以上（Ｎ－１）以下の整数である。）の標本点における信号光の位相は、例えば、上述された式４に従って決定される。

差動位相信号生成部２４２は、Ｎ個の標本点のそれぞれにおける信号光の位相の測定値に基づいて、Ｎ個の標本点のそれぞれにおける差動位相の値を算出する。ｉ番目の標本点における差動位相の値φ_ｄｉｆｆ（ｉ）は、例えば、上述された式３に従って算出される。

式３によれば、複数の時点のうち時間的に隣接する２つの時点における信号光の位相の差が算出される。差動位相信号生成部２４２は、評価期間に含まれる複数の時点のそれぞれにおける信号光の差動位相を示す情報を取得することができる。

差動位相信号生成部２４２は、変調成分を除去して、Ｎ個の標本点のそれぞれにおける差動位相を示す情報を生成してよい。差動位相信号生成部２４２は、例えば、複数の標本化されたＩ信号及びＱ信号に基づいて、受信信号に含まれる変調成分を除去する。上述されたとおり、Ｍ相位相変調の場合には、受信信号のＭ乗を算出することで変調成分が消去され得る。

本実施形態において、ヒストグラム生成部２４４は、差動位相信号生成部２４２から、（Ｎ－１）個の差動位相を示す情報（差動位相信号と称される場合がある。）を取得する。ヒストグラム生成部２４４は、（Ｎ－１）個の差動位相のヒストグラムを生成する。ヒストグラム生成部２４４は、生成されたヒストグラムを示す情報を標準偏差算出部２４６に出力する。

本実施形態において、標準偏差算出部２４６は、（Ｎ－１）個の差動位相の標準偏差を算出する。例えば、標準偏差算出部２４６は、ヒストグラム生成部２４４が生成したヒストグラムに対して、正規分布へのフィッティングを実行する。また、標準偏差算出部２４６は、上記の正規分布の標準偏差を算出する。

標準偏差算出部２４６は、算出された標準偏差を、信号光の位相雑音を評価するための指標として導出してよい。式６に示されるとおり、信号光の位相雑音の標準偏差の２乗は、差動位相の標準偏差の２乗の１／２倍として表される。標準偏差算出部２４６は、（Ｎ－１）個の差動位相の標準偏差に基づいて、式９に従って、信号光の位相雑音の標準偏差を導出してよい。

また、式７に示されるとおり、受信信号の位相雑音の標準偏差の２乗は、信号光の位相雑音の標準偏差の２乗と、局部発振光のスペクトル線幅による位相雑音の標準偏差の２乗との和の平方根として表される。標準偏差算出部２４６は、Ｎ個の差動位相の標準偏差に基づいて、式９～式１１に従って、受信信号の位相雑音の標準偏差を導出してよい。

標準偏差算出部２４６は、信号光の位相雑音を評価するための情報（評価情報と称される場合がある。）を生成してよい。信号光の位相雑音を評価するための情報としては、Ｎ個の差動位相の標準偏差、信号光の位相雑音の標準偏差、及び／又は、受信信号の位相雑音の標準偏差を示す情報が例示される。

位相雑音評価部２４０は、評価装置の一例であってよい。差動位相信号生成部２４２は、差動位相情報取得部の一例であってよい。ヒストグラム生成部２４４は、差動位相情報取得部の一例であってよい。標準偏差算出部２４６は、指標導出部の一例であってよい。

図３は、位相雑音評価装置３２０のシステム構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、位相雑音評価装置３２０は、光遅延干渉計３４０と、光受信器３５０と、ＡＤ変換器３６０と、信号処理部３７０とを備える。

図１及び図２に関連して説明された通信システム１００においては、光信号受信装置１２０が、高速なＡ／Ｄ変換及びデジタル信号処理を実行することで、評価機関における差動位相の標準偏差が算出された。本実施形態においては、光信号受信装置１２０における電気信号に対する高速演算処理が光レベルで実行される点で、図１及び図２に関連して説明された光信号受信装置１２０と相違する。

本実施形態において、位相雑音評価装置３２０は、位相雑音評価装置３２０に入力された光（入力光と称される場合がある。）の差動位相のばらつきの度合いを、入力光の位相雑音を評価するための指標として出力する。これにより、位相雑音評価装置３２０は、入力光の位相雑音を評価することができる。

上記の入力光としては、光伝送路１０を伝搬した信号光であってもよく、光９０度ハイブリッド１４０の出力光であってもよい。位相雑音評価装置３２０は、例えば、光信号受信装置１２０に取り付けられ、光伝送路１０を伝搬した信号光の一部が入力される。

実際の通信に使用される信号光においては、光信号が変調によるスペクトル成分を有する。そのため、変調成分が測定結果に混入して、光位相雑音の測定が困難になる場合がある。

そこで、一実施形態において、位相雑音評価装置３２０は、例えば、通信システム１００の構築後のコミッショニングテストにおいて位相雑音を評価するために、通信システム１００に取り付けられる。他の実施形態において、位相雑音評価装置３２０は、通信システム１００の運用期間中において、位相雑音を測定するための専用の波長を設けて、当該波長の光の位相雑音を常時測定するために、通信システム１００に取り付けられる。例えば、デジタルデータの信号処理により差動位相が導出される実施形態において、上記の波長の光のＩ成分及びＱ成分の差動位相が測定されることにより、位相雑音が評価される。

本実施形態において、光遅延干渉計３４０には、光（入力光、対象光などと称される場合がある。）が入力される。光遅延干渉計３４０は、例えば、第１光路と、第２光路とを有する。光遅延干渉計３４０は、例えば、入力光を、第１入力光及び第２入力光に分岐する。光遅延干渉計３４０は、例えば、第１光路を通過した第１入力光と、第２光路を通過した第２入力光と合波干渉させる。

本実施形態において、光遅延干渉計３４０の第１光路及び第２光路は、第１光路を通過した第１入力光及び第２光路を通過した第２入力光の遅延時間差τと、入力光の周波数ｆとが、下記の式１２の関係を満足するように設定されている。
（式１２）
２πｆτ＝２ｎπ＋π／２ （ただし、ｎは整数である。）

上記の式１２の関係が成立する場合、光遅延干渉計３４０の出力光を入力された光受信器３５０の出力電流ｉは、下記の式１３により近似される。
（式１３）
ｉ＝ＲＥ^２｛φｎ（ｔ）－φｎ（ｔ－τ）｝
上記の式１２において、Ｒは、光受信器３５０の感度である。Ｅは、第１入力光及び第２入力光の電界である。φｎ（ｔ）は、時刻ｔにおける入力光の位相雑音である。

本実施形態において、光受信器３５０は、光遅延干渉計３４０の出力光を電気信号に変換する。上述されたとおり、光受信器３５０の出力電流は、評価期間に含まれる複数の時点のそれぞれにおける入力光の差動位相を示す。これにより、光受信器３５０は、評価期間に含まれる複数の時点のそれぞれにおける入力光の差動位相を示す情報を取得することができる。上述されたとおり、差動位相は、複数の時点のうち時間的に隣接する２つの時点における入力光の位相の差を表す。

本実施形態において、ＡＤ変換器３６０は、光受信器３５０が出力した電気信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。ＡＤ変換器３６０は、評価期間に含まれる複数の時点のそれぞれにおける差動位相に対応する複数のデジタル信号を、信号処理部３７０に出力する。複数の時点の時間間隔は、略一定であってよい。

本実施形態によれば、ＡＤ変換器３６０のサンプリングレートが、信号光を標本化するＡＤ変換器１６２又はＡＤ変換器１６４のサンプリングレートと比較して、大幅に小さくなり得る。例えば、通信光のサンプルレートが１００ＧＳ／ｓである場合、ＡＤ変換器３６０のサンプルレートは，１ＧＳ／ｓ程度までに低減され得る。

上述された式１３に示されるとおり、光遅延干渉計３４０を用いた場合には、差動位相が強度に変換された値が測定される。つまり、光遅延干渉計３４０によって、差動位相雑音が振幅雑音に変換されている。また、差動位相雑音の周波数成分は、ほぼ白色雑音である。以上を考慮すると、光受信器３５０として、帯域の狭い光受信器が使用され得る。具体的には、１００ＭＨｚ程度の帯域を有する光受信器が、光受信器３５０として使用される。これにより、光受信器３５０の出力電流を標本化するＡＤ変換器３６０のサンプリングレートも低減化されうる。

本実施形態において、信号処理部３７０は、ＡＤ変換器３６０から、上述された複数のデジタル信号を受信する。信号処理部３７０は、複数の時点のそれぞれにおける差動位相のばらつきの度合いを、入力光の位相雑音を評価するための指標として導出する。上述されたとおり、ばらつきの度合いを示す指標としては、標準偏差、分散などが例示される。なお、式６に示されるとおり、入力光の位相雑音の標準偏差の２乗は、差動位相の標準偏差の２乗の１／２倍として表される。信号処理部３７０は、入力光の位相雑音の評価を示す情報（評価情報と称される場合がある。）を出力してよい。信号処理部３７０の詳細は後述される。

本実施形態においては、光信号受信装置１２０における電気信号に対する高速演算処理が光レベルで実行される。これにより、省電力化及び低コスト化が図られる。また、本実施形態において、遅延時間の逆数がＡＤ変換器におけるサンプリングレートと等価になる。そのため、サンプリングに使用される電力が節約され得る。

位相雑音評価装置３２０は、評価装置の一例であってよい。光遅延干渉計３４０は、遅延干渉部の一例であってよい。光受信器３５０は、差動位相情報取得部又は光電変換部の一例であってよい。ＡＤ変換器３６０は、差動位相情報取得部又はアナログ－デジタル変換部の一例であってよい。信号処理部３７０は、差動位相情報取得部又は指標導出部の一例であってよい。

（別実施形態の一例）
本実施形態においては、位相雑音評価装置３２０が、ＡＤ変換器３６０と、信号処理部３７０とを備える場合を例として、位相雑音評価装置３２０の一例が説明された。しかしながら、位相雑音評価装置３２０は、本実施形態に限定されない。他の実施形態において、信号処理部３７０がＡＤ変換器３６０の機能を有し、位相雑音評価装置３２０は、ＡＤ変換器３６０を備えなくてもよい。

図４は、光遅延干渉計３４０の内部構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、光遅延干渉計３４０は、半透過鏡４２２と、半透過鏡４２４と、全反射鏡４３２と、全反射鏡４３４と、光位相調整器４３６とを備える。

入力光は、半透過鏡４２２を透過する第１信号光と、半透過鏡４２２により反射される第２信号光とに分岐される。第１信号光は、半透過鏡４２４を透過して光遅延干渉計３４０から出力される。一方、第２信号光は、全反射鏡４３２、全反射鏡４３４及び半透過鏡４２４により反射された後、半透過鏡４２４を透過した第１信号光と混合されて、光遅延干渉計３４０から出力される。

本実施形態において、光遅延干渉計３４０は、第１信号光と、第２信号光とに光路差を与える。上記の光路差による遅延時間差をτとし、時間をｔとし、第１信号光の光受信器３５０への入力時の位相をφ（ｔ）とすると、第２信号光の光受信器３５０への入力時の位相はφ（ｔ－τ）となる。遅延時間差τは、上述された式８の関係を満足するように調整される。

また、本実施形態において、第２信号光の光路（上述された第２光路である。）のうち、第１信号光の光路（上述された第１光路である。）と重複しない領域には、光位相調整器４３６が配される。光位相調整器４３６は、光位相調整器４３６を通過する光の位相を調整する。例えば、光位相調整器４３６は、光位相調整器４３６に印加される電圧に応じて光位相調整器４３６を通過する光の位相を調整する。光位相調整器４３６としては、液相素子、ニオブ酸リチウム結晶などが例示される。

本実施形態によれば、第１光路及び第２光路の距離、及び／又は、光位相調整器４３６に印加される電圧が調整されることで、上記の遅延時間差τが調整される。これにより、光遅延干渉計３４０の動作点が調整され得る。遅延時間差τは、校正時に調整されてもよく、リアルタイムに調整されてもよい。

なお、他の実施形態において、光位相調整器４３６は、第１光路のうち第２光路と重複しない領域に配されてもよい。また、光遅延干渉計３４０は、光位相調整器４３６を有しなくてもよい。

図５は、光遅延干渉計５４０の内部構成の一例を概略的に示す。光遅延干渉計５４０は、光遅延干渉計３４０の他の例であり、光遅延干渉計３４０の代わりに位相雑音評価装置３２０に実装され得る。

本実施形態において、光遅延干渉計５４０は、基板５１０と、基板５１０に形成された導波路５２０及び導波路５３０とを備える。基板５１０は、シリコン基板などの半導体基板であってよい。

入力光は、分岐点で導波路５２０及び導波路５３０に分岐する。導波路５２０を伝搬した第１信号光と、導波路５３０を伝搬した第２信号光が合波された後、光遅延干渉計５４０から出力される。導波路５２０及び導波路５３０の遅延時間差τは、上述された式８の関係を満足するように調整される。

本実施形態において、導波路５２０の一部には電極５２６が配される。電極５２６に印加される電圧を調整することにより、導波路５２０を通過する光の位相が微調整される。

本実施形態によれば、導波路５２０及び導波路５３０の距離、及び／又は、電極５２６に印加される電圧が調整されることで、上記の遅延時間差τが調整される。これにより、光遅延干渉計５４０の動作点が調整され得る。遅延時間差τは、校正時に調整されてもよく、リアルタイムに調整されてもよい。

なお、他の実施形態において、電極５２６は、導波路５３０に配されてもよい。また、光遅延干渉計５４０は、電極５２６を有しなくてもよい。

図６は、光遅延干渉計６４０の内部構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、光遅延干渉計６４０は、基板６１０と、入力光が入力される導波路６２０と、導波路６２０に隣接して配されるリング共振器６３０と、リング共振器６３０の一部に配される電極６３６とを備える。基板６１０は、シリコン基板などの半導体基板であってよい。

入力端子から入射された入力光は、導波路６２０を伝搬し、リング共振器６３０に到達する。その後、入力光の一部がリング共振器６３０に導入される。リング共振器６３０の入出力特性は、リングの長さがリング媒質中の入力光の波長の整数倍となるように設定される。

リング共振器６３０が用いられることにより、光周波数に対する出力電流特定が、動作点の近傍においてより急峻となる。導波路６２０を通過した光は、光遅延干渉計６４０から出力され、光受信器３５０に入力される。リング共振器６３０中の光位相は、電極６３６に印加される電圧により調整される。これにより、光遅延干渉計６４０の動作点が調整され得る。

図７は、信号処理部３７０の内部構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、信号処理部３７０は、ヒストグラム生成部２４４と、標準偏差算出部２４６と、校正部７１０とを備える。

本実施形態において、校正部７１０は、各種の校正処理を実行する。上述されたとおり、光受信器３５０の出力電流ｉは、式１３により近似される。そこで、校正部７１０は、位相雑音が既知の信号光を用いて、位相雑音評価装置３２０の校正処理を実行する。これにより、光受信器３５０の受信感度、光受信器３５０の電気回路の雑音が校正される。

例えば、受信信号の分散から、電気回路雑音の分散を減算することで、差動位相雑音の分散が導出される。また、上記の導出法により測定されるものは、位相雑音の統計的分布に対応する強度雑音である。そこで、上記の各種の分散、当該分散から導出される標準偏差などの測定結果は、予め既知の光位相雑音を基準として校正され得る。光リング共振器が用いられた場合も同様である。

図８は、位相雑音評価装置８２０のシステム構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、位相雑音評価装置８２０は、光受信器８５０と、ＡＤ変換器８６０と、光位相制御部８８０とを備える点で、位相雑音評価装置３２０と相違する。また、本実施形態によれば、入力光が、分岐点において、光遅延干渉計３４０に入射する第１の光と、光受信器８５０に入射する第２の光とに分岐される。さらに、本実施形態において、位相雑音評価装置８２０は、信号処理部３７０の代わりに、信号処理部８７０を備える点で、位相雑音評価装置３２０と相違する。上記の相違点以外の特徴に関し、位相雑音評価装置８２０は、位相雑音評価装置３２０と同様の構成を有してよい。

本実施形態において、光受信器８５０は、入力された第２の光を電気信号に変換する。本実施形態において、ＡＤ変換器８６０は、光受信器８５０が出力した電気信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。これにより、入力光の光電力の測定値を示す情報が得られる。

本実施形態において、信号処理部８７０は、ＡＤ変換器８６０から、入力光の光電力の測定値を示す情報を取得する。信号処理部８７０は、入力光の光電力の測定値を用いて、入力光の差動位相を規格化する。また、信号処理部８７０は、規格化された差動位相を用いて、差動位相のばらつきの度合いを導出する。

本実施形態において、光位相制御部８８０は、光受信器３５０から光遅延干渉計３４０の出力光に対応する電気信号を取得する。光位相制御部８８０は、上記の電気信号に基づいて、光遅延干渉計３４０の動作点を調整する。

光位相制御部８８０は、光周波数の変動量に対する出力電流の変動量の比が予め定められた値よりも大きくなる点が、光遅延干渉計３４０の動作点となるように、光遅延干渉計３４０のの動作点を調整する。光位相制御部８８０は、光周波数の変動量に対する出力電流の変動量の比が略最大となる点が、光遅延干渉計３４０の動作点となるように、光遅延干渉計３４０の動作点を調整してもよい。

光遅延干渉計３４０の光周波数対出力電流特性は、光周波数に対して正弦波状となり、その周期は１／τとなる。そのため、上記の光周波数対出力電流特性のグラフにおいて、上記の正弦波が０とクロスする点が動作点として設定された場合、光周波数の変動量に対する出力電流の変動量の比が略最大となることがわかる。

そこで、光位相制御部８８０は、出力電流の平均値が０となる位置を、光遅延干渉計３４０の動作点として決定してよい。このとき、光周波数対出力電流特性（つまり、縦軸が出力電流であり、横軸が光周波数のグラフである。）の光周波数は、差動位相に置き換えて考えることができるので、差動位相の変動がそのまま出力電流の変動となる。

ＡＤ変換器８６０は、光電力情報取得部の一例であってよい。信号処理部８７０は、光電力情報取得部の一例であってよい。光位相制御部８８０は、調整部の一例であってよい。

（別実施形態の一例）
本実施形態においては、光位相制御部８８０が、光受信器３５０の出力電流の平均値を検出し、当該平均値が０となるように光遅延干渉計３４０の動作点を設定する場合を例として、光位相制御部８８０の一例が説明された。しかしながら、光位相制御部８８０は、本実施形態に限定されない。

他の実施形態において、光遅延干渉計３４０の動作点が最適化されている場合、光受信器３５０の出力電流のピーク・ピーク値又は振幅が最大になる。そこで、光位相制御部８８０は、光受信器３５０の出力電流のピーク・ピーク値を検出し、当該値が最大となるように、光遅延干渉計３４０の動作点を設定してよい。同様に、光位相制御部８８０は、光受信器３５０の出力電流の振幅の値を検出し、当該値が最大となるように、光遅延干渉計３４０の動作点を設定してよい。

図９は、信号処理部８７０の内部構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、信号処理部８７０は、ヒストグラム生成部２４４と、標準偏差算出部２４６と、校正部７１０と、規格化部９３０とを備える。

本実施形態において、規格化部９３０は、ＡＤ変換器８６０から、入力光の光電力の測定値を示す情報を取得する。規格化部９３０は、入力光の光電力の測定値を用いて、入力光の差動位相を規格化する。規格化部９３０は、規格化された入力光の差動位相を示す情報を、ヒストグラム生成部２４４に出力する。

本実施形態において、ヒストグラム生成部２４４は、規格化された差動位相を用いて、差動位相のヒストグラムを生成する。本実施形態において、標準偏差算出部２４６は、規格化された差動位相に戻づいて生成されたヒストグラムを用いて、差動位相の標準偏差を導出する。

図１０は、光遅延干渉計１０４０の内部構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、光遅延干渉計１０４０は、入力光を分岐して、入力光の一部を光受信器８５０に入力するための半透過鏡１０６０が配される点で、光遅延干渉計３４０と相違する。また、本実施形態において、光遅延干渉計１０４０は、光位相調整器４３６に印加される電圧が、光位相制御部８８０により制御される点で、光遅延干渉計３４０と相違する。

図１１は、光遅延干渉計１１４０の内部構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、光遅延干渉計１１４０は、入力光を分岐して、入力光の一部を光受信器８５０に入力するための導波路１１６０が配される点で、光遅延干渉計５４０と相違する。また、本実施形態において、光遅延干渉計１１４０は、電極５２６に印加される電圧が、光位相制御部８８０により制御される点で、光遅延干渉計５４０と相違する。

図１２は、光遅延干渉計１２４０の内部構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、光遅延干渉計１２４０は、入力光を分岐して、入力光の一部を光受信器８５０に入力するための導波路１２６０が配される点で、光遅延干渉計６４０と相違する。また、本実施形態において、光遅延干渉計１２４０は、電極６３６に印加される電圧が、光位相制御部８８０により制御される点で、光遅延干渉計６４０と相違する。

図１３は、光遅延干渉計１３４０の内部構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、光遅延干渉計１３４０は、光受信器３５０の代わりに、バランスド光受信器１３５０が用いられる点で、光遅延干渉計３４０と相違する。これにより、信号光に含まれる強度雑音が抑圧され得る。

バランスド光受信器１３５０は、光受信器１３５２と、光受信器１３５４と、差動処理部１３５６とを備える。光受信器１３５２には、半透過鏡４２４を透過した第１信号光と、半透過鏡４２４により反射された第２信号光とが合波した第１出力光が入力される。光受信器１３５４には、半透過鏡４２４により反射された第１信号光と、半透過鏡４２４を透過した第２信号光とが合波した第２出力光が入力される。差動処理部１３５６は、光受信器１３５２の出力と、光受信器１３５４の出力との差に相当する電気信号を、ＡＤ変換器３６０に出力する。

図１４は、バランスド光受信器１３５０の回路構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、バランスド光受信器１３５０は、直列に接続されたフォトダイオード１４５２と、フォトダイオード１４５４とを備える。バランスド光受信器１３５０は、フォトダイオード１４５２及びフォトダイオード１４５４の連結点１４５６から、電気信号を出力する。

図１５は、光遅延干渉計１５４０の内部構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、光遅延干渉計１５４０は、光受信器３５０の代わりに、バランスド光受信器１３５０が用いられる点で、光遅延干渉計５４０と相違する。これにより、信号光に含まれる強度雑音が抑圧され得る。

（通信システム１６００の概要）
図１６は、通信システム１６００のシステム構成の一例を概略的に示す。本実施形態においては、光信号送信装置１１０の出力した信号光が、光伝送路１０を伝搬して光信号受信装置１６２０に到達することで、情報信号が伝達される場合を例として、通信システム１００の詳細が説明される。

本実施形態において、通信システム１６００は、通信システム１６００が偏波変動を検出するための構成を備える点を除き、通信システム１００と同様の構成を備えてもよい。通信システム１６００の詳細に関し、通信システム１００と同様の構成については、説明が省略される場合がある。

本実施形態において、通信システム１６００は、例えば、光信号送信装置１１０と、光信号受信装置１６２０とを備える。本実施形態において、光信号受信装置１６２０は、分波器１６４０と、光受信器１６５０と、ＡＤ変換器１６６０と、信号処理部１６７０と、状態監視装置１６８０とを備える。

本実施形態において、光信号受信装置１６２０は、光伝送路１０を伝搬した信号光を受け取る。光信号受信装置１２０は、受信された光信号を復調し、情報信号を生成する。

上述されたとおり、例えば、信号光が光伝送路１０を伝搬する間に光伝送路１０に突発的な異常が生じると、信号光に突発的な偏波変動が発生する。通信システム１００においては、位相雑音評価部２４０、位相雑音評価装置３２０、位相雑音評価装置８２０又はその変形例が位相変動の測定結果を統計処理することにより、通信システム１００において発生している位相雑音が評価された。

しかしながら、偏波変動に起因する位相変動は、位相雑音と比較して突発的に発生する傾向がある。突発的に発生する位相変動は上記の統計処理の結果に反映されにくいことから、位相雑音評価部２４０、位相雑音評価装置３２０、位相雑音評価装置８２０又はその変形例を用いて、偏波変動に起因する位相変動を検出することは難しい。

そこで、本実施形態によれば、光信号受信装置１６２０は、通信システム１６００において発生している位相変動を常時測定する。光信号受信装置１６２０は、当該位相雑音の実時間における測定結果に基づいて、突発的な偏波変動に起因する位相変動を検出する。例えば、光信号受信装置１６２０は、実時間における位相変動の増加を検出し、警報を発出する。光信号受信装置１６２０における情報処理の詳細は、後述される。

本実施形態において、分波器１６４０は、信号光が波長の異なる複数の光信号を含む場合に、当該複数の光信号を波長ごとに分波する。光信号受信装置１６２０において受信された光信号（受信信号と称される場合がある。）は、例えば、情報信号の伝送に用いられる第１波長の光（通信用光信号と称される場合がある。）と、偏波変動の検出に用いられる第２波長の光（監視用光信号と称される場合がある。）とを含む。第１波長の値は、第２波長の値とは異なる。分波器１６４０は、通信用光信号を光受信器１６５０に出力する。分波器１６４０は、監視用光信号を状態監視装置１６８０に出力する。

本実施形態において、光受信器１６５０は、光信号を電気信号に変換する。光受信器１６５０は、例えば、通信用光信号を電気信号（通信用光信号に対応する電気信号と称される場合がある。）に変換する。光受信器１６５０は、通信用光信号に対応する電気信号をＡＤ変換器１６６０に出力する。

本実施形態において、ＡＤ変換器１６６０は、電気信号を、アナログ信号からデジタル信号に変換する。ＡＤ変換器１６６０は、例えば、電気信号を標本化することにより、１以上の標本点（サンプルと称される場合がある。）のそれぞれに対応する１以上のデジタル信号を生成する。ＡＤ変換器１６６０は、例えば、通信用光信号に対応する電気信号をデジタル信号（通信用光信号に対応するデジタル信号と称される場合がある。）に変換する。ＡＤ変換器１６６０は、通信用光信号に対応するデジタル信号を信号処理部１６７０に出力する。

本実施形態において、信号処理部１６７０は、信号光により伝送される受信信号を復調し、情報信号を生成する。受信信号から情報信号を生成するための手法は特に限定されない。信号処理部１６７０は、受信信号を復調したり、補償したりするための各種のデジタル信号処理を実行してよい。信号処理部１６７０は、誤り訂正処理、復号処理などを実行してよい。

本実施形態において、状態監視装置１６８０は、状態監視装置１６８０に入力された光（入力光と称される場合がある。）を解析して、光伝送路１０の状態、及び／又は、光伝送路１０を伝搬した信号光の状態を監視する。状態監視装置１６８０は、例えば、入力光の位相変動を解析して、（ｉ）位相雑音の有無及び／又は度合い、並びに、（ｉｉ）偏波変動の有無及び／又は度合いの少なくとも１つを評価する。これにより、状態監視装置１６８０は、例えば、光伝送路１０を伝搬した信号光の偏波変動を検出することができる。

状態監視装置１６８０は、例えば、１以上の時点のそれぞれにおける、評価対象となる入力光の差動位相を示す情報を取得する。差動位相は、１以上の時点のうち時間的に隣接する２つの時点における入力光の位相の差を表する。１以上の時点において、時間的に隣接する２つの時点の時間間隔は、略一定であってよい。

上記の時間間隔の長さは特に限定されるものではないが、上記の時間間隔は、入力光により伝送される信号のシンボル時間の長さであってもよく、当該シンボル時間の長さ以下であってもよく、当該シンボル時間の長さ以上であってもよい。一実施形態において、上記の時間間隔は、上記のシンボル時間との差が予め定められた値となるように設定される。他の実施形態において、上記の時間間隔は、上記のシンボル時間との差が予め定められた値以下又は予め定められた値未満となるように設定される。

状態監視装置１６８０は、例えば、１以上の時点の少なくとも一部における差動位相が予め定められた条件を満たすか否かを判定する。１以上の時点の少なくとも一部における差動位相が予め定められた条件を満たすと判定された場合、状態監視装置１６８０は、例えば、信号光に偏波変動が発生したことを示す情報を出力する。状態監視装置１６８０の詳細は後述される。

（通信システム１６００の各部の具体的な構成）
通信システム１００の各部と同様、通信システム１６００の各部は、ハードウエアにより実現されてもよく、ソフトウエアにより実現されてもよく、ハードウエア及びソフトウエアにより実現されてもよい。通信システム１６００を構成する構成要素の少なくとも一部がソフトウエアにより実現される場合、当該ソフトウエアにより実現される構成要素は、一般的な構成の情報処理装置において、当該構成要素に関する動作を規定したプログラムを起動することにより実現されてよい。

上記の情報処理装置において、上記のデータ処理装置又は記憶装置は、プログラムを格納してよい。上記のプログラムは、非一時的なコンピュータ可読記録媒体に格納されてよい。上記のプログラムは、プロセッサによって実行されることにより、上記の情報処理装置に、当該プログラムによって規定された動作を実行させる。

上記のプログラムは、コンピュータを、光信号受信装置１６２０又はその一部として機能させるためのプログラムであってよい。上記のプログラムは、コンピュータに、光信号受信装置１６２０又はその一部における情報処理方法を実行させるためのプログラムであってもよい。光信号受信装置１６２０の一部としては、信号処理部１６７０、状態監視装置１６８０などが例示される。

上記の情報処理方法は、光伝送路を伝搬した信号光の偏波変動を検出するための検出方法であってよい。上記の検出方法は、例えば、１以上の時点のそれぞれにおける、評価対象となる入力光の差動位相を示す情報を取得する差動位相情報取得段階を有する。上記の検出方法は、例えば、１以上の時点の少なくとも一部における差動位相が、予め定められた条件を満たすか否かを判定する判定段階を有する。上記の検出方法は、１以上の時点の少なくとも一部における差動位相が予め定められた条件を満たすと判定された場合に、信号光に偏波変動が発生したことを示す情報を出力する出力段階を有してもよい。

上記の予め定められた条件は、１以上の時点の少なくとも１つにおける差動位相の大きさが、予め定められた第１閾値に等しい若しくは第１閾値よりも大きいという第１条件を含んでよい。上記の予め定められた条件は、１以上の時点の少なくとも一部であって、予め定められた長さを有する期間である評価期間に含まれる複数の時点のうち、当該時点における差動位相の大きさが第１閾値に等しい若しくは第１閾値よりも大きな時点の個数が、予め定められた第２閾値に等しい若しくは第２閾値よりも大きいという第２条件を含んでよい。上記の予め定められた条件は、評価期間に含まれる複数の時点の個数に対する、複数の時点のうち当該時点における差動位相の大きさが第１閾値に等しい若しくは第１閾値よりも大きな時点の個数の割合が、予め定められた第３閾値に等しい又は第３閾値よりも大きいという第３条件を含んでよい。上記の予め定められた条件は、１以上の時点のそれぞれにおける差動位相の大きさから導出される、ポアンカレ球上の軌跡の変動周波数における移動角度が、予め定められた第４閾値に等しい若しくは第４閾値よりも大きいという第４条件を含んでよい。上記の予め定められた条件は、ポアンカレ球上の軌跡の変動周波数における移動角速度が、予め定められた第５閾値に等しい若しくは第５閾値よりも大きいという第５条件を含んでよい。

上記の予め定められた条件は、第１条件、第２条件、第３条件、第４条件及び第５条件からなる群から選択される少なくとも２つの条件の組み合わせを含んでもよい。第１閾値、第２閾値、第３閾値、第４閾値及び第５閾値は、それぞれ独立に決定されてよい。第１閾値、第２閾値、第３閾値、第４閾値及び第５閾値は、互いに異なる値であってもよく、少なくとも２つが同一であってもよい。各閾値を決定する手順の概要は後述される。

通信システム１６００は、検出装置、光受信装置又は光通信システムの一例であってよい。光信号受信装置１６２０は、検出装置又は光受信装置の一例であってよい。分波器１６４０は、分波部の一例であってよい。光受信器１６５０は、光電変換部の一例であってよい。ＡＤ変換器１６６０は、アナログーデジタル変換部の一例であってよい。信号処理部１６７０は、復調部の一例であってよい。状態監視装置１６８０は、検出装置の一例であってよい。光信号送信装置１１０は、光送信装置の一例であってよい。光信号は、光の一例であってよい。１以上の標本点は、１以上の時点の一例であってよい。監視用光信号は、第２波長の光又は入力光の一例であってよい。

（別実施形態の一例）
本実施形態においては、通信システム１６００が、通信システム１００と同様の構成に加えて、偏波変動を検出するための構成を備える場合を例として、通信システム１６００の詳細が説明された。しかしながら、通信システム１６００は、本実施形態に限定されない。他の実施形態において、通信システム１６００は、通信システム１００の構成の少なくとも一部を備えなくてもよい。例えば、通信システム１６００は、振幅雑音評価部２３０及び位相雑音評価部２４０の少なくとも一方を備えなくてもよい。

本実施形態においては、信号光が、監視用光信号として、偏波変動の検出に用いられる光信号を含む場合を例として、通信システム１６００の詳細が説明された。しかしながら、通信システム１６００は、本実施形態に限定されない。他の実施形態において、信号光は、互いに波長の異なる各種の監視用光信号を含んでよい。監視用光信号を用いて監視、検査又は評価される対象としては、光伝送路１０の状態、光伝送路１０を伝搬した信号光の状態などが例示される。

光伝送路１０の状態としては、光伝送路１０の周辺の電磁環境の状態、光伝送路１０の内部又周囲の電界の状態、光伝送路１０の振動状態、光伝送路１０の屈曲状態、光伝送路１０の接続状態（例えば、光ファイバを構成する２つの光ファイバ芯材の接続のズレ具合である。）などが例示される。光伝送路１０の周辺の電磁環境の状態としては、当該電磁環境の変動状態が例示される。光伝送路１０の内部又は周囲の電界の状態としては、当該電界の変動状態が例示される。光信号の状態としては、光信号の強度変動、振幅変動、位相変動、偏波変動などが例示される。

本実施形態においては、光信号送信装置１１０が信号光を送信し、光信号受信装置１６２０が信号光を受信する場合を例として、通信システム１６００の詳細が説明された。しかしながら、通信システム１６００は、本実施形態に限定されない。他の実施形態において、光信号送信装置１１０及び光信号受信装置１６２０の少なくとも一方は、信号光を送信する機能と、信号光を受信する機能とを備えた送受信装置であってもよい。例えば、光信号送信装置１１０は、光信号受信装置１６２０の構成部品の少なくとも１つと同様の部品を備える。例えば、光信号受信装置１６２０は、光信号送信装置１１０の構成部品の少なくとも１つと同様の部品を備える。

図１７は、光信号送信装置１１０の内部構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、光信号送信装置１１０は、例えば、通信用光信号出力部１７２２と、監視用光信号出力部１７２４と、合波器１７３０とを備える。

本実施形態において、通信用光信号出力部１７２２は、情報信号に基づいて第１波長の光を変調させて、通信用光信号を出力する。本実施形態において、監視用光信号出力部１７２４は、１以上の監視用光信号を出力する。１以上の監視用光信号のそれぞれは、通信用光信号とは異なる波長の光を用いて生成される。１以上の監視用光信号のそれぞれは、互いに異なる波長の光を用いて生成されてよい。本実施形態において、合波器１７３０は、通信用光信号出力部１７２２が出力した通信用光信号と、監視用光信号出力部１７２４が出力した監視用光信号とを合波して、信号光を生成する。

図１８は、状態監視装置１６８０の内部構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、状態監視装置１６８０は、例えば、光遅延干渉計３４０と、光受信器３５０と、ＡＤ変換器３６０と、信号処理部１８７０とを備える。本実施形態において、光受信器３５０は、例えば、光電変換素子１８５２と、積分回路１８５４とを有する。

本実施形態において、光電変換素子１８５２は、光信号を電気信号に変換する。より具体的には、光電変換素子１８５２は、光遅延干渉計３４０の出力光を電気信号に変換する。光電変換素子１８５２は、例えば、光電変換された光電流を負荷抵抗で電圧に変換して、上記の電気信号を生成する。光電変換素子１８５２は、上記の電気信号を積分回路１８５４に出力する。

図３に関連して説明された光受信器３５０の出力電流と同様、光電変換素子１８５２の出力電流は、入力光の差動位相を示す。上述されたとおり、本実施形態における入力光は、状態監視装置１６８０に入力された監視用光信号である。

本実施形態において、積分回路１８５４は、入力電圧の波形の時間積分に等しい波形の電圧を出力する。積分回路１８５４の出力電圧は、積分回路１８５４の入力電圧の積分値に比例する。より具体的には、積分回路１８５４は、光電変換素子１８５２の出力した電気信号が入力され、当該電気信号の波形の時間積分に等しい波形の電圧を出力する。これにより、光遅延干渉計３４０の出力光に対応する電気信号が生成される。積分回路１８５４は、上記の電気信号をＡＤ変換器３６０に出力する。

積分回路１８５４の時定数は、例えば、想定される偏波変動に伴う位相変動の最大速度に基づいて決定される。積分回路１８５４の時定数は、上記の最大速度に相当する時定数であってよい。例えば、１０ｋＨｚ程度の偏波変動の発生が想定される場合、積分回路１８５４の時定数は、１００μｓ前後に設定される。同様に、積分回路１８５４のカットオフ周波数は、１．５９ｋＨｚ前後に設定される。

積分回路１８５４の時定数は、１０～１０００μｓであってよく、５０～５００μｓであってもよく、７５～１５０μｓであってもよく、８０～１２０μｓであってもよい。積分回路１８５４のカットオフ周波数は、０．１～１００ｋＨｚであってよく、０．５～５０ｋＨｚであってもよく、１～２０ｋＨｚであってもよく、１～１０ｋＨｚであってもよい。

積分回路１８５４は、光電変換素子１８５２が出力した電気信号を処理する増幅器又はローパスフィルタであってもよく、当該増幅器又は当該ローパスフィルタを構成する部品の一部であってもよい。光電変換素子１８５２に組み込まれていてもよく、光電変換素子１８５２の後段に配されてもよい。

本実施形態において、ＡＤ変換器３６０は、光受信器３５０が出力した電気信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。これにより、１以上の標本点のそれぞれにおける差動位相に対応する１以上のデジタル信号が生成される。ＡＤ変換器３６０は、上記のデジタル信号を信号処理部１８７０に出力する。

本実施形態において、ＡＤ変換器３６０のサンプリングレートは、光受信器３５０の帯域内の信号をサンプリングする十分な値となるように設定される。例えば、ＡＤ変換器３６０のサンプリングレートは、光受信器３５０の帯域幅の５倍から１０倍程度に設定される。

本実施形態において、信号処理部１８７０は、ＡＤ変換器３６０から、標本化された１以上の差動位相信号を取得する。信号処理部１８７０は、１以上の差動位相信号により示される１以上の時点のそれぞれにおける差動位相に基づいて、光伝送路１０の状態、及び／又は、光伝送路１０を伝搬した信号光の状態を評価する。信号処理部１８７０は、例えば、（ｉ）位相雑音の有無及び／又は度合い、並びに、（ｉｉ）偏波変動の有無及び／又は度合いの少なくとも１つを評価する。これにより、信号処理部１８７０は、例えば、光伝送路１０を伝搬した信号光の偏波変動を検出することができる。

信号処理部１８７０は、例えば、１以上の時点の少なくとも一部における差動位相が予め定められた条件を満たすか否かを判定する。１以上の時点の少なくとも一部における差動位相が予め定められた条件を満たすと判定された場合、信号処理部１８７０は、例えば、信号光に偏波変動が発生したことを示す情報を出力する。

信号処理部１８７０の提供形態は特に限定されない。信号処理部１８７０は、集積回路（ＩＣ）、大規模集積回路（ＬＳＩ）、システムＬＳＩ、システムオンチップ又はマイクロプロセッサであってもよく、これらの組み合わせにより構築されるデバイスであってもよい。信号処理部１８７０の詳細は後述される。

光電変換素子１８５２は、光電変換部の一例であってよい。積分回路１８５４は、積分部の一例であってよい。信号処理部１８７０は、検出装置の一例であってよい。標本化された１以上の差動位相信号は、１以上の時点のそれぞれにおける入力光の差動位相を示す情報の一例であってよい。１以上の標本点は、１以上の時点の一例であってよい。

（別実施形態の一例）
本実施形態においては、状態監視装置１６８０が光遅延干渉計３４０を備える場合を例として、状態監視装置１６８０の詳細が説明された。しかしながら、状態監視装置１６８０は、本実施形態に限定されない。他の実施形態において、状態監視装置１６８０は、光遅延干渉計３４０の代わりに、任意の構成を有する光遅延干渉計を備えてよい。例えば、状態監視装置１６８０は、光遅延干渉計５４０、光遅延干渉計６４０、光遅延干渉計１０４０、光遅延干渉計１１４０、光遅延干渉計１２４０、又は、光遅延干渉計１３４０を備える。

本実施形態において、状態監視装置１６８０が光受信器３５０を備える場合を例として、状態監視装置１６８０の詳細が説明された。しかしながら、状態監視装置１６８０は、本実施形態に限定されない。他の実施形態において、状態監視装置１６８０は、光受信器３５０の代わりに、任意の構成を有する光受信器を備えてよい。例えば、状態監視装置１６８０は、バランスド光受信器１３５０を備える。

本実施形態においては、光受信器３５０が積分回路１８５４を備える場合を例として、状態監視装置１６８０の詳細が説明された。しかしながら、状態監視装置１６８０は、本実施形態に限定されない。他の実施形態において、積分回路１８５４は、光受信器３５０の外部に配されてよい。例えば、積分回路１８５４は、光受信器３５０の後段に配される。積分回路１８５４は、光受信器３５０の後段に配される機器の内部に配されてもよい。上記の機器としては、積分回路、積分特性を有する機器などが例示される。積分特性を有する機器としては、増幅器、ローパスフィルタなどが例示される。

図１９は、信号処理部１８７０の内部構成の一例を概略的に示す。本実施形態において、信号処理部１８７０は、ヒストグラム生成部２４４と、標準偏差算出部２４６と、校正部７１０とを備える。本実施形態において、信号処理部１８７０は、増加検出部１９２２と、周波数解析部１９２４と、移動角度導出部１９２６と、移動角速度導出部１９２８と、偏波変動検出部１９３０と、情報出力部１９４０とを備える。

本実施形態において、増加検出部１９２２は、ＡＤ変換器３６０から、標本化された１以上の差動位相信号を取得する。上述されたとおり、１以上の差動位相信号のそれぞれは、１以上の時点のそれぞれにおける差動位相を示す。増加検出部１９２２は、１以上の差動位相信号を時間領域で解析する。

例えば、増加検出部１９２２は、１以上の時点のそれぞれにおける差動位相の大きさと、予め定められた第１閾値とを比較する。これにより、増加検出部１９２２は、１以上の時点のそれぞれにおける差動位相の大きさが、第１閾値に等しい否か又は当該第１閾値よりも大きいか否かを判定することができる。増加検出部１９２２は、判定結果を示す情報を偏波変動検出部１９３０に出力する。

本実施形態において、周波数解析部１９２４は、ＡＤ変換器３６０から、標本化された１以上の差動位相信号を取得する。周波数解析部１９２４は、１以上の差動位相信号を周波数領域で解析（周波数解析と称される場合がある。）する。

例えば、周波数解析部１９２４は、１以上の差動位相信号をフーリエ変換（例えば、高速フーリエ変換である。）する。これにより、ｚ方向に伝播する信号光の直交偏波モードＥｘ（ｔ）及びＥｙ（ｔ）の位相差δ（ｔ）の変動周波数が導出される。また、フーリエ変換により得られたスペクトル成分は、変動の振幅値を示す。

具体的には、フーリエ変換の結果を解析して、突出したピーク値を示す周波数、及び、その他の突出した成分の周波数を、変動周波数として決定する。例えば、フーリエ変換により得られた測定データの周波数を変えながら、振幅値の変動を観察する。振幅値が急に変動する周波数を、変動周波数として決定する。

本実施形態において、周波数解析部１９２４は、解析結果を示す情報を偏波変動検出部１９３０に出力する。周波数解析部１９２４は、必要に応じて、解析結果を示す情報を、移動角度導出部１９２６及び／又は移動角速度導出部１９２８に出力してよい。解析結果を示す情報としては、変動周波数、変動振幅値などが例示される。変動振幅値は、移動角度と関係するパラメータであり、変動振幅値及び変動周波数に基づいて、移動角速度が導出される。

本実施形態において、移動角度導出部１９２６は、ＡＤ変換器３６０から、標本化された１以上の差動位相信号を取得する。移動角度導出部１９２６は、１以上の時点のそれぞれにおける差動位相の大きさから導出される、ポアンカレ球上の軌跡の変動周波数における移動角度を導出する。具体的には、上述されたフーリエ変換の結果に基づいて、ポアンカレ球上の軌跡の変動周波数が導出される。また、フーリエ変換の振動振幅値（ピーク値）からピークピーク値（ｐ－ｐ値）を算出することで、移動角度が導出される。移動角度導出部１９２６は、導出結果を示す情報を偏波変動検出部１９３０に出力する。

本実施形態において、移動角速度導出部１９２８は、ＡＤ変換器３６０から、標本化された１以上の差動位相信号を取得する。移動角速度導出部１９２８は、１以上の時点のそれぞれにおける差動位相の大きさから導出される、ポアンカレ球上の軌跡の変動周波数における移動角速度を導出する。移動角速度は、上述されたポアンカレ球上の軌跡の移動角度と変動周波数とに基づいて導出される。移動角速度は、例えば、移動角度（ｐ－ｐ値）×２×変動周波数として導出される。移動角速度導出部１９２８は、導出結果を示す情報を偏波変動検出部１９３０に出力する。

本実施形態において、偏波変動検出部１９３０は、偏波変動の有無及び／又は度合いを評価する。例えば、偏波変動検出部１９３０は、偏波変動を検出する。偏波変動が検出された場合、偏波変動が発生している、及び／又は、偏波変動の度合いが比較的大きいと評価され得る。

例えば、偏波変動検出部１９３０は、１以上の時点の少なくとも一部における差動位相が、予め定められた条件を満たすか否かを判定する。１以上の時点の少なくとも一部における差動位相が予め定められた条件を満たすと判定された場合、偏波変動検出部１９３０は、偏波変動が検出されたことを示す情報を１９４０に出力する。

上記の予め定められた条件は、１以上の時点の少なくとも１つにおける差動位相の大きさが、予め定められた第１閾値に等しい若しくは第１閾値よりも大きいという第１条件を含んでよい。上記の予め定められた条件は、１以上の時点の少なくとも一部であって、予め定められた長さを有する期間である評価期間に含まれる複数の時点のうち、当該時点における差動位相の大きさが第１閾値に等しい若しくは第１閾値よりも大きな時点の個数が、予め定められた第２閾値に等しい若しくは第２閾値よりも大きいという第２条件を含んでよい。上記の予め定められた条件は、評価期間に含まれる複数の時点の個数に対する、複数の時点のうち当該時点における差動位相の大きさが第１閾値に等しい若しくは第１閾値よりも大きな時点の個数の割合が、予め定められた第３閾値に等しい又は第３閾値よりも大きいという第３条件を含んでよい。

上記の予め定められた条件は、１以上の時点のそれぞれにおける差動位相の大きさから導出される、ポアンカレ球上の軌跡の変動周波数における移動角度が、予め定められた第４閾値に等しい若しくは第４閾値よりも大きいという第４条件を含んでよい。上記の予め定められた条件は、ポアンカレ球上の軌跡の変動周波数における移動角速度が、予め定められた第５閾値に等しい若しくは第５閾値よりも大きいという第５条件を含んでよい。

上記の予め定められた条件は、第１条件、第２条件、第３条件、第４条件及び第５条件からなる群から選択される少なくとも２つの条件の組み合わせを含んでもよい。第１閾値、第２閾値、第３閾値、第４閾値及び第５閾値は、それぞれ独立に決定されてよい。第１閾値、第２閾値、第３閾値、第４閾値及び第５閾値は、互いに異なる値であってもよく、少なくとも２つが同一であってもよい。

第１閾値、第２閾値、第３閾値、第４閾値及び第５閾値の少なくとも１つは、通信システム１６００又は光信号受信装置１６２０の偏波変動耐力に基づいて決定されてよい。例えば、第１閾値、第４閾値及び第５閾値の少なくとも１つは、通信システム１６００又は光信号受信装置１６２０に搭載された機器の仕様に規定された偏波変動耐力のｋａ倍（ｋａは、正の数である。ｋａは、１以下であってもよく、１未満であってもよい。）に設定される。上述されたとおり、第１閾値、第４閾値及び第５閾値は、互いに異なってもよい。第２閾値及び第３閾値の少なくとも一方は、事前テスト、試運転時のテストなどにより決定されてよい。

一実施形態において、偏波変動検出部１９３０は、増加検出部１９２２から、１以上の標本点のそれぞれに関する判定結果を示す情報を取得する。偏波変動検出部１９３０は、例えば、１以上の標本点のそれぞれに関する判定結果のうち少なくとも１つの判定結果が、当該標本点における差動位相の大きさが第１閾値に等しい又は第１閾値よりも大きいことを示している場合に、上記の第１条件が成立したと判定する。第１条件が成立した場合、偏波変動検出部１９３０は、偏波変動が検出されたと判定してよい。

上記の実施形態によれば、実際には伝送特性に与える影響が少ない場合であっても、第１条件が成立し得る。例えば、特定の標本点における差動位相の大きさが統計的に特異的な値である場合、上記の第１条件が成立し、偏波変動が検出され得る。この場合、検出された偏波変動が伝送特性に与える影響は非常に小さくなり得る。

そこで、偏波変動検出部１９３０は、例えば、１以上の標本点のそれぞれに関する判定結果のうち、予め定められた長さを有する期間（評価期間と称される場合がある。）に含まれる複数の標本点に関する判定結果を用いて、偏波変動を検出してもよい。これにより、偏波変動の検出精度が向上する。

例えば、偏波変動検出部１９３０は、評価期間に含まれる複数の標本点の個数のうち、差動位相の大きさが第１閾値に等しい又は第１閾値よりも大きな標本点の個数が、第２閾値に等しい又は第２閾値よりも大きい場合に、上記の第２条件が成立したと判定する。第２条件が成立した場合、偏波変動検出部１９３０は、偏波変動が検出されたと判定してよい。

例えば、偏波変動検出部１９３０は、評価期間に含まれる複数の標本点の個数に対する、差動位相の大きさが第１閾値に等しい又は第１閾値よりも大きな標本点の個数の割合が、予め定められた第３閾値に等しい又は第３閾値よりも大きい場合に、上記の第３条件が成立したと判定する。第３条件が成立した場合、偏波変動検出部１９３０は、偏波変動が検出されたと判定してよい。

他の実施形態において、偏波変動検出部１９３０は、移動角度導出部１９２６から、ポアンカレ球上の軌跡の変動周波数における移動角度の導出結果を示す情報を取得する。偏波変動検出部１９３０は、上記の移動角度が第４閾値に等しい又は第４閾値よりも大きい場合に、上記の第４条件が成立したと判定する。第４条件が成立した場合、偏波変動検出部１９３０は、偏波変動が検出されたと判定してよい。

さらに他の実施形態において、偏波変動検出部１９３０は、移動角速度導出部１９２８から、ポアンカレ球上の軌跡の変動周波数における移動角速度の導出結果を示す情報を取得する。偏波変動検出部１９３０は、上記の移動角度が第５閾値に等しい又は第５閾値よりも大きい場合に、上記の第５条件が成立したと判定する。第５条件が成立した場合、偏波変動検出部１９３０は、偏波変動が検出されたと判定してよい。

本実施形態において、情報出力部１９４０は、信号処理部１８７０における各種の評価結果を示す評価情報を出力する。一実施形態において、評価情報は、図２に関連して説明された信号光の位相雑音を評価するための情報を含む。他の実施形態において、評価情報は、偏波変動に関する評価情報を含む。偏波変動に関する評価情報としては、信号光に偏波変動が発生したことを示す情報、移動角速度が規定角速度を超過したことを示す情報、移動角度が規定角度を超過したことを示す情報、変動周波数が規定周波数を超過したことを示す情報などが例示される。偏波変動に関する評価情報は、警報又はフラグとして出力されてもよい。

増加検出部１９２２は、差動位相情報取得部の一例であってよい。周波数解析部１９２４は、差動位相情報取得部の一例であってよい。移動角度導出部１９２６は、差動位相情報取得部の一例であってよい。移動角速度導出部１９２８は、差動位相情報取得部の一例であってよい。偏波変動検出部１９３０は、判定部の一例であってよい。情報出力部１９４０は、出力部の一例であってよい。偏波変動が検出されたことを示す情報は、信号光に偏波変動が発生したことを示す情報の一例であってよい。

（別実施形態の一例）
本実施形態においては、信号処理部１８７０が、信号処理部３７０と同様に、ヒストグラム生成部２４４、標準偏差算出部２４６及び校正部７１０を備える場合を例として、信号処理部１８７０の詳細が説明された。しかしながら、信号処理部１８７０は、本実施形態に限定されない。

他の実施形態において、信号処理部１８７０は、ヒストグラム生成部２４４、標準偏差算出部２４６及び校正部７１０の少なくとも１つを備えなくてもよい。さらに他の実施形態において、信号処理部１８７０は、信号処理部８７０と同様に、規格化部９３０を備えてもよい。

図２０は、状態監視装置１６８０における情報処理の一例を概略的に示す。本実施形態によれば、まず、ステップ２０２２（ステップがＳと省略される場合がある。）において、積分回路１８５４を備えた光受信器３５０が、光遅延干渉計３４０の出力した光を受信する。光受信器３５０は、光遅延干渉計３４０が出力した光に対応する電気信号を生成する。

次に、Ｓ２０２４において、ＡＤ変換器３６０が、光受信器３５０の出力した電気信号を標本化する。これにより、１以上の標本点のそれぞれにおける差動位相に対応する１以上のデジタル信号が生成される。

また、Ｓ２０２６において、ＡＤ変換器３６０の出力したデジタル信号が、状態監視装置１６８０又は信号処理部１８７０に配されたメモリ（図示されていない）に、蓄積される。ＡＤ変換器３６０の出力したデジタル信号は、例えば、各標本点の識別情報と対応付けられて、上記のメモリに格納される。上記のメモリには、例えば、最新のＮ個（Ｎは、１以上の整数である。）のデータが、順次、蓄積される。

Ｓ２０２６の処理が終了すると、Ｓ２０３２において、信号処理部１８７０が、第１条件、第４条件及び／又は第５条件の成否を判定する。これにより、偏波変動の有無及び／又は度合いが評価される。信号処理部１８７０は、判定結果を示す情報を情報出力部１９４０に出力する。

Ｓ２０３２において、信号処理部１８７０は、Ｓ２０２６においてメモリに蓄積されたデータを用いて、第１条件、第４条件及び／又は第５条件の成否を判定してよい。例えば、Ｓ２０２６においてメモリに蓄積されたデータに対して移動平均処理を行った後、第１条件、第４条件及び／又は第５条件の成否を判定する。これにより、雑音の影響が軽減される。なお、信号処理部１８７０は、サンプリングされたデータについて、順次、第１条件、第４条件及び／又は第５条件の成否を判定してもよい。この場合、Ｓ２０２４の処理が終了した後、Ｓ２０２６の処理が終了する前に、Ｓ２０３２の処理が開始される。

Ｓ２０２６の処理が終了すると、Ｓ２０３４において、信号処理部１８７０が、Ｓ２０２６においてメモリに蓄積されたデータを用いて、第２条件及び／又は第３条件の成否を判定する。これにより、偏波変動の有無及び／又は度合いが評価される。信号処理部１８７０は、判定結果を示す情報を、情報出力部１９４０に出力する。

Ｓ２０２６の処理が終了すると、Ｓ２０３６において、ヒストグラム生成部２４４及び標準偏差算出部２４６が、Ｓ２０２６においてメモリに蓄積されたデータを用いて、信号光の位相雑音を評価するための情報を生成する。これにより、位相雑音の有無及び／又は度合いが評価される。標準偏差算出部２４６は、信号光の位相雑音を評価するための情報を、情報出力部１９４０に出力する。

Ｓ２０４２において、情報出力部１９４０が、偏波変動に関する評価情報を出力する。また、Ｓ２０４４において、情報出力部１９４０が、位相雑音に関する評価情報を出力する。これにより、処理が終了する。

図２１は、データテーブル２１００の一例を概略的に示す。本実施形態において、データテーブル２１００は、偏波変動に関する評価情報を格納する。本実施形態において、データテーブル２１００は、１以上の標本点のそれぞれに関する１以上のレコードを有する。１以上のレコードのそれぞれは、特定の時点又は標本点における評価情報の一例であってよい。

本実施形態において、データテーブル２１００は、１以上の標本点のそれぞれについて、当該標本点の番号２１２０と、当該標本点に対応する時刻２１２２と、当該標本点における光受信器３５０の出力値２１２４と、周波数解析部１９２４が導出した変動周波数２１３２と、移動角度導出部１９２６が導出した移動角度２１３４と、移動角速度導出部１９２８が導出した移動角速度２１３６と、第１条件～第５条件のそれぞれの成否２１４０と、偏波変動の検出結果２１５０とを対応付けて格納する。なお、データテーブル２１００のデータ項目は、本実施形態に限定されない。例えば、他の実施形態において、データテーブル２１００は、１以上の標本点のそれぞれについて、当該標本点の番号２１２０又は時刻２１２２と、偏波変動の検出結果２１５０とを対応付けて格納する。

（別実施形態の一例）
本実施形態においては、偏波変動に関する評価情報が、データテーブル２１００に格納される場合を例として、偏波変動に関する評価情報の詳細が説明された。しかしながら、偏波変動に関する評価情報は、本実施形態に限定されない。他の実施形態において、偏波変動に関する評価情報は、偏波変動が検出された１以上の時刻のリストであってもよい。

図２２は、本発明の複数の態様が全体的又は部分的に具現化されてよいコンピュータ３０００の一例を示す。光信号受信装置１２０の少なくとも一部は、コンピュータ３０００により実現されてよい。位相雑音評価装置３２０の少なくとも一部は、コンピュータ３０００により実現されてよい。光信号受信装置１６２０の少なくとも一部は、コンピュータ３０００により実現されてよい。状態監視装置１６８０の少なくとも一部は、コンピュータ３０００により実現されてよい。

コンピュータ３０００にインストールされたプログラムは、コンピュータ３０００に、本発明の実施形態に係る装置に関連付けられるオペレーション又は当該装置の１又は複数の「部」として機能させ、又は当該オペレーション又は当該１又は複数の「部」を実行させることができ、及び／又はコンピュータ３０００に、本発明の実施形態に係るプロセス又は当該プロセスの段階を実行させることができる。そのようなプログラムは、コンピュータ３０００に、本明細書に記載のフローチャート及びブロック図のブロックのうちのいくつか又はすべてに関連付けられた特定のオペレーションを実行させるべく、ＣＰＵ３０１２によって実行されてよい。

本実施形態によるコンピュータ３０００は、ＣＰＵ３０１２、ＲＡＭ３０１４、ＧＰＵ３０１６、及びディスプレイデバイス３０１８を含み、それらはホストコントローラ３０１０によって相互に接続されている。コンピュータ３０００はまた、通信インタフェース３０２２、ハードディスクドライブ３０２４、ＤＶＤ－ＲＯＭドライブ３０２６、及びＩＣカードドライブのような入出力ユニットを含み、それらは入出力コントローラ３０２０を介してホストコントローラ３０１０に接続されている。コンピュータはまた、ＲＯＭ３０３０及びキーボード３０４２のようなレガシの入出力ユニットを含み、それらは入出力チップ３０４０を介して入出力コントローラ３０２０に接続されている。

ＣＰＵ３０１２は、ＲＯＭ３０３０及びＲＡＭ３０１４内に格納されたプログラムに従い動作し、それにより各ユニットを制御する。ＧＰＵ３０１６は、ＲＡＭ３０１４内に提供されるフレームバッファ等又はそれ自体の中に、ＣＰＵ３０１２によって生成されるイメージデータを取得し、イメージデータがディスプレイデバイス３０１８上に表示されるようにする。

通信インタフェース３０２２は、ネットワークを介して他の電子デバイスと通信する。ハードディスクドライブ３０２４は、コンピュータ３０００内のＣＰＵ３０１２によって使用されるプログラム及びデータを格納する。ＤＶＤ－ＲＯＭドライブ３０２６は、プログラム又はデータをＤＶＤ－ＲＯＭ３００１から読み取り、ハードディスクドライブ３０２４にＲＡＭ３０１４を介してプログラム又はデータを提供する。ＩＣカードドライブは、プログラム及びデータをＩＣカードから読み取り、及び／又はプログラム及びデータをＩＣカードに書き込む。

ＲＯＭ３０３０はその中に、アクティブ化時にコンピュータ３０００によって実行されるブートプログラム等、及び／又はコンピュータ３０００のハードウエアに依存するプログラムを格納する。入出力チップ３０４０はまた、様々な入出力ユニットをパラレルポート、シリアルポート、キーボードポート、マウスポート等を介して、入出力コントローラ３０２０に接続してよい。

プログラムが、ＤＶＤ－ＲＯＭ３００１又はＩＣカードのようなコンピュータ可読記憶媒体によって提供される。プログラムは、コンピュータ可読記憶媒体から読み取られ、コンピュータ可読記憶媒体の例でもあるハードディスクドライブ３０２４、ＲＡＭ３０１４、又はＲＯＭ３０３０にインストールされ、ＣＰＵ３０１２によって実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ３０００に読み取られ、プログラムと、上記様々なタイプのハードウエアリソースとの間の連携をもたらす。装置又は方法が、コンピュータ３０００の使用に従い情報のオペレーション又は処理を実現することによって構成されてよい。

例えば、通信がコンピュータ３０００及び外部デバイス間で実行される場合、ＣＰＵ３０１２は、ＲＡＭ３０１４にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理に基づいて、通信インタフェース３０２２に対し、通信処理を命令してよい。通信インタフェース３０２２は、ＣＰＵ３０１２の制御の下、ＲＡＭ３０１４、ハードディスクドライブ３０２４、ＤＶＤ－ＲＯＭ３００１、又はＩＣカードのような記録媒体内に提供される送信バッファ領域に格納された送信データを読み取り、読み取られた送信データをネットワークに送信し、又はネットワークから受信した受信データを記録媒体上に提供される受信バッファ領域等に書き込む。

また、ＣＰＵ３０１２は、ハードディスクドライブ３０２４、ＤＶＤ－ＲＯＭドライブ３０２６（ＤＶＤ－ＲＯＭ３００１）、ＩＣカード等のような外部記録媒体に格納されたファイル又はデータベースの全部又は必要な部分がＲＡＭ３０１４に読み取られるようにし、ＲＡＭ３０１４上のデータに対し様々なタイプの処理を実行してよい。ＣＰＵ３０１２は次に、処理されたデータを外部記録媒体にライトバックしてよい。

様々なタイプのプログラム、データ、テーブル、及びデータベースのような様々なタイプの情報が記録媒体に格納され、情報処理を受けてよい。ＣＰＵ３０１２は、ＲＡＭ３０１４から読み取られたデータに対し、本開示の随所に記載され、プログラムの命令シーケンスによって指定される様々なタイプのオペレーション、情報処理、条件判断、条件分岐、無条件分岐、情報の検索／置換等を含む、様々なタイプの処理を実行してよく、結果をＲＡＭ３０１４に対しライトバックする。また、ＣＰＵ３０１２は、記録媒体内のファイル、データベース等における情報を検索してよい。例えば、各々が第２の属性の属性値に関連付けられた第１の属性の属性値を有する複数のエントリが記録媒体内に格納される場合、ＣＰＵ３０１２は、当該複数のエントリの中から、第１の属性の属性値が指定されている条件に一致するエントリを検索し、当該エントリ内に格納された第２の属性の属性値を読み取り、それにより予め定められた条件を満たす第１の属性に関連付けられた第２の属性の属性値を取得してよい。

上で説明したプログラム又はソフトウエアモジュールは、コンピュータ３０００上又はコンピュータ３０００近傍のコンピュータ可読記憶媒体に格納されてよい。また、専用通信ネットワーク又はインターネットに接続されたサーバシステム内に提供されるハードディスク又はＲＡＭのような記録媒体が、コンピュータ可読記憶媒体として使用可能であり、それにより、上記のプログラムを、ネットワークを介してコンピュータ３０００に提供する。

（実験例及び比較実験例）
以下、実験例及び比較実験例を用いて、本発明を具体的に説明する。なお、本発明は、下記の実験例及び比較実験例に限定されるものではない。図２３、図２４、図２５及び図２６に、実験例１における各種の測定結果を示す。図２７、図２８、図２９及び図３０に、比較実験例１における各種の測定結果を示す。図３１、図３２、図３３及び図３４に、実験例２における各種の測定結果を示す。

（実験例１）
（偏波状態測定器を用いた測定）
まず、ピエゾ素子に、長さ１２．３ｍの光ファイバ（Ｃｏｒｎｉｎｇ社製、ＳＭＦ２８ｅ＋ファイバ）が４重に巻き付けられたファイバストレッチャー（ＯＰＴＩＰＨＡＳＥ社製、ＰＺ１－ＳＭＦ４－ＡＰＣ－Ｅ）を準備した。光ファイバの一端を、レーザ光発振装置（Ｐｕｒｅ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ社製 ＰＰＣＬ５５０）に接続した。光ファイバの他端を、偏波状態測定器（Ｎｏｖｏｐｔｅｌ社製， ＰＭ１０００ Ｐｏｌａｒｉｍｅｔｅｒ）に接続した。

レーザ光発振装置から波長が１５５０ｎｍのレーザ光を出射し、ファイバストレッチャーに電圧を印加して、光ファイバに１４０ｋＨｚの側圧変動を与えた。偏波状態測定器を用いて、ファイバストレッチャー出力光のストークスパラメータを測定した。また、ストークスパラメータの測定結果を用いて、ポアンカレ球上の軌跡の移動角度を導出した。

ファイバストレッチャーに印加する電圧の大きさを変えて上記の実験を実施した。ファイバストレッチャーに印加する電圧の大きさ（ピークピーク値）は、５００ｍＶ、１Ｖ及び２Ｖの３種類であった。

図２３は、ファイバストレッチャーに印加する電圧の大きさが１Ｖである場合における、ストークスパラメータの測定結果を示す。図２３に示されるとおり、１４０ｋＨｚの周波数で微小な偏波変動が発生していることが確認された。また、ストークスパラメータの測定結果を用いて、ポアンカレ球上における偏波変動の状況を確認したところ、ポアンカレ球上で微小な偏波変動が確認された。

（光遅延干渉計を用いた測定）
次に、光ファイバの他端と、偏波状態測定器との接続を解除し、光ファイバの他端を、光遅延干渉計（Ｏｐｔｉｐｌｅｘ社製、ＤＩ－Ｃ１ＥＦＡＭ５１２）の一端に接続した。光遅延干渉計の他端を、バランスド光受信器（Ｏｐｔｉｐｌｅｘ社製、ＢＲ－Ｃ０２００Ｂ１ＤＣ）に接続した。バランスド光受信器はローパスフィルタを搭載しており、バランスド光受信器のカットオフ周波数は、１５０ＭＨｚであった。ＡＤ変換器（Ｔｅｋｔｒｏｎｉｘ社製、オシロスコープ 型番ＭＳＯ６４）を用いて、バランスド光受信器の出力を標本化した。

レーザ光発振装置から波長が１５５０ｎｍのレーザ光を出射し、ファイバストレッチャーに電圧を印加して、光ファイバに１４０ｋＨｚの側圧変動を与えた。標本化されたバランスド光受信器の出力の測定結果を用いて、（ａ）差動位相の大きさに関するヒストグラム、及び、（ｂ）差動位相の大きさの時間変動を示すグラフを作成した。標本化されたバランスド光受信器の出力の測定結果を高速フーリエ変換して、（ｃ）差動位相の周波数スペクトルを導出した。

ファイバストレッチャーに印加する電圧の大きさを変えて上記の実験を実施した。ファイバストレッチャーに印加する電圧の大きさ（ピークピーク値）は、５００ｍＶ、１Ｖ及び２Ｖの３種類であった。

図２４は、ファイバストレッチャーに印加する電圧の大きさが１Ｖである場合における、バランスド光受信器の出力のヒストグラムを示す。図２５は、ファイバストレッチャーに印加する電圧の大きさが１Ｖである場合における、バランスド光受信器の出力の時間変動を示す。図２６は、ファイバストレッチャーに印加する電圧の大きさが１Ｖである場合における、バランスド光受信器の出力の周波数スペクトルを示す。

図２４に示されるとおり、ヒストグラムが２つに割れており、位相変動が発生していることがわかる。図２５に示されるとおり、変動の立上り及び立下りが急峻となっており、バランスド光受信器のローパスフィルタによる積分効果が出現していることがわかる。上述されたとおり、積分効果が出現している場合、位相変動が直接的に測定されていると推測される。なお、急峻な変動の原因は定かではないが、機械的振動が正弦波入力電圧に追随することができず、局所的に急峻な変動が生じていると推測される。

上述されたとおり、図２６において、１４０ｋＨｚにおける周波数成分を測定することにより、変動の大きさを導出した。また、１４０ｋＨｚにおける周波数成分のピークピーク値を測定することで、位相偏移量を導出した。その結果、ファイバストレッチャーの印加電圧と、位相偏移量の測定結果とが概ね比例していた。非特許文献１５に示されるとおり、ファイバストレッチャーの印加電圧と、ファイバストレッチャーの動作に起因する側圧及び複屈折の値との間には比例関係があることから、実験例１の結果は、上述された測定原理が機能していることを示している。

（評価）
偏波状態測定器（偏光測定器と称される場合がある。）を用いた測定結果と、光遅延干渉計を用いた測定結果とを比較した。その結果、光遅延干渉計を用いた測定結果は、偏波状態測定器を用いた測定結果とよく一致していた。例えば、ファイバストレッチャーに印加する電圧の大きさ（ピークピーク値）が２Ｖの場合、偏光測定器により測定されたポアンカレ球上の軌跡の移動両端の座標は、（０．３１，０．９４，－０．１５）及び（０．１７，０．９８，－０．０６）であった。この場合、位相変化量のｐ－ｐ値は、０．１７ｒａｄであった。一方、光遅延干渉計を用いた測定結果によれば、スペクトル測定結果における１４０ｋＨｚ成分のｐ－ｐ値が０．１６ｒａｄであった。

これにより、光遅延干渉計を用いて、ポアンカレ球上の軌跡の移動角度の凡その値を測定可能であることを確認することができた。また、上述された偏波変動に起因する移動変動の検出原理の有効性が確認された。

（比較実験例１）
（偏波状態測定器を用いた測定）
ファイバストレッチャーに印加する電圧の大きさ（ピークピーク値）を２００ｍＶに設定した点を除き、実験例１と同様の手順により、ファイバストレッチャー出力光のストークスパラメータを測定した。また、ストークスパラメータの測定結果を用いて、ポアンカレ球上の軌跡の移動角度を導出した。

図２７は、ファイバストレッチャーに印加する電圧の大きさが２００ｍＶである場合における、ストークスパラメータの測定結果を示す。図２７に示されるとおり、１４０ｋＨｚの周波数で微小な偏波変動が発生していることが確認された。また、ストークスパラメータの測定結果を用いて、ポアンカレ球上における偏波変動の状況を確認したところ、ポアンカレ球上で微小な偏波変動が確認された。

（光遅延干渉計を用いた測定）
ファイバストレッチャーに印加する電圧の大きさ（ピークピーク値）を２００ｍＶに設定した点を除き、実験例１と同様の手順により、（ａ）差動位相の大きさに関するヒストグラム、及び、（ｂ）差動位相の大きさの時間変動を示すグラフを作成した。また、（ｃ）差動位相の周波数スペクトルを導出した。

図２８は、ファイバストレッチャーに印加する電圧の大きさが２００ｍＶである場合における、バランスド光受信器の出力のヒストグラムを示す。図２９は、ファイバストレッチャーに印加する電圧の大きさが２００ｍＶである場合における、バランスド光受信器の出力の時間変動を示す。図３０は、ファイバストレッチャーに印加する電圧の大きさが２００ｍＶである場合における、バランスド光受信器の出力の周波数スペクトルを示す。

図２８に示されるとおり、ヒストグラムには位相雑音のみが観測されている。一方、図２９及び図３０によれば、図２８からは読み取れない微小な１４０ｋＨｚの位相変動が発生していることがわかる。これにより、統計処理が施されることにより、実際には存在する高速な変動が読み取りにくくなることが確認された。

（実験例２）
（偏波状態測定器を用いた測定）
まず、光ファイバの一端を、レーザ光発振装置（Ｐｕｒｅ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ社製 型番ＰＰＣＬ５５０）に接続した。光ファイバの他端を、偏波スクランブラ（Ｌｕｎａ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎｓ社製、ＮＲＴ－２５００）に接続した。偏波スクランブラの出力端を偏波状態測定器（Ｎｏｖｏｐｔｅｌ社製， ＰＭ１０００ Ｐｏｌａｒｉｍｅｔｅｒ）に接続した。

レーザ光発振装置から波長が１５５０ｎｍのレーザ光を出射し、偏波スクランブラのＳｐｉｎｎｅｒ Ｍｏｄｅを利用して、高速な偏波変動を発生させた。偏波スクランブラの偏波変動周波数は７５ｋＨｚに設定した。これは、ポアンカレ球上では約４７０ｋｒａｄ／ｓの移動角速度に相当する。

偏波状態測定器を用いて、偏波スクランブラから出力される偏波変動光のストークスパラメータを測定した。また、ストークスパラメータの測定結果を用いて、ポアンカレ球上の軌跡の移動角度を導出した。

図３１は、実験例２におけるストークスパラメータの測定結果を示す。図３１に示されるとおり、偏波スクランブラの仕様のとおりに非常に大きく高速な偏波変動が発生していることが確認された。また、ストークスパラメータの測定結果を用いて、ポアンカレ球上における偏波変動の状況を確認したところ、ポアンカレ球上で最も半径の大きな大円に近い軌道を描くことが確認された。

（光遅延干渉計を用いた測定）
次に、偏波スクランブラの出力端と、偏波状態測定器との接続を解除し、偏波スクランブラの出力端を、光遅延干渉計（Ｏｐｔｉｐｌｅｘ社製、ＤＩ－Ｃ１ＥＦＡＭ５１２）の一端に接続した。光遅延干渉計の他端を、ローパスフィルタ機能を搭載したバランスド光受信器（Ｏｐｔｉｐｌｅｘ社製、ＢＲ－Ｃ０２００Ｂ１ＤＣ）に接続した。ＡＤ変換器（Ｔｅｋｔｒｏｎｉｘ社製、オシロスコープ ＭＳＯ６４）を用いて、バランスド光受信器の出力を標本化した。

レーザ光発振装置から波長が１５５０ｎｍのレーザ光を出射し、偏波スクランブラのＳｐｉｎｎｅｒ Ｍｏｄｅを利用して、高速な偏波変動を発生させた。偏波スクランブラの偏波変動周波数は７５ｋＨｚに設定した。標本化されたバランスド光受信器の出力の測定結果を用いて、（ａ）差動位相の大きさに関するヒストグラム、及び、（ｂ）差動位相の大きさの時間変動を示すグラフを作成した。標本化されたバランスド光受信器の出力の測定結果を高速フーリエ変換して、（ｃ）差動位相の周波数スペクトルを導出した。

図３２は、実験例２におけるバランスド光受信器の出力のヒストグラムを示す。図３３は、実験例２におけるバランスド光受信器の出力の時間変動を示す。図３４は、実験例２におけるバランスド光受信器の出力の周波数スペクトルを示す。図３２、図３３及び図３４の何れの結果も、大きな偏波変動が発生したことを示している。

図３３に示されるとおり、変動の立上り及び立下りが急峻となっており、バランスド光受信器のローパスフィルタによる積分効果が出現していることがわかる。上述されたとおり、積分効果が出現している場合、位相変動が直接的に測定されていると推測される。なお、偏波スクランブラＮＲＴ－２５００は、１／２波長板を高速に回転させることで偏波変動を発生させる。１／２波長板の固有軸が直交偏波モードの固有軸を横切る瞬間に、１／２波長板による位相変動が発生しており、その結果、急峻な変動が発生していると推測される。

図３４に示されるとおり、主要な周波数成分として、１５０ｋＨｚ成分が測定されている。この点に関し、偏波スクランブラＮＲＴ－２５００の公称値である７５ｋＨｚは、偏波回転の周波数である。１／２波長板の回転に伴う位相変化は、偏波回転の２倍の周波数で変化する。そのため、７５ｋＨｚ及び１５０ｋＨｚの周波数成分が観測されたと推測される。

これにより、大きな偏波変動が生じている場合であっても、光遅延干渉計を用いて、ポアンカレ球上の軌跡の移動角度の凡その値を測定可能であることが確認できた。上述された偏波変動に起因する移動変動の検出原理の有効性が確認された。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。また、技術的に矛盾しない範囲において、特定の実施形態について説明した事項を、他の実施形態に適用することができる。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。

請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

例えば、本願明細書には、下記の事項が開示されている。
［項目Ａ－１］
光伝送路を伝搬した信号光の位相雑音を評価する評価装置であって、
評価期間に含まれる複数の時点のそれぞれにおける入力光の差動位相を示す情報を取得する差動位相情報取得部と、
上記複数の時点のそれぞれにおける上記差動位相のばらつきの度合いを、上記位相雑音を評価するための指標として導出する指標導出部と、
を備え、
上記差動位相は、上記複数の時点のうち時間的に隣接する２つの時点における上記入力光の位相の差を表し、
複数の時点の時間間隔は、略一定であり、上記入力光により伝送される信号のシンボル時間の長さ以下である、
評価装置。
［項目Ａ－２］
上記指標導出部は、上記入力光の差動位相の分散又は標準偏差を、上記指標として導出する、
項目Ａ－１に記載の評価装置。
［項目Ａ－３］
上記信号光により伝送される受信信号を、光信号から電気信号に変換する光電変換部と、
上記電気信号を、アナログ信号からデジタル信号に変換するアナログ－デジタル変換部と、
をさらに備え、
上記アナログ－デジタル変換部は、上記複数の時点のそれぞれに対応する複数のデジタル信号を出力し、
上記差動位相情報取得部は、上記複数のデジタル信号に基づいて、上記複数の時点のそれぞれにおける上記差動位相を示す情報を生成し、
上記指標導出部は、上記複数の時点のそれぞれに対応する上記差動位相のばらつきの度合いを、上記受信信号の位相雑音を評価するための指標として導出し、
上記受信信号は、シンボル時系列が重畳されており、
上記アナログ－デジタル変換部のサンプリングレートは、上記受信信号のシンボル時系列のシンボルレート以上である、
項目Ａ－１又は項目Ａ－２に記載の評価装置。
［項目Ａ－４］
局部発振光を出力する局所光源と、
上記信号光を上記局所光源からの局発光と干渉させて、上記受信信号が複数の信号成分に分離された複数の光信号を出力する光９０度ハイブリッドと、
をさらに備え、
上記光電変換部は、
上記光９０度ハイブリッドが出力するＩ信号成分の光信号を電気信号に変換し、
上記光９０度ハイブリッドが出力するＱ信号成分の光信号を電気信号に変換し、
上記アナログ－デジタル変換部は、
上記複数の時点のそれぞれにおける上記Ｉ信号成分の光信号に対応する複数の第１デジタル信号を出力し、
上記複数の時点のそれぞれにおける上記Ｑ信号成分の光信号に対応する複数の第２デジタル信号を出力し、
上記差動位相情報取得部は、
上記複数の第１デジタル信号及び上記複数の第２デジタル信号に基づいて上記受信信号に含まれる変調成分を除去し、
上記複数の時点のそれぞれにおける上記差動位相を示す情報を生成する、
項目Ａ－３に記載の評価装置。
［項目Ａ－５］
上記受信信号の位相雑音の標準偏差の２乗は、上記信号光の位相雑音の標準偏差の２乗と、上記局部発振光のスペクトル線幅による位相雑音の標準偏差の２乗との和の平方根として表される、
項目Ａ－４に記載の評価装置。
［項目Ａ－６］
上記差動位相情報取得部は、
上記入力光が入力される遅延干渉部と、
上記遅延干渉部の出力光を電気信号に変換する光電変換部と、
を有し、
上記遅延干渉部は、
上記入力光を第１入力光及び第２入力光に分岐し、
第１光路を通過した上記第１入力光と、第２光路を通過した上記第２入力光と合波干渉させ、
上記第１光路を通過した上記第１入力光及び上記第２光路を通過した上記第２入力光の遅延時間差τと、上記入力光の周波数ｆとが、下記の数式ＦＡ１の関係を満足するように設定されている、
（数式ＦＡ１）
２πｆτ＝２ｎπ＋π／２ （ただし、ｎは整数である。）
項目Ａ－１又は項目Ａ－２に記載の評価装置。
［項目Ａ－７］
上記光電変換部が出力した上記電気信号に基づいて、上記遅延干渉部の動作点を調整する調整部をさらに備える、
項目Ａ－６に記載の評価装置。
［項目Ａ－８］
上記差動位相情報取得部は、
上記入力光が入力される導波路と、
上記導波路に隣接して配されるリング共振器と、
上記導波路の出力光を電気信号に変換する光電変換部と、
を有し、
上記リング共振器の入出力特性は、リングの長さがリング媒質中の入力光の波長の整数倍となるように設定される、
項目Ａ－１又は項目Ａ－２に記載の評価装置。
［項目Ａ－９］
上記差動位相情報取得部は、
上記光電変換部が出力した上記電気信号を、アナログ信号からデジタル信号に変換するアナログ－デジタル変換部、
をさらに有し
上記アナログ－デジタル変換部は、上記複数の時点のそれぞれにおける上記差動位相に対応する複数のデジタル信号を出力する、
項目Ａ－６から項目Ａ－８までの何れか一項に記載の評価装置。
［項目Ａ－１０］
上記入力光の位相雑音の標準偏差の２乗は、上記差動位相の標準偏差の２乗の１／２倍として表される、
項目Ａ－６から項目Ａ－９までの何れか一項に記載の評価装置。
［項目Ａ－１１］
入力光の光電力の測定値を示す情報を取得する光電力情報取得部をさらに備え、
上記指標導出部は
上記入力光の光電力の測定値を用いて、上記入力光の差動位相を規格化し、
上記規格化された上記差動位相を用いて、上記差動位相のばらつきの度合いを導出する、
項目Ａ－１から項目Ａ－１０までの何れか一項に記載の評価装置。
［項目Ａ－１２］
項目Ａ－１から項目Ａ－１１までの何れか一項に記載の評価装置と、
上記信号光により伝送される受信信号を復調し、情報信号を生成する復調部と、
を備える、光受信器。
［項目Ａ－１３］
上記信号光を送信する光送信器と、
項目Ａ－１２に記載の光受信器と、
を備える、光通信システム。
［項目Ａ－１４］
コンピュータを、項目Ａ－１から項目Ａ－１１までの何れか一項に記載の評価装置として機能させるためのプログラム。
［項目Ａ－１５］
光伝送路を伝播した信号光の位相雑音を評価する評価方法であって、
評価期間に含まれる複数の時点のそれぞれにおける入力光の差動位相を示す情報を取得する差動位相情報取得段階と、
上記複数の時点のそれぞれにおける上記差動位相のばらつきの度合いを、上記位相雑音を評価するための指標として導出する指標導出段階と、
を有し、
上記差動位相は、上記複数の時点のうち時間的に隣接する２つの時点における上記入力光の位相の差を表し、
複数の時点の時間間隔は、略一定であり、上記入力光により伝送される信号のシンボル時間の長さ以下である、
評価方法。

例えば、本願明細書には、下記の事項が開示されている。
［項目Ｂ－１］
光伝送路を伝搬した信号光の偏波変動を検出するための検出装置であって、
１以上の時点のそれぞれにおける、評価対象となる入力光の差動位相を示す情報を取得する差動位相情報取得部と、
上記１以上の時点の少なくとも一部における上記差動位相が予め定められた条件を満たすか否かを判定する判定部と、
を備え、
上記予め定められた条件は、
上記１以上の時点の少なくとも１つにおける上記差動位相の大きさが、予め定められた第１閾値に等しい若しくは上記第１閾値よりも大きいという第１条件、
上記１以上の時点の上記少なくとも一部であって、予め定められた長さを有する期間である評価期間に含まれる複数の時点のうち、当該時点における上記差動位相の大きさが上記第１閾値に等しい若しくは上記第１閾値よりも大きな時点の個数が、予め定められた第２閾値に等しい若しくは上記第２閾値よりも大きいという第２条件、
上記評価期間に含まれる上記複数の時点の個数に対する、上記複数の時点のうち当該時点における上記差動位相の大きさが上記第１閾値に等しい若しくは上記第１閾値よりも大きな時点の個数の割合が、予め定められた第３閾値に等しい又は上記第３閾値よりも大きいという第３条件、
上記１以上の時点のそれぞれにおける上記差動位相の大きさから導出される、ポアンカレ球上の軌跡の変動周波数における移動角度が、予め定められた第４閾値に等しい若しくは上記第４閾値よりも大きいという第４条件、及び、
上記ポアンカレ球上の上記軌跡の上記変動周波数における移動角速度が、予め定められた第５閾値に等しい若しくは上記第５閾値よりも大きいという第５条件、
の少なくとも１つを含む、
検出装置。
［項目Ｂ－２］
上記１以上の時点の少なくとも一部における上記差動位相が上記予め定められた条件を満たすと判定された場合に、上記信号光に偏波変動が発生したことを示す情報を出力する出力部をさらに備える、
項目Ｂ－１に記載の検出装置。
［項目Ｂ－３］
上記差動位相は、上記１以上の時点のうち時間的に隣接する２つの時点における上記入力光の位相の差を表し、
上記１以上の時点の時間間隔は、略一定である、
項目Ｂ－１又は項目Ｂ－２に記載の検出装置。
［項目Ｂ－４］
上記信号光は、
情報信号の伝送に用いられる第１波長の光と、
偏波変動の検出に用いられる第２波長の光と、
を含み、
上記第１波長の値は、上記第２波長の値とは異なり、
上記入力光は、上記第２波長の光である、
項目Ｂ－１から項目Ｂ－３までの何れか一項に記載の検出装置。
［項目Ｂ－５］
上記信号光から上記第２波長の光を分波する分波部をさらに備える、
項目Ｂ－４に記載の検出装置。
［項目Ｂ－６］
上記差動位相情報取得部は、
上記入力光が入力される遅延干渉部と、
上記遅延干渉部の出力光を電気信号に変換する光電変換部と、
上記光電変換部の出力した上記電気信号が入力され、入力電圧の波形が時間積分された電圧を出力する積分部と、
を有し、
上記遅延干渉部は、
上記入力光を第１入力光及び第２入力光に分岐し、
第１光路を通過した上記第１入力光と、第２光路を通過した上記第２入力光と合波干渉させ、
上記第１光路を通過した上記第１入力光及び上記第２光路を通過した上記第２入力光の遅延時間差τと、上記入力光の周波数ｆとが、下記の数式ＦＢ１の関係を満足するように設定されている、
（数式ＦＢ１）
２πｆτ＝２ｎπ＋π／２ （ただし、ｎは整数である。）
項目Ｂ－１から項目Ｂ－５までの何れか一項に記載の検出装置。
［項目Ｂ－７］
項目Ｂ－１から項目Ｂ－６までの何れか一項に記載の検出装置と、
上記信号光により伝送される受信信号を復調し、情報信号を生成する復調部と、
を備える、光受信装置。
［項目Ｂ－８］
上記信号光を送信する光送信装置と、
項目Ｂ－７に記載の光受信装置と、
を備える、光通信システム。
［項目Ｂ－９］
コンピュータを、項目Ｂ－１から項目Ｂ－６までの何れか一項に記載の検出装置として機能させるためのプログラム。
［項目Ｂ－１０］
光伝送路を伝搬した信号光の偏波変動を検出するための検出方法であって、
１以上の時点のそれぞれにおける、評価対象となる入力光の差動位相を示す情報を取得する差動位相情報取得段階と、
上記１以上の時点の少なくとも一部における上記差動位相が、予め定められた条件を満たすか否かを判定する判定段階と、
を有し、
上記予め定められた条件は、
上記１以上の時点の少なくとも１つにおける上記差動位相の大きさが、予め定められた第１閾値に等しい若しくは上記第１閾値よりも大きいという第１条件、
上記１以上の時点の上記少なくとも一部であって、予め定められた長さを有する期間である評価期間に含まれる複数の時点のうち、当該時点における上記差動位相の大きさが上記第１閾値に等しい若しくは上記第１閾値よりも大きな時点の個数が、予め定められた第２閾値に等しい若しくは上記第２閾値よりも大きいという第２条件、
上記評価期間に含まれる上記複数の時点の個数に対する、上記複数の時点のうち当該時点における上記差動位相の大きさが上記第１閾値に等しい若しくは上記第１閾値よりも大きな時点の個数の割合が、予め定められた第３閾値に等しい又は上記第３閾値よりも大きいという第３条件、
上記１以上の時点のそれぞれにおける上記差動位相の大きさから導出される、ポアンカレ球上の軌跡の変動周波数における移動角度が、予め定められた第４閾値に等しい若しくは上記第４閾値よりも大きいという第４条件、及び、
上記ポアンカレ球上の上記軌跡の上記変動周波数における移動角速度が、予め定められた第５閾値に等しい若しくは上記第５閾値よりも大きいという第５条件、
の少なくとも１つを含む、
検出方法。

１０ 光伝送路、１００ 通信システム、１１０ 光信号送信装置、１２０ 光信号受信装置、１３０ 局部発振器、１４０ 光９０度ハイブリッド、１５２ 光受信器、１５４ 光受信器、１６２ ＡＤ変換器、１６４ ＡＤ変換器、１７０ 信号処理部、２１０ デジタル信号処理回路、２２０ 復号回路、２３０ 振幅雑音評価部、２４０ 位相雑音評価部、２４２ 差動位相信号生成部、２４４ ヒストグラム生成部、２４６ 標準偏差算出部、３２０ 位相雑音評価装置、３４０ 光遅延干渉計、３５０ 光受信器、３６０ ＡＤ変換器、３７０ 信号処理部、４２２ 半透過鏡、４２４ 半透過鏡、４３２ 全反射鏡、４３４ 全反射鏡、４３６ 光位相調整器、５１０ 基板、５２０ 導波路、５２６ 電極、５３０ 導波路、５４０ 光遅延干渉計、６１０ 基板、６２０ 導波路、６３０ リング共振器、６３６ 電極、６４０ 光遅延干渉計、７１０ 校正部、８２０ 位相雑音評価装置、８５０ 光受信器、８６０ ＡＤ変換器、８７０ 信号処理部、８８０ 光位相制御部、９３０ 規格化部、１０４０ 光遅延干渉計、１０６０ 半透過鏡、１１４０ 光遅延干渉計、１１６０ 導波路、１２４０ 光遅延干渉計、１２６０ 導波路、１３４０ 光遅延干渉計、１３５０ バランスド光受信器、１３５２ 光受信器、１３５４ 光受信器、１３５６ 差動処理部、１４５２ フォトダイオード、１４５４ フォトダイオード、１４５６ 連結点、１５４０ 光遅延干渉計、１６００ 通信システム、１６２０ 光信号受信装置、１６４０ 分波器、１６５０ 光受信器、１６６０ ＡＤ変換器、１６７０ 信号処理部、１６８０ 状態監視装置、１７２２ 通信用光信号出力部、１７２４ 監視用光信号出力部、１７３０ 合波器、１８５２ 光電変換素子、１８５４ 積分回路、１８７０ 信号処理部、１９２２ 増加検出部、１９２４ 周波数解析部、１９２６ 移動角度導出部、１９２８ 移動角速度導出部、１９３０ 偏波変動検出部、１９４０ 情報出力部、２１００ データテーブル、２１２０ 番号、２１２２ 時刻、２１２４ 出力値、２１３２ 変動周波数、２１３４ 移動角度、２１３６ 移動角速度、２１４０ 成否、２１５０ 検出結果、３０００ コンピュータ、３００１ ＤＶＤ－ＲＯＭ、３０１０ ホストコントローラ、３０１２ ＣＰＵ、３０１４ ＲＡＭ、３０１６ ＧＰＵ、３０１８ ディスプレイデバイス、３０２０ 入出力コントローラ、３０２２ 通信インタフェース、３０２４ ハードディスクドライブ、３０２６ ＤＶＤ－ＲＯＭドライブ、３０３０ ＲＯＭ、３０４０ 入出力チップ、３０４２ キーボード

Claims (10)

1. 光伝送路を伝搬した信号光の偏波変動を検出するための検出装置であって、
   １以上の時点のそれぞれにおける、評価対象となる入力光の差動位相を示す情報を取得する差動位相情報取得部と、
   前記１以上の時点の少なくとも一部における前記差動位相が予め定められた条件を満たすか否かを判定する判定部と、
   を備え、
   前記予め定められた条件は、
   前記１以上の時点の少なくとも１つにおける前記差動位相の大きさが、予め定められた第１閾値に等しい若しくは前記第１閾値よりも大きいという第１条件、
   前記１以上の時点の前記少なくとも一部であって、予め定められた長さを有する期間である評価期間に含まれる複数の時点のうち、当該時点における前記差動位相の大きさが前記第１閾値に等しい若しくは前記第１閾値よりも大きな時点の個数が、予め定められた第２閾値に等しい若しくは前記第２閾値よりも大きいという第２条件、
   前記評価期間に含まれる前記複数の時点の個数に対する、前記複数の時点のうち当該時点における前記差動位相の大きさが前記第１閾値に等しい若しくは前記第１閾値よりも大きな時点の個数の割合が、予め定められた第３閾値に等しい又は前記第３閾値よりも大きいという第３条件、
   前記１以上の時点のそれぞれにおける前記差動位相の大きさから導出される、ポアンカレ球上の軌跡の変動周波数における移動角度が、予め定められた第４閾値に等しい若しくは前記第４閾値よりも大きいという第４条件、及び、
   前記ポアンカレ球上の前記軌跡の前記変動周波数における移動角速度が、予め定められた第５閾値に等しい若しくは前記第５閾値よりも大きいという第５条件、
   の少なくとも１つを含む、
   検出装置。
2. 前記１以上の時点の少なくとも一部における前記差動位相が前記予め定められた条件を満たすと判定された場合に、前記信号光に偏波変動が発生したことを示す情報を出力する出力部をさらに備える、
   請求項１に記載の検出装置。
3. 前記差動位相は、前記１以上の時点のうち時間的に隣接する２つの時点における前記入力光の位相の差を表し、
   前記１以上の時点の時間間隔は、略一定である、
   請求項１に記載の検出装置。
4. 前記信号光は、
   情報信号の伝送に用いられる第１波長の光と、
   偏波変動の検出に用いられる第２波長の光と、
   を含み、
   前記第１波長の値は、前記第２波長の値とは異なり、
   前記入力光は、前記第２波長の光である、
   請求項１に記載の検出装置。
5. 前記信号光から前記第２波長の光を分波する分波部をさらに備える、
   請求項４に記載の検出装置。
6. 前記差動位相情報取得部は、
   前記入力光が入力される遅延干渉部と、
   前記遅延干渉部の出力光を電気信号に変換する光電変換部と、
   前記光電変換部の出力した前記電気信号が入力され、入力電圧の波形が時間積分された電圧を出力する積分部と、
   を有し、
   前記遅延干渉部は、
   前記入力光を第１入力光及び第２入力光に分岐し、
   第１光路を通過した前記第１入力光と、第２光路を通過した前記第２入力光と合波干渉させ、
   前記第１光路を通過した前記第１入力光及び前記第２光路を通過した前記第２入力光の遅延時間差τと、前記入力光の周波数ｆとが、下記の数式１の関係を満足するように設定されている、
   （数式１）
   ２πｆτ＝２ｎπ＋π／２ （ただし、ｎは整数である。）
   請求項１に記載の検出装置。
7. 請求項１から請求項６までの何れか一項に記載の検出装置と、
   前記信号光により伝送される受信信号を復調し、情報信号を生成する復調部と、
   を備える、光受信装置。
8. 前記信号光を送信する光送信装置と、
   請求項７に記載の光受信装置と、
   を備える、光通信システム。
9. コンピュータを、請求項１から請求項６までの何れか一項に記載の検出装置として機能させるためのプログラム。
10. 光伝送路を伝搬した信号光の偏波変動を検出するための検出方法であって、
    １以上の時点のそれぞれにおける、評価対象となる入力光の差動位相を示す情報を取得する差動位相情報取得段階と、
    前記１以上の時点の少なくとも一部における前記差動位相が、予め定められた条件を満たすか否かを判定する判定段階と、
    を有し、
    前記予め定められた条件は、
    前記１以上の時点の少なくとも１つにおける前記差動位相の大きさが、予め定められた第１閾値に等しい若しくは前記第１閾値よりも大きいという第１条件、
    前記１以上の時点の前記少なくとも一部であって、予め定められた長さを有する期間である評価期間に含まれる複数の時点のうち、当該時点における前記差動位相の大きさが前記第１閾値に等しい若しくは前記第１閾値よりも大きな時点の個数が、予め定められた第２閾値に等しい若しくは前記第２閾値よりも大きいという第２条件、
    前記評価期間に含まれる前記複数の時点の個数に対する、前記複数の時点のうち当該時点における前記差動位相の大きさが前記第１閾値に等しい若しくは前記第１閾値よりも大きな時点の個数の割合が、予め定められた第３閾値に等しい又は前記第３閾値よりも大きいという第３条件、
    前記１以上の時点のそれぞれにおける前記差動位相の大きさから導出される、ポアンカレ球上の軌跡の変動周波数における移動角度が、予め定められた第４閾値に等しい若しくは前記第４閾値よりも大きいという第４条件、及び、
    前記ポアンカレ球上の前記軌跡の前記変動周波数における移動角速度が、予め定められた第５閾値に等しい若しくは前記第５閾値よりも大きいという第５条件、
    の少なくとも１つを含む、
    検出方法。

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