JPH09149006A - 偏波スクランブル式波長多重信号伝送方法及び偏波スクランブル式波長多重信号伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 偏波スクランブル式波長多重信号伝送方法及
び偏波スクランブル式波長多重信号伝送装置に関し、複
数チャンネルの信号光に対し、それぞれ異なる周波数で
偏波スクランブルを施すことにより、非線形光学効果の
発生を効率的に抑制して波長多重信号の伝送品質を向上
する。 【解決手段】 波長多重されるべき複数チャンネル用の
複数の信号光送信部１−１〜１−Ｎと、複数の偏波スク
ランブラ２−１〜２−Ｎとをそなえ、各信号光送信部１
−１〜１−Ｎからの信号光に対し複数の偏波スクランブ
ラ２−１〜２−Ｎによりそれぞれ異なる周波数で偏波ス
クランブルを施すように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】（目次） 発明の属する技術分野 従来の技術（図２７，図２８） 発明が解決しようとする課題（図２８） 課題を解決するための手段（図１〜図６） 発明の実施の形態 （ａ）第１実施形態の説明（図７〜図１１） （ｂ）第２実施形態の説明（図１２） （ｃ）第３実施形態の説明（図１３，図１４） （ｄ）第４実施形態の説明（図１５，図１６） （ｅ）第５実施形態の説明（図１７〜図２３） （ｆ）第６実施形態の説明（図２４） （ｇ）第７実施形態の説明（図２５，図２６） 発明の効果

【０００２】

【発明の属する技術分野】本発明は、偏波スクランブル
式波長多重信号伝送方法及び偏波スクランブル式波長多
重信号伝送装置に関する。

【０００３】

【従来の技術】近年、エルビウムドープ（添加）光ファ
イバ（ＥＤＦ）を用いたＥＤＦ光増幅器の出現により、
光（信号光）の直接増幅を行なう伝送システムの研究が
盛んに行なわれてきている。このＥＤＦ光増幅器は、利
得波長帯域が広いため、波長分割多重（ＷＤＭ：Wavele
ngth Division Multiplexing）伝送を行ない、各波長の
一括増幅中継を行なうことができるようになる。

【０００４】しかし、現在、一般に使用されている光フ
ァイバの材質は石英系で、本質的には非線形性が非常に
小さい材質であるが、通常、ＷＤＭ伝送方式では、光波
を１０μｍ程度の微細な領域（光ファイバ）に閉じ込め
て信号光を伝送するために、パワー密度が非常に高くな
ることや、低損失で伝播モードが規制されているにもか
かわらず、光波と光ファイバの材料の相互作用長が非常
に長いなどの理由から、各種の非線形光学効果の影響が
顕著に現れる可能性があり、これがＷＤＭ伝送時の伝送
品質を劣化させる要因となる。

【０００５】ここで、ＷＤＭ伝送時の伝送品質に影響を
与える光ファイバの非線形光学効果としては、周知のよ
うに、誘導ブリルアン散乱，自己位相変調（ＳＰＭ：Se
lf Phase Modulation)，ラマン散乱，四光子混合（ＦＷ
Ｍ），相互位相変調（ＸＰＭ：Cross Phase Modulatio
n）などが挙げられる。このうち、ＦＷＭやＸＰＭは各
信号光の偏光状態の相対関係によって信号光への影響が
異なるために、伝送路（光ファイバ）中で信号光の偏光
状態が変化するとＳＮＲ（信号対ノイズ比）が時間的に
揺らぐ。

【０００６】また、例えば、文献「IEEE J.Lightwave T
echnol.,6,No.11,pp1750 〜1769」によると、上記の各
種の非線形光学効果のうち、システム設計に最も厳しい
条件を与えるのはＦＷＭ光であることが分かっている。
このＦＷＭ光は、例えば、図２７（ａ），図２７（ｂ）
に示すように、四光子混合による信号光波（周波数ｆ_i,
ｆ_j,ｆ_k ）間の光周波数混合により、新たに発生する信
号光（周波数ｆ_ijk ）で、これが元の各信号光波（周波
数ｆ_i,ｆ_j,ｆ_k）のクロストークとなり、ＷＤＭ伝送時
の伝送特性を劣化させる１つの要因となっている。

【０００７】ところで、このＦＷＭ光の発生効率η_ijk
には、次式（１）〜（３）に示すような関係がある。

【０００８】

【数１】

【０００９】

【数２】

【００１０】

【数３】

【００１１】ただし、 Ｐ_ijk ：ＦＷＭ光パワー Δβ：位相不整合量 Ｐ_i ，Ｐ_j ，Ｐ _k：入力光パワー λ：波長 ｎ：光ファイバ中の屈折率 χ₁₁₁₁：３次の非線形感受率 ｃ：光速度 α：光ファイバの損失係数 ｄ：縮退係数（ｉ＝ｊ＝ｋのときｄ＝3 ，ｉ≠ｊ≠ｋのときｄ＝６） Ｌ：光ファイバ長 ｆ₀ ：零分散周波数 Ｌ_eff ：実効ファイバ長〔＝(1-exp(-αL))/α〕 ｆ_i ，ｆ_j ，ｆ _k：信号光周波数 Ａ_eff ：実効断面積 Ｄ：光ファイバの分散値 ｄＤ／ｄλ：分散スロープ である。

【００１２】ここで、上記の式（１）は、ＦＷＭ光パワ
ー（Ｐ_ijk ）が非線形効果の大きさ（χ₁₁₁₁），入力光
パワー（Ｐ_i ，Ｐ_j ，Ｐ _k）及び偏光状態に依存してい
ることを示し、式（２）は、位相不整合量（Δβ）に伴
うＦＷＭ光の発生効率η_ijkを示し、さらに式（３）
は、位相不整合量（Δβ）が信号光周波数（ｆ_i ，
ｆ_j，ｆ _k）の間隔と光ファイバの分散値（Ｄ）とに依
存することを示している。

【００１３】つまり、ＦＷＭ光の発生効率η_ijk は、主
に、光波間の波長間隔と光ファイバの分散値とに依存す
る位相不整合量Δβによって決まることが分かる。この
ため、伝送損失が最小となる１．５μｍ帯付近に光ファ
イバの零分散域を移した分散シフトファイバを伝送路と
して用いた場合には、このＦＷＭ光の影響が顕著に現れ
る。また、分散値が零に近い波長での伝送はクロストー
クの影響を大きく受けるので、これを避けるために光フ
ァイバへの入射パワーを下げる必要があり、伝送特性に
大きな制約を受けることになる。

【００１４】例えば、等間隔に波長（周波数）が配置さ
れた波長多重信号（ＷＤＭ信号）の場合は、同一波長に
現れるＦＷＭ光が多数存在するが、特に、隣接する波長
の信号光ほどその数が多くなる。次表１は１６本（１６
チャンネル）の異なる波長の信号光を波長多重する１６
ＷＤＭ時の各波長に生じるＦＷＭ光の総数を示してお
り、この表１から分かるように、チャンネル番号８とチ
ャンネル番号９のように隣接するチャンネルで生じるＦ
ＷＭ光の数が最も多くなっている。

【００１５】

【表１】

【００１６】なお、ある波長のＦＷＭ光によるクロスト
ーク量は、上式（１）〜（３）を用いて、全てのｉ，
ｊ，ｋの組み合わせに基づくＦＷＭ光パワーを独立に求
め、得られた各ＦＷＭ光パワーを加算することにより算
出される。このため、現在のところ、ＦＷＭ光が発生し
てもこれが元の信号光波長に影響を与えないような波長
配置を設定したり、光ファイバの零分散波長からある程
度離れた波長域を使用するなどして、ＷＤＭ信号伝送時
のＦＷＭ光による影響に対する対策がなされている。し
かし、光増幅器の広帯域化，波長多重する信号光数の増
加への要求が強く、波長設定だけでは対応が困難になり
つつある。

【００１７】そこで、従来は、例えば、文献「J.Lightw
ave Technol.,vol.11,pp.2116-21221993 」で述べられ
ているように、波長多重する信号光を無偏光化すること
によりＦＷＭ光の発生を抑圧する方法なども提案されて
いる。また、ＷＤＭ信号の伝送システムでは、上述のよ
うに、光増幅技術を適用することにより、波長の異なる
複数の信号光を大量に長距離伝送することが可能になる
が、この場合、光増幅器の偏光依存性利得や使用する光
部品の偏光依存性損失が、ＳＮＲを大きく劣化させるこ
とが知られている。特に、エルビウムドープ光ファイバ
を用いたＥＤＦ光増幅器の場合、偏光依存性利得の主な
要因は、ＰＨＢ（Polarization Hole Burning)効果であ
る。

【００１８】そこで、従来は、ＥＤＦ光増幅器への入力
偏波状態をＰＢＨの応答速度に比べて高速に変化させる
ことにより、ＰＨＢ効果による影響を効率的に緩和し
て、ＳＮＲの劣化を抑制することが行なわれている。ま
た、光部品の偏光依存性損失によって生じるＳＮＲ劣化
は、信号光の偏光状態を伝送速度よりも高速にスクラン
ブルすれば、抑圧することが可能であるため、偏光状態
をスクランブルする手段として、電気光学効果を応用し
た偏波スクランブラ，光ファイバへの応力によるファイ
バの複屈折率変化を利用した偏波スクランブラなどが開
発されている。

【００１９】例えば、図２８は従来の偏波スクランブル
式波長多重伝送装置の一例を示すブロック図で、この図
２８に示す装置は、４チャンネル分の信号光送信部２１
−１〜２１−４，合波器２２，光ファイバを円状に形成
して構成された偏波制御部（ＰＣ：Polarization Contr
oller）２３，変調部２５，偏波スクランブラ（ＰＳ：P
olarization Scrambler) ２６及び増幅器２７をそなえ
て構成され、さらに、各信号光送信部２１−１〜２１−
４は、受光素子２１１，レーザ・ダイオード２１２及び
偏波制御部（ＰＣ）２１３をそなえて構成されている。

【００２０】これにより、上述の装置では、各信号光送
信部２１−１〜２１−４からの４チャンネル分の各信号
光を合波器２２で合波して波長多重したのち、変調部２
５により、ＮＲＺ(Non-Return to Zero)データを用いて
変調を施し、偏波スクランブラ２６で一括して（同一周
波数で）偏波スクランブルを施すことによって、効果的
に、波長多重信号伝送時の非線形光学効果の影響を抑制
できるようになっている。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の偏波スクランブル式波長伝送装置でも、やは
りＦＷＭ光やＸＰＭなどの非線形光学効果の発生を十分
には抑制できず、装置のＳＮＲが劣化してしまうという
課題がある。本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、複数チャンネルの信号光に対し、それぞれ異
なる周波数、あるいは異なる偏光方位で偏波スクランブ
ルを施すことにより、非線形光学効果の発生を効率的に
抑制して波長多重信号の伝送品質を向上できるようにし
た、偏波スクランブル式波長多重信号伝送方法及び偏波
スクランブル式波長多重信号伝送装置を提供することを
目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理ブロ
ック図で、この図１に示す偏波スクランブル式波長多重
信号伝送装置において、１−１〜１−Ｎ（ただし、Ｎは
自然数）はそれぞれ信号光送信部、２−１〜２−Ｎはそ
れぞれ偏波スクランブラ、３は合波部である。ここで、
各信号光送信部１−１〜１−Ｎは、それぞれ波長多重さ
れるべき複数チャンネル用の複数の信号光を送信するも
のであり、各偏波スクランブラ２−１〜２−Ｎは、それ
ぞれ各信号光送信部１−１〜１−Ｎからの信号光に対し
てそれぞれ異なる周波数で偏波スクランブルを施すもの
であり、合波部３は、各偏波スクランブラ２−１〜２−
Ｎからの複数チャンネル分の信号光を波長多重するもの
である（請求項９）。

【００２３】このような構成により、上述の偏波スクラ
ンブル式波長多重信号伝送装置では、波長多重された複
数チャンネルの信号光に対し、各偏波スクランブラ２−
１〜２−Ｎによってそれぞれ異なる周波数で偏波スクラ
ンブルが施されるので、隣接チャンネルの信号光の偏光
状態が相互に変化し、全信号光でその偏光状態が平均化
された状態で波長多重信号が伝送される（請求項１）。

【００２４】具体的に、このとき、着目チャンネルの信
号光に対して施す偏波スクランブルの周波数と着目チャ
ンネルの信号光に隣接する隣接チャンネルの信号光に対
して施す偏波スクランブルの周波数との周波数差が、着
目チャンネルの信号光に対して施す偏波スクランブルの
周波数と着目チャンネルの信号光に隣接しない非隣接チ
ャンネルの信号光に対して施す偏波スクランブルの周波
数との周波数差よりも大きくなるように設定すれば、隣
接チャンネルの信号光の偏光状態を相互により大きく異
なった状態にすることができる（請求項４）。

【００２５】なお、この図１においては、各偏波スクラ
ンブラ２−１〜２−Ｎにより、上記複数の信号光送信部
１−１〜１−Ｎの全ての信号光送信部１−１〜１−Ｎか
らの信号光に対してそれぞれ異なる周波数で偏波スクラ
ンブルが施されるようになっているが（請求項２，１
０）、例えば、Ｎ＞２の場合は複数の偏波スクランブラ
（例えば、偏波スクランブラ２−２〜２−Ｎ）をそな
え、Ｎ＝２の場合は１つの偏波スクランブラ（例えば、
偏波スクランブラ２−２）をそなえて、上記複数の信号
光送信部１−１〜１−Ｎの少なくとも一部の信号光送信
部１−２〜１−Ｎからの信号光に対してそれぞれ異なる
周波数（Ｎ＞２の場合）または所定の周波数（Ｎ＝２の
場合）で偏波スクランブルが施されるようにしてもよい
（請求項３，１１）。

【００２６】次に、図２も本発明の原理ブロック図で、
この図２においても、１−１〜１−Ｎはそれぞれ信号光
送信部、２−１〜２−Ｍ（ただし、Ｍ＜Ｎ）はそれぞれ
偏波スクランブラ、３−１〜３−Ｍ，４はそれぞれ合波
部であるが、この場合は、複数の信号光送信部１−１〜
１−Ｎが複数（Ｍ）のグループに分割され、複数の偏波
スクランブラ２−１〜２−Ｍがそれぞれ異なる周波数で
偏波スクランブルを施すようになっている。

【００２７】つまり、１グループ（例えば、第１グルー
プ）を構成する信号光送信部１−１〜１−ｉ（ただし、
ｉ＜Ｎ）からの信号光に対しては、偏波スクランブラ２
−１により同一の周波数で偏波スクランブルが施される
が、異なったグループ（例えば、第２〜第Ｍグループ）
を構成する信号光送信部１−（ｉ＋ｊ）〜１−Ｎからの
信号光に対しては、偏波スクランブラ２−２〜２−Ｍに
よりそれぞれ異なった周波数で偏波スクランブルが施さ
れるようになっている（請求項１２）。

【００２８】このような構成により、上述の偏波スクラ
ンブル式波長多重信号伝送装置でも、波長多重された複
数チャンネル（ただし、この場合は、信号光送信部１−
１〜１−Ｎを分割した複数のグループをそれぞれ１チャ
ンネルと考える）の信号光に対し、各偏波スクランブラ
２−１〜２−Ｍによってそれぞれ異なる周波数で偏波ス
クランブルが施されるので、隣接チャンネルの信号光の
偏光状態を相互に変化させて全信号光で平均化した状態
で、波長多重信号を伝送することができる（請求項
１）。

【００２９】また、この場合も、着目チャンネル（着目
グループ）の信号光に対して施す偏波スクランブルの周
波数と着目チャンネルの信号光に隣接する隣接チャンネ
ル（隣接グループ）の信号光に対して施す偏波スクラン
ブルの周波数との周波数差が、着目チャンネルの信号光
に対して施す偏波スクランブルの周波数と着目チャンネ
ルの信号光に隣接しない非隣接チャンネルの信号光に対
して施す偏波スクランブルの周波数との周波数差よりも
大きくなるように設定すれば、隣接チャンネルの信号光
の偏光状態を相互により大きく異なった状態にすること
ができる（請求項４）。

【００３０】さらに、この図２においても、各偏波スク
ランブラ２−１〜２−Ｍにより、全てのチャンネル（グ
ループ）からの信号光に対してそれぞれ異なる周波数で
偏波スクランブルが施されるようになっているが（請求
項２，１０）、例えば、分割後のグループ数が「２」よ
り多い場合は複数の偏波スクランブラ２−２〜２−Ｍを
そなえ、分割後のグループ数が「２」の場合は１つの偏
波スクランブラをそなえて、複数の信号光送信部１−１
〜１−Ｎの少なくとも一部の信号光送信部（異なったグ
ループの信号光送信部１−（ｉ＋１）〜１−Ｎ）からの
信号光に対してそれぞれ異なる周波数（グループ数が
「２」より多い場合）または所定の周波数（グループ数
が「２」の場合）で偏波スクランブルが施されるように
してもよい（請求項３，１１）。

【００３１】なお、上述の各偏波スクランブラ２−１〜
２−Ｍはそれぞれ現用偏波スクランブラと予備用偏波ス
クランブラをそなえて二重化してもよい（請求項１
３）。また、上述の偏波スクランブル式波長多重信号伝
送装置は、例えば、図３に示すように、複数の信号光送
信部１−１〜１−Ｎを奇数チャンネルの信号光のグルー
プ（信号光送信部１−１，１−３，・・・，１−（２ｉ
−１）：ただし、２ｉ＝Ｎ）と偶数チャンネルの信号光
のグループ（信号光送信部１−２，１−４，・・・，１
−２ｉ）とに分割し、複数の偏波スクランブラ２−１〜
２−Ｍを、第１偏波スクランブラ２−１′と第２偏波ス
クランブラ２−２′とで構成してもよい。

【００３２】ここで、第１偏波スクランブラ２−１′
は、奇数チャンネルの信号光のグループを構成する信号
光送信部１−１，１−３，・・・，１−（２ｉ−１）か
らの信号光に対して、第１周波数で偏波スクランブルを
施すものであり、第２偏波スクランブラ２−２′は、偶
数チャンネルの信号光のグループを構成する信号光送信
部１−２，１−４，・・・，１−２ｉからの信号光に対
して、第１周波数とは異なる第２周波数で偏波スクラン
ブルを施すものである（請求項１４）。

【００３３】このような構成により、上述の偏波スクラ
ンブル式波長多重信号伝送装置では、複数の信号光送信
部１−１〜１−Ｎを奇数チャンネルの信号光のグループ
と偶数チャンネルの信号光のグループとに分割すること
で、波長多重された複数チャンネルの信号光（ただし、
この場合は、奇数チャンネル，偶数チャンネルのグルー
プからの各信号光）に対し、第１，第２偏波スクランブ
ラ２−１′，２−２′によってそれぞれ異なる周波数で
偏波スクランブルが施されるので、さらに、隣接チャン
ネルの信号光の偏光状態が相互により大きく異なる状態
で、波長多重信号が伝送される（請求項１）。

【００３４】また、この場合も、着目チャンネル（ただ
し、この場合は、奇数チャンネルのグループ又は偶数チ
ャンネルのグループ）の信号光に対して施す偏波スクラ
ンブルの周波数と着目チャンネルの信号光に隣接する隣
接チャンネル（偶数チャンネルのグループ又は奇数チャ
ンネルのグループ）の信号光に対して施す偏波スクラン
ブルの周波数との周波数差が、着目チャンネルの信号光
に対して施す偏波スクランブルの周波数と着目チャンネ
ルの信号光に隣接しない非隣接チャンネルの信号光に対
して施す偏波スクランブルの周波数との周波数差よりも
大きくなるように設定すれば、隣接チャンネルの信号光
の偏光状態をさらに相互に大きく異なった状態にするこ
とができる（請求項４）。

【００３５】なお、第１偏波スクランブラ２−１′及び
第２偏波スクランブラ２−２′はそれぞれ現用偏波スク
ランブラと予備用偏波スクランブラをそなえて二重化し
てもよい（請求項１５）。次に、図４も本発明の原理ブ
ロック図で、この図４に示す偏波スクランブル式波長多
重信号伝送装置においても、１−１〜１−Ｎは信号光送
信部、２は偏波スクランブラ、３は合波部であるが、こ
の場合は、複数の信号光送信部１−１〜１−Ｎのうちの
一部の信号光送信部（例えば、信号光送信部１−１〜１
−ｉ：ただし、２ｉ＝Ｎ）と残りの信号光送信部（例え
ば、信号光送信部１−（ｉ＋１）〜１−Ｎ）とでそれぞ
れ異なる偏光方位となるように構成されるとともに、各
信号光送信部１−１〜１−Ｎからの信号光に対しては、
偏波スクランブラ２により同一の周波数で偏波スクラン
ブルが施されるようになっている（請求項１６）。

【００３６】このような構成により、上述の偏波スクラ
ンブル式波長多重信号伝送装置では、波長多重された複
数チャンネルの信号光に対し、偏波スクランブラ２によ
りそれぞれ異なる偏光方位で偏波スクランブルが施され
るので、隣接チャンネルの偏光状態を所要量異なった状
態にして、波長多重信号を伝送することができる（請求
項５）。

【００３７】従って、波長多重された複数チャンネルの
信号光に対し、それぞれ異なる周波数で偏波スクランブ
ルを施さなくとも、同一の周波数で偏波スクランブルを
施せば、隣接チャンネルの偏光状態を所要量異なった状
態にして、波長多重信号を伝送することができる（請求
項６）。なお、この場合も、図５に示すように、上述の
一部の信号光送信部１−１〜１−ｉを奇数チャンネルの
信号光用信号光送信部（１−１，１−３，・・・，１−
（２ｉ−１））として構成するとともに、残りの信号光
送信部１−（ｉ＋１）〜１−Ｎを偶数チャンネルの信号
光用信号光送信部（１−２，１−４，・・・，１−２
ｉ）として構成すれば、予め隣接チャンネルの偏光状態
を相互に異なった状態にしておくことができる（請求項
１７）。

【００３８】また、具体的に、上述の異なる偏光方位と
は相互に直交する偏光方位で、この場合は、複数の信号
光送信部１−１〜１−Ｎのうちの一部の信号光送信部１
−１〜１−ｉと残りの信号光送信部１−（ｉ＋１）〜１
−Ｎとでそれぞれ直交する偏光方位で偏波スクランブル
が施される（請求項８，１８）。さらに、上述の偏波ス
クランブラ２は現用偏波スクランブラと予備用偏波スク
ランブラをそなえて二重化してもよい（請求項１９）。

【００３９】次に、図６も本発明の原理ブロック図で、
この図６において、１−１〜１−Ｎはそれぞれ波長多重
されるべき複数チャンネル用の信号光送信部、２−１″
は第３偏波スクランブラ、２−２″は第４偏波スクラン
ブラ、３−１〜３−４，４−１，４−２，５はそれぞれ
合波部であるが、この場合は、複数の信号光送信部１−
１〜１−Ｎが奇数チャンネルの信号光用信号光送信部
〔奇数グループ：信号光送信部１−１，１−３，・・
・，１−（４ｉ−１）：ただし、４ｉ＝Ｎ〕と偶数チャ
ンネルの信号光用信号光送信部（偶数グループ：信号光
送信部１−２，１−４，・・・，１−４ｉ）とに分割さ
れ、奇数チャンネルの信号光用信号光送信部１−１，１
−３，・・・，１−（４ｉ−１）のうちの一部の信号光
送信部１−１，１−５，・・・，１−（４ｉ−３）と残
りの信号光送信部１−３，１−７，・・・，１−（４ｉ
−１）とでそれぞれ異なる偏光方位となるように構成さ
れ、偶数チャンネルの信号光用信号光送信部１−２，１
−４，・・・，１−４ｉのうちの一部の信号光送信部１
−２，１−６，・・・，１−（４ｉ−２）と残りの信号
光送信部１−４，１−８，・・・，１−４ｉとでそれぞ
れ異なる偏光方位となるように構成されている。

【００４０】そして、奇数チャンネルの信号光用信号光
送信部１−１，１−３，・・・，１−（４ｉ−１）から
の信号光に対しては、第３偏波スクランブラ２−１″に
より第３周波数で偏波スクランブルが施され、偶数チャ
ンネルの信号光用信号光送信部１−２，１−４，・・
・，１−４ｉからの信号光に対しては、第４偏波スクラ
ンブラ２−２″により第３周波数とは異なる第４周波数
で偏波スクランブルが施されるようになっている（請求
項２０）。

【００４１】このような構成により、上述の偏波スクラ
ンブル式波長多重信号伝送装置では、波長多重された複
数チャンネルの信号光のうちのある一対のチャンネルの
信号光対（例えば、奇数チャンネルグループからの信号
光対）に対しては、第３偏波スクランブラ２−１″によ
ってそれぞれ異なる偏光方位であって且つ同一の周波数
（第３周波数）で偏波スクランブルが施されるととも
に、他の一対のチャンネルの信号光対（例えば、偶数チ
ャンネルグループからの信号光対）に対しては、第４偏
波スクランブラ２−２″によって、それぞれ異なる偏光
方位であって且つ上記のある一対のチャンネルの信号光
対（奇数チャンネルグループからの信号光対）に対して
施す周波数とは異なった周波数（第４周波数）で偏波ス
クランブルが施される。

【００４２】この結果、各信号光送信部１−１〜１−Ｎ
からの各信号光は、隣接チャンネルの信号光の偏光状態
が、奇数チャンネルグループの一部と残りの信号光，偶
数チャンネルグループの一部と残りの信号光というよう
に、より細かく相互に異なる状態にされる（請求項
７）。なお、この場合も、第３偏波スクランブラ２−
１″及び第４偏波スクランブラ２−２″はそれぞれ現用
偏波スクランブラと予備用偏波スクランブラとをそなえ
て二重化してもよい（請求項２１）。

【００４３】また、具体的に、この図６に示す偏波スク
ランブル式波長多重信号伝送装置においても、上述の異
なる偏光方位とは、相互に直交する偏光方位であるが、
この場合は、奇数チャンネルの信号光用信号光送信部１
−１，１−３，・・・，１−（４ｉ−１）のうちの一部
の信号光送信部１−１，１−５，・・・，１−（４ｉ−
３）と残りの信号光送信部１−３，１−７，・・・，１
−（４ｉ−１）とでそれぞれ直交する偏光方位で偏波ス
クランブルを施すとともに、偶数チャンネルの信号光用
信号光送信部１−２，１−４，・・・，１−４ｉのうち
の一部の信号光送信部１−２，１−６，・・・，１−
（４ｉ−２）と残りの信号光送信部１−４，１−８，・
・・，１−４ｉとでそれぞれ直交する偏光方位で偏波ス
クランブルを施すように構成される（請求項８，２
２）。

【００４４】なお、図１〜図６に示す偏波スクランブル
式波長多重信号伝送装置は、信号光送信部１−１〜１−
Ｎをそれぞれ現用信号光送信部と予備用信号光送信部と
をそなえて二重化してもよい（請求項２３）。

【００４５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。 （ａ）第１実施形態の説明 図７は本発明の第１実施形態としての偏波スクランブル
式波長多重信号伝送装置の構成を示すブロック図で、こ
の図７において、１２−１〜１２−４ｉ（ｉは自然数）
はそれぞれ信号光送信部、１３−１〜１３−６，１６は
それぞれ合波器、１４−１，１４−２はそれぞれ偏波ス
クランブラ（ＰＳ：Polarization Scrambler) 、１５−
１，１５−２は発振器である。

【００４６】ここで、各信号光送信部１２−１〜１２−
４ｉは、波長多重されるべき複数チャンネルｃｈ．１〜
ｃｈ．４ｉ用にそれぞれ波長の異なる信号光を生成して
送信するもので、それぞれ図８に示すように、各チャン
ネルｃｈ．１〜ｃｈ．４ｉに対応する所望の波長の信号
光を発生するレーザ・ダイオード（ＬＤ）１２１と、こ
のレーザ・ダイオード１２１からの信号光に対して強度
変調などの所要の変調処理を施す変調部１２２をそなえ
て構成される。

【００４７】そして、本実施形態では、これらの各信号
光送信部１２−１〜１２−４ｉが、奇数チャンネルグル
ープ〔奇数チャンネルの信号光用信号光送信部１２−
１，１２−３，・・・，１２−（４ｉ−１）〕と偶数チ
ャンネルグループ（偶数チャンネルの信号光用信号光送
信部１２−２，１２−４，・・・，１２−４ｉ）とに分
割されている。

【００４８】また、各合波器１３−１〜１３−６，１６
は、それぞれ入力される複数の信号光を合波することに
より各信号光送信部１２−１〜１２−４ｉからの信号光
を波長多重するものであるが、本実施形態では、各チャ
ンネルの信号光送信部１２−１〜１２−４ｉからの各信
号光の直線偏光を保持したまま信号光を伝搬させるとと
もに、各信号光の直線偏光を保持したまま信号光を合波
するために、例えば、偏波保持ファイバ，定偏波合波器
が用いられている。なお、この定偏波合波器には、上述
の偏波保持ファイバを融着して形成される融着型偏波カ
プラやＰＢＳと呼ばれるバルク型の定偏波合波器などが
広く用いられている。

【００４９】図１０は融着型偏波カプラの一種である
１：１分岐定偏波カプラの特性の一例を示す図で、この
図１０に示すように、１：１分岐定偏波カプラでは、入
力ポート１の軸に合わせて（０度の方位で）直線偏光を
入力した場合には偏波状態が保持され、出力ポート１及
び出力ポート２に０度の直線偏光が出力される一方、入
力ポート１の軸に対して直線偏光を９０度回転させて入
力した場合には、出力ポート１及び出力ポート２に９０
度の直線偏光が出力される。

【００５０】また、同様に、入力ポート２の軸に対し直
線偏光を０度の方位で出力した場合には出力ポート１及
び出力ポート２に０度の直線偏光が、入力ポート２の軸
に対し直線偏光を９０度の方位で入力した場合には出力
ポート１及び出力ポート２に９０度の直線偏光が出力さ
れる。ここで、例えば、入力ポート１に直線偏光Ｓ１
を、入力ポート２にＳ２を入力した場合、入力する偏光
方位を０度もしくは９０度に選ぶことにより、次表２に
示すように、Ｓ１，Ｓ２の直交関係を選択することが可
能である。本実施形態の各合波器１３−１〜１３−６，
１６は、それぞれこのような１：１分岐融着型偏波カプ
ラを最小単位として、これを組み合わせることにより実
現されている。

【００５１】

【表２】

【００５２】ところで、波長多重された信号光伝送時の
ＦＷＭやＸＰＭなどの非線形光学効果の影響は、２つの
信号光（２チャンネル分の信号光）を考えた場合、これ
ら２チャンネル分の信号光の偏光状態が直交する時に最
小となり、平行となる時に最大となる。従って、２つの
信号光の偏光状態が常に直交するように偏波スクランブ
ルをかければ、このような非線形光学効果の影響を緩和
することが可能である。

【００５３】そこで、本実施形態における偏波スクラン
ブル式波長多重信号伝送装置は、上述のような合波器１
３−１〜１３−６，１６の特性を利用して、奇数チャン
ネルグループの信号光送信部１−１，１−３，・・・，
１−（４ｉ−１）のうちの一部の信号光送信部１−１，
１−５，・・・，１−（４ｉ−３）からの信号光の偏光
方位Ｐ１と、残りの信号光送信部１−３，１−７，・・
・，１−（４ｉ−１）からの信号光の偏光方位Ｐ２とが
それぞれ直交する偏光方位（つまり、Ｐ１⊥Ｐ２）とな
るように構成され、偶数チャンネルの信号光用信号光送
信部１−２，１−４，・・・，１−４ｉのうちの一部の
信号光送信部１−２，１−６，・・・，１−（４ｉ−
２）からの信号光の偏光方位Ｐ１′と、残りの信号光送
信部１−４，１−８，・・・，１−４ｉからの信号光の
偏光方位Ｐ２′とがそれぞれ直交する偏光方位（Ｐ１′
⊥Ｐ２′）となるように構成されている。

【００５４】なお、上述の偏光方位Ｐ１，Ｐ２及び偏光
方位Ｐ１′，Ｐ２′は、それぞれ必ずしも上述のごとく
直交させる必要はなく、所要量異なるようにしてもよ
い。さて、次に、上述の各偏波スクランブラ１４−１，
１４−２のうち、一方の偏波スクランブラ（第３偏波ス
クランブラ）１４−１は、発振器１５−１から供給され
る周波数ｆ１（第３周波数）の信号を受けることによ
り、奇数チャンネルグループの信号光送信部１２−１，
１２−３，・・・，１２−（４ｉ−１）からの信号光に
対して、周波数ｆ１で偏波スクランブルを施すもので
り、他方の偏波スクランブラ（第４偏波スクランブラ）
１４−２は、発振器１５−２から供給される周波数ｆ２
（第４周波数）を受けることにより、偶数チャンネルの
信号光用信号光送信部１２−２，１２−４，・・・，１
２−４ｉからの信号光に対して、周波数ｆ１とは異なる
周波数ｆ２で偏波スクランブルを施すものである。

【００５５】ところが、ここで、各偏波スクランブラ１
４−１，１４−２は、前述のように、２つの信号光の偏
光状態が常に直交するように偏波スクランブルをかける
必要があるので、この偏波スクランブラ１４−１，１４
−２には、例えば、図９に示すような、位相変調器型の
偏波スクランブラが用いられる。すなわち、この図９に
示すように、各偏波スクランブラ１４−１，１４−２
は、それぞれリチウムニオベイト（ＬｉＮｂ）の酸化物
にチタン（Ｔｉ）被膜を形成した導波管１４１，ＬｉＮ
ｂＯ₃ 導波路１４２，発振器１５−１（又は、１５−
２）からの信号をＬｉＮｂＯ₃ 導波路１４２に沿って伝
達する電極１４３，１４４を有して構成される。

【００５６】そして、この位相変調器型の偏波スクラン
ブラ１４−１，１４−２では、入力される信号光の偏光
状態が、発振器１５−１（又は１５−２）による印加電
界を変化させることにより変調されるようになってお
り、例えば、２波（信号光）の直線偏光をＬｉＮｂＯ₃
導波路１４２に対してそれぞれ４５度と１３５度の方向
に直交させて入射した場合には、一方の信号光が４５度
直線偏光→右回り円偏光→１３５度直線偏光→左回り円
偏光→４５度直線偏光→右回り円偏光→１３５度直線偏
光という変化を示す。すなわち、２つの信号光は、互い
に直交関係を保ったまま偏波状態がスクランブルされる
ようになっている。なお、図９中、Ｒ１は電極１４３，
１４４用の終端抵抗である。

【００５７】以下、上述のごとく構成された偏波スクラ
ンブル式波長多重信号伝送装置の動作について詳述す
る。まず、奇数チャンネルグループの信号光送信部１２
−１，１２−３，・・・，１２−（４ｉ−１）からの信
号光が、一部の信号光送信部１２−１，１２−５，・・
・，１２−（４ｉ−３）からの信号光の偏光状態Ｐ１
と、残りの信号光送信部１２−３，１２−７，・・・，
１２−（４ｉ−１）からの信号光の偏光状態Ｐ２とが相
互に直交した状態で、合波器１３−１，１３−２，１３
−５により波長多重されたのち、偏波スクランブラ１４
−１に入力される。

【００５８】つまり、奇数チャンネルグループの信号光
送信部１２−１，１２−３，・・・，１２−（４ｉ−
１）からの信号光は、短波長側（又は長波長側）から数
えて４ｉ−３（１，５，９・・・）番目の信号光の偏光
状態Ｐ１と、４ｉ−１（３，７，１１・・・）番目の信
号光の偏光状態Ｐ₂ とが相互に直交した状態（Ｐ１⊥Ｐ
２）で偏波スクランブラ１４−１に入力される。

【００５９】一方、偶数チャンネルグループの信号光送
信部１２−２，１２−４，・・・，１２−４ｉからの信
号光は、一部の信号光送信部１２−２，１２−６，・・
・，１２−（４ｉ−２）からの信号光の偏光状態Ｐ１′
と、残りの信号光送信部１２−４，１２−８，・・・，
１２−４ｉからの信号光の偏光状態Ｐ２′とが相互に直
交した状態で、合波器１３−３，１３−４，１３−６に
より波長多重されたのち、偏波スクランブラ１４−２に
入力される。

【００６０】つまり、偶数チャンネルグループの信号光
送信部１２−２，１２−４，・・・，１２−４ｉからの
信号光は、短波長側（又は長波長側）から数えて４ｉ−
２（２，６，１０・・・）番目の信号光の偏光状態Ｐ
１′と、４ｉ（４，８，１２・・・）番目の信号光の偏
光状態Ｐ２′とが相互に直交した状態（Ｐ１′⊥Ｐ
２′）で、偏波スクランブラ１４−２に入力される。

【００６１】これにより、偏波スクランブラ１４−１で
は、発振器１５−１からの信号（周波数ｆ１）に応じ
て、波長多重された奇数チャンネルグループからの各信
号光のうち、一部の信号光送信部１２−１，１２−５，
・・・，１２−（４ｉ−３）からの各信号光と、残りの
信号光送信部１２−３，１２−７，・・・，１２−（４
ｉ−１）からの各信号光との信号対に対して、それぞれ
直交する偏光方位で偏波スクランブルが施される。

【００６２】一方、偏波スクランブラ１４−２では、波
長多重された偶数チャンネルグループからの各信号光の
うち、一部の信号光送信部１２−２，１２−６，・・
・，１２−（４ｉ−２）からの各信号光と、残りの信号
光送信部１２−４，１２−８，・・・，１２−４ｉから
の各信号光との信号光対に対して、それぞれ直交する偏
光方位で偏波スクランブルが施される。

【００６３】なお、このとき同時に、偏波スクランブラ
１４−１では、奇数チャンネルグループからの各信号光
に対して、それぞれ同一の周波数ｆ１で偏波スクランブ
ルが施される一方、偏波スクランブル１４−２では、偶
数チャンネルグループからの各信号光に対して、偏波ス
クランブラ１４−１での偏波スクランブル周波数ｆ１と
は異なる周波数ｆ２で偏波スクランブルが施されてい
る。

【００６４】つまり、偏波スクランブラ１４−１では、
発振器１５−１からの信号（周波数ｆ１）に応じて、波
長多重された奇数チャンネルグループからの信号光対に
対して、それぞれ直交する偏光方位であって且つ同一の
周波数ｆ１で偏波スクランブルが施されるとともに、偏
波スクランブラ１４−２では、波長多重された偶数チャ
ンネルグループからの信号光対（他のチャンネルの信号
光対）に対して、それぞれ直交する偏光方位であって且
つ上記の周波数ｆ１とは異なった周波数ｆ２で偏波スク
ランブルが施される。

【００６５】この結果、各信号光送信部１−１〜１−４
ｉからの波長多重された信号光（各チャンネルｃｈ．１
〜ｃｈ．４ｉ毎の信号光）は、例えば、図１１に示すよ
うに、その偏光方位，周波数がそれぞれ隣接チャンネル
の信号光の偏光方位，周波数とは相互に異なった状態で
偏波スクランブルを施されて伝送される。従って、波長
多重信号伝送時のｃｈ．４ｉの信号光とｃｈ．４ｉ−２
の信号光、及びｃｈ．４ｉ−３の信号光とｃｈ．４ｉ−
１の信号光とによるＦＷＭやＸＰＭなどの非線形光学効
果の影響がそれぞれ最小となるとともに、奇数チャンネ
ルグループと偶数チャンネルグループからの２種類の信
号光対の偏光状態の相対関係が「ｆ２−ｆ１」の周期で
変化し、非線形光学効果の影響が、さらに２種類の信号
光の偏光状態が直交する場合と平行となる場合の中間的
な状態に平均化されて抑制される。

【００６６】例えば、ｆ１＝５ＧＨｚ，ｆ２＝６ＧＨｚ
とした場合には、６ＧＨｚ−５ＧＨｚ＝１ＧＨｚの周期
で偏光状態の相対関係が変化する。これは、距離に換算
して０．３ｍ周期での偏光状態変化に相当するため、数
千ｋｍにおよぶ波長多重信号の伝送時にも、十分な平均
化が施される。このように、本実施形態における偏波ス
クランブル式波長多重信号伝送装置によれば、隣接チャ
ンネルの信号光の偏光状態をそれぞれ相互に直交する
（異なる）状態にして偏波スクランブルを施すので、波
長多重信号の伝送時に生じるＦＷＭ（四光子混合波信
号）などの非線形光学効果を最小限に抑制して、波長多
重信号の伝送品質（ＳＮＲ）を安定させて大幅に向上さ
せることができ、波長多重度の高密度化（伝送帯域の有
効利用），伝送路の長距離化などに大いに寄与する。

【００６７】また、本装置では、多数の信号光送信部１
２−１〜１２−４ｉに対して、２つの偏波スクランブラ
１４−１，１４−２だけを設けるという簡素な構成で、
有効に非線形光学効果を抑制することができる。なお、
上述の各偏波スクランブラ１４−１，１４−２は、後述
するように、それぞれ現用偏波スクランブラと予備用偏
波スクランブラをそなえて二重化すれば、現用偏波スク
ランブラが使用不能となった場合でも、予備用偏波スク
ランブラにより処理を継続することができるので、本装
置の信頼性も大幅に向上する。

【００６８】（ｂ）第２実施形態の説明 図１２は本発明の第２実施形態としての偏波スクランブ
ル式波長多重信号伝送装置の構成を示すブロック図であ
るが、この図１２においても、１２−１〜１２−ｍ（ｍ
は自然数）はそれぞれ１〜ｍチャンネル用の信号光送信
部、１３−１〜１３−３はそれぞれ１：１分岐定偏波カ
プラを用いて構成された合波器、１４−１は偏波スクラ
ンブラ、１５−１は偏波スクランブラ１４−１用の偏波
スクランブル周波数ｆ１の信号を出力する発振器であ
る。

【００６９】そして、本実施形態では、例えば、各信号
光送信部１２−１〜１２−ｍが、一部の信号光送信部１
２−１〜１２−ｊ（ただし、ｊ＜ｍ）からなるグループ
１（Ｇ１）と、残りの信号光送信部１２−（ｊ＋１）〜
１２−ｍからなるグループ２（Ｇ２）とに分割され、さ
らに、第１実施形態と同様に、合波器１３−１〜１３−
３を用いることにより、Ｇ１の信号光送信部１２−１〜
１２−ｊとＧ２の信号光送信部１２−（ｊ＋１）〜１２
−ｍとでそれぞれ直交する偏光方位（Ｐ１⊥Ｐ２）とな
るように構成されるとともに、各信号光送信部１２−１
〜１−ｍからの信号光に対しては、偏波スクランブラ１
４−１により、発振器１５−１からの同一の周波数ｆ１
（信号）で偏波スクランブルが施されるようになってい
る。

【００７０】なお、本実施形態においても、この偏波ス
クランブラ１４−１は、２つの信号光の偏光状態が常に
直交するように偏波スクランブルをかけるために、図９
により前述したものと同様の構成を有している。上述の
ごとく構成された偏波スクランブル式波長多重信号伝送
装置では、まず、波長多重すべきｍチャンネル分の信号
光送信部１２−１〜１２−ｍからの信号光のうち、Ｇ１
の信号光送信部１２−１〜１２−ｊからの各信号光がそ
れぞれ同一の偏光状態Ｐ１となるように合波器１３−１
で合波されるとともに、Ｇ２の信号光送信部１２−（ｊ
＋１）〜１２−ｍからの各信号光がそれぞれ同一の偏光
状態Ｐ２となるように合波器１３−２で合波される。

【００７１】この結果、Ｇ１からの各信号光の偏光状態
Ｐ１と、Ｇ２からの各信号光の偏光状態Ｐ２とが相互に
直交した状態で各信号光が偏波スクランブラ１４−１に
入力され、一括して偏波スクランブルが施される。つま
り、本実施形態における装置では、波長多重された複数
チャンネルの信号光のうち、Ｇ１の信号光送信部１２−
１〜１２−ｊからの各信号光と、Ｇ２の信号光送信部１
２−（ｊ＋１）〜１２−ｍからの各信号光とに対し、偏
波スクランブラ１４−１によりそれぞれ直交する偏光方
位で偏波スクランブルが施されるので、隣接チャンネル
の偏光状態を常に直交する（異なる）状態にして、波長
多重信号を伝送することができる。

【００７２】従って、この場合も、隣接チャンネルの信
号光から受ける影響を大幅に削減でき、これにより、波
長多重信号の伝送時に生じるＦＷＭやＸＰＭなどの非線
形光学効果の影響を確実に抑制して、波長多重信号の伝
送品質を大幅に向上させることができる。また、このと
き、Ｇ１の信号光送信部１２−１〜１２−ｊからの各信
号光と、Ｇ２の信号光送信部１２−（ｊ＋１）〜１２−
ｍからの各信号光とに対し、偏波スクランブラ１４−１
によりそれぞれ直交する偏光方位で偏波スクランブルが
施されるので、それぞれ異なる周波数で偏波スクランブ
ルを施さなくとも、同一の周波数ｆ１で偏波スクランブ
ルを施せばよいので、より簡単に、隣接チャンネルの信
号光により生じる非線形光学効果の影響を確実に抑制し
て、波長多重信号の伝送品質を大幅に向上させることが
できる。

【００７３】なお、本実施形態においても、上述の偏光
方位Ｐ１，Ｐ２は、必ずしも上述のごとく直交させる必
要はなく、所要量異なるようにしても、十分、隣接チャ
ンネルの信号光の相互作用により生じる非線形光学効果
の影響を抑制できる。 （ｃ）第３実施形態の説明 図１３は本発明の第３実施形態としての偏波スクランブ
ル式波長多重信号伝送装置の構成を示すブロック図で、
この図１３においても、１２−１〜１２−ｍ（ｍは自然
数）はそれぞれ１〜ｍチャンネル用の信号光送信部、１
３−１〜１３−３はそれぞれ１：１分岐定偏波カプラを
用いて構成された合波器、１４−１は偏波スクランブ
ラ、１５−１は偏波スクランブラ１４−１用の偏波スク
ランブル周波数ｆ１の信号を出力する発振器である。

【００７４】そして、本実施形態では、例えば、各信号
光送信部１２−１〜１２−ｍが、奇数チャンネル（ｃ
ｈ．１，３，５，・・・，２ｉ−１：ｉは自然数）用の
信号光送信部１２−１，１２−３，・・・，１２−（２
ｉ−１）のグループ（奇数チャンネルグループ）と、偶
数チャンネル（ｃｈ．２，４，６，・・・，２ｉ）用の
信号光送信部１２−２，１２−４，・・・，１２−２ｉ
のグループ（奇数チャンネルグループ）とに分割されて
いる。

【００７５】つまり、この図１３に示す装置は、図１２
により前述した装置におけるグループ１（Ｇ１：一部の
信号光送信部）を奇数チャンネルの信号光用信号光送信
部１２−１，１２−３，・・・，１２−（２ｉ−１）と
して構成するとともに、グループ２（Ｇ２：残りの信号
光送信部）を偶数チャンネルの信号光用信号光送信部１
２−２，１２−４，・・・，１２−２ｉとして構成され
ている。

【００７６】このような構成により、上述の偏波スクラ
ンブル式波長多重信号伝送では、波長多重された１〜ｍ
チャンネル分の信号光のうち、短波長側（又は、長波長
側）から数えて奇数番目の各信号光（信号光送信部１２
−１，１２−３，・・・，１２−（２ｉ−１）からの各
信号光）がそれぞれ同一の偏光状態Ｐ１となるように合
波器１３−１で合波されるとともに、短波長側（又は、
長波長側）から数えて偶数番目の信号光（信号光送信部
１２−２，１２−４，・・・，１２−２ｉからの各信号
光）がそれぞれ同一の偏光状態Ｐ２となるように合波器
１３−２で合波される。

【００７７】その後、各合波器１３−１，１３−２で合
波された各信号光は、それぞれ偏光状態Ｐ１と偏光状態
Ｐ２とが相互に直交した状態（Ｐ１⊥Ｐ２）を保って偏
波スクランブラ１４−１に入力されて、偏波スクランブ
ラ１４−１により周波数ｆ１で一括して偏波スクランブ
ルが施される。なお、このとき、各信号光の光スペクト
ルとチャンネル配置は、例えば、図１４に示すようにな
り、隣接チャンネル（ｃｈ．２ｊとｃｈ．２ｋ−１：た
だし、ｊ，ｋはそれぞれ自然数）の信号光の偏光状態が
相互に異なる（直交する）状態となる。

【００７８】このように、本実施形態の偏波スクランブ
ル式波長多重信号伝送装置によれば、ＦＷＭやＸＰＭな
どの非線形光学効果の影響が最も大きくなる隣接チャン
ネル間の偏光状態Ｐ１，Ｐ２を直交させることができる
ので、図１２により前述した装置に比して、より有効に
波長多重信号伝送時の非線形光学効果を抑制して、波長
多重信号の伝送品質を向上させることができる。

【００７９】なお、本実施形態においても、上述の偏光
方位Ｐ１，Ｐ２は、必ずしも上述のごとく直交させる必
要はない。 （ｄ）第４実施形態の説明 図１５は本発明の第４実施形態としての偏波スクランブ
ル式波長多重信号伝送装置の構成を示すブロック図であ
るが、この図１５に示す装置は、図１３により前述した
偏波スクランブラ１４−１が現用偏波スクランブラ１４
Ｗ−１と予備用偏波スクランブラ１４Ｐ−１をそなえて
二重化され、さらに、各信号光送信部１２−１〜１２−
２ｉが現用信号光送信部１２Ｗ−１〜１２Ｗ−２ｉと予
備用信号光送信部１２Ｐ−１〜１２Ｐ−２ｉとをそなえ
て二重化されることにより、各チャンネルｃｈ．１〜ｃ
ｈ．２ｉが現用チャンネルｃｈ．１（Ｗ）〜ｃｈ．２ｉ
（Ｗ）と予備用チャンネルｃｈ．１（Ｐ）〜ｃｈ．２ｉ
（Ｐ）とに二重化されている。

【００８０】なお、この場合は、合波器１３−７とし
て、図１０により前述したような特性を有する１：１分
岐定偏波カプラには必ず２つの出力ポートが存在するこ
とから、これを用いて上述のような二重化（冗長構成）
を実現している。また、１５Ｗ−１，１５Ｐ−１はそれ
ぞれ現用，予備用の発振器、１８Ｗ，１８Ｐはそれぞれ
現用，予備用の光増幅器である。

【００８１】このような構成により、上述の偏波スクラ
ンブル式波長多重信号伝送装置では、各光増幅器１８
Ｗ，１８Ｐが非動作状態においては信号光を遮断するス
イッチの役割を果たし、動作時にはポストアンプとして
の役割を果たす。見方を変えれば、ポストアンプ（光増
幅器１８Ｗ）自信も冗長となる。つまり、現用偏波スク
ランブラ１４Ｗ−１と予備用偏波スクランブラ１４Ｐ−
１との切り替えと、現用信号光送信部１２Ｗ−１〜１２
Ｗ−２ｉと予備用信号光送信部１２Ｐ−１〜１２Ｐ−２
ｉとの切り替えを連動させることにより、信頼度の低い
能動部品で構成された部分を冗長することが可能にな
る。

【００８２】従って、現用偏波スクランブラ１４Ｗ−１
や現用信号光送信部１２Ｗ−１〜１２Ｗ−２ｉが使用不
能となった場合でも、予備用偏波スクランブラ１４Ｐ−
１，予備用信号光送信部１２Ｐ−１〜１２Ｐ−２ｉによ
り処理を継続することができるので、本装置の信頼性が
大幅に向上する。なお、図１５において、現用偏波スク
ランブラ１４Ｗ−１，予備用偏波スクランブラ１４Ｐ−
１，現用発振器１５Ｗ−１，予備用発振器１５Ｐ−１，
現用ポストアンプ１８Ｗ，予備用ポストアンプ１８Ｐ，
合波器１３−８からなる破線で囲んだ部分は、例えば、
図１６に示すように、現用偏波スクランブラ１４Ｗ−
１，予備用偏波スクランブラ１４Ｐ−１，現用発振器１
５Ｗ−１，予備用発振器１５Ｐ−１，光スイッチ部１９
をそなえて構成しても、光スイッチ部１９の切り替えに
より、現用偏波スクランブラ１４Ｗ−１や現用信号光送
信部１２Ｗ−１〜１２Ｗ−２ｉが使用不能となった場合
でも、予備用偏波スクランブラ１４Ｐ−１，予備用信号
光送信部１２Ｐ−１〜１２Ｐ−２ｉにより処理を継続す
ることができる。

【００８３】なお、このように、各信号光送信部１２−
１〜１２−２ｉを二重化することや、偏波スクランブラ
１４−１を二重化することは、本実施形態のみならず、
前述の第１〜第３実施形態及び後述する第５〜第７実施
形態においても適用できる。 （ｅ）第５実施形態の説明 図１７は本発明の第５実施形態としての偏波スクランブ
ル式波長多重信号伝送装置の構成を示すブロック図で、
この図１７においても、１２−１〜１２−ｍ（ｍは自然
数）は複数チャンネルｃｈ．１〜ｃｈ．ｍ用の信号光送
信部で、それぞれ第１実施形態にて前述したものと同様
に、レーザ・ダイオード（ＬＤ）１２１と変調部１２２
とをそなえて構成されている。また、１３は第１実施形
態にて前述したものと同様の合波器、１４−１〜１４−
ｍはそれぞれ偏波スクランブラ、１５−１〜１５−ｍは
それぞれ偏波スクランブラ用の発振器である。

【００８４】ここで、各偏波スクランブラ１４−１〜１
４−ｍは、それぞれ対応する発振器１５−１〜１５−ｍ
からの偏波スクランブル用の信号（周波数ｆ１〜ｆｍ）
を受けることにより、各信号光送信部１２−１〜１２−
ｍからの信号光に対してそれぞれ異なる周波数ｆ１〜ｆ
ｍで偏波スクランブルを施すものである。このような構
成により、上述の偏波スクランブル式波長多重信号伝送
装置では、波長多重されたｍチャンネル分の全ての信号
光に対して、各偏波スクランブラ１４−１〜１４−ｍに
よってそれぞれ異なる周波数ｆ１〜ｆｍで偏波スクラン
ブルが施されたのち、全チャンネル１〜ｍ分の各信号光
は合波器１３で合成されて出力される。

【００８５】この結果、波長多重された各信号光は、そ
の偏光状態の相対関係が周期的に変化し、偏光状態の相
対関係が全信号光で平均化されて、波長多重信号伝送時
のＦＷＭやＸＰＭなどの非線形光学効果の影響が抑制さ
れる。なお、図１８は各信号光のスペクトルとチャンネ
ル配置の一例を示す図である。以下、このように各信号
光に対して異なった周波数ｆ１〜ｆｍで偏波スクランブ
ルを施すことによって、偏光状態の相対関係が全信号光
で平均化されることについて詳述する。

【００８６】ＷＤＭ（波長多重）システム中で発生する
信号光間のＦＷＭの発生効率は、光ファイバの非線形定
数，入力光パワー，零分散波長と信号光波長との差など
に依存するが、その他に、信号光の偏光方向にも依存す
る。例えば、３種類の波長の異なる信号光が光ファイバ
中で非線形相互作用することにより発生するＦＷＭの発
生効率は、３つの信号光がすべて同じ偏光方位である時
を「１」とすると、各信号光のそれぞれが任意の偏光方
位にあるときの発生効率の平均値は３／８と削減される
ことが分かっている。

【００８７】そこで、上述のように、波長多重された各
信号光のそれぞれに対して、偏波スクランブラ１４−１
〜１４−ｍで異なった周波数ｆ１〜ｆｍで偏波スクラン
ブルを施すことにより、各信号光がそれぞれ異なった偏
光方位（偏光状態）に設定され、さらに、各偏波スクラ
ンブラ１４−１〜１４−ｍにより各信号光の偏光方位が
回転するように調整すれば、伝送路のあらゆる場所での
偏光状態が偏波スクランブル周期よりも十分長い距離
（時間）において平均化される。

【００８８】つまり、このように波長多重信号光のそれ
ぞれに施す偏波スクランブルをそれぞれ異なった周期
（周波数）で行なうことにより、ある時点で、ＦＷＭが
大きく発生してしまう組み合わせの信号光の偏光状態が
一致したとしても、次の瞬間にはその偏光状態が異なっ
た状態となり、スクランブル周期よりも十分長い時間
（距離）では、各信号光の偏光状態の組み合わせを平均
化してＦＷＭの発生効率を減少させることができるので
ある。

【００８９】なお、このとき、各偏波スクランブラ１４
−１−１４−ｍでは、例えば、図１９（ａ）〜（ｅ）に
示すように、各信号光にＢ／２（Ｂ：ビットレート）以
上の周波数ｆ１〜ｆｍで偏波スクランブルを施すことに
より、信号の１ビット中で相互作用する光の偏光（偏
波）状態が平均化され、信号光間のＦＷＭの発生効率が
抑圧される。

【００９０】また、この場合、スクランブル周波数ｆ１
〜ｆｍとして取りうる周波数値として、「０（無変
調）」を加えることができる。つまり、例えば、図１７
に示す構成において、偏波スクランブラ１４−１を省略
して、各信号光送信部１２−１〜１２−ｍの少なくとも
一部の信号光送信部１２−２〜１２−ｍからの信号光に
対してそれぞれ異なる周波数ｆ２〜ｆｍ（ｍ＞２の場
合）、または周波数ｆ２（ｍ＝２の場合）で偏波スクラ
ンブルが施されるようにしても、十分、ＦＷＭの発生効
率を抑制することができる。ただし、この場合、隣接チ
ャンネルの信号光の偏波スクランブル周波数は異なる値
にしなければならない。

【００９１】なお、このように、スクランブル周波数ｆ
１〜ｆｍとして取りうる周波数値として、「０（無変
調）」を加えることは、本実施形態のみではなく、前述
の第１〜第４実施形態及び後述する第６，第７実施形態
においても適用することができる。このように、本実施
形態における偏波スクランブル式波長多重信号伝送装置
によれば、波長多重されたｍチャンネル分の信号光に対
して、それぞれ異なる周波数ｆ１〜ｆｍで偏波スクラン
ブルを施すことにより、各信号光の偏光状態の相対関係
を全信号光で平均化して、波長多重信号を伝送するの
で、波長多重信号伝送時のＦＷＭやＸＰＭなどの非線形
光学効果の影響を有効に抑制することができる。

【００９２】従って、波長多重信号の伝送品質を大幅に
向上させることができ、これにより、波長多重度の高密
度化（伝送帯域の有効利用），伝送路の長距離化に大い
に寄与する。さて、ところで、ＦＷＭの発生効率が最も
高い信号光の組み合わせは、信号光の光周波数差が小さ
い場合、すなわち、隣接チャンネルの信号光同士の相互
作用が最も伝送特性に影響を与える。そこで、隣接チャ
ンネルの信号光同士の偏波スクランブル周波数はなるべ
く大きく異なる組み合わせが良い。ここで、偏波スクラ
ンブルの動作範囲はせいぜい数十ＧＨｚであるので、取
りうるスクランブル周波数は数種類である。これを隣接
チャンネルの信号光同士でなるべく離れた値になるよう
に組み合わせる。

【００９３】今、取りうるスクランブル周波数がｆｎ＝
Ｂ／２×ｎ（ただし、ｎ＝１〜５）の５種類である仮定
すると、例えば、図２０に示すように、各信号光の波長
（λ１，λ２，λ３，・・・）に対してスクランブル周
波数をそれぞれｆ１，ｆ４，ｆ２，ｆ５，ｆ３，ｆ１，
・・・・のように設定すれば、隣接チャンネルの信号光
に対するスクランブル周波数は必ずＢ（ビットレート）
以上異なり、且つ、同じ周波数の信号光も５×Δλ（た
だし、Δλは信号波長間隔）離れた場所に現れるので、
ＦＷＭの発生効率をさらに有効に抑制することができ
る。

【００９４】ここで、基本となるスクランブル周波数が
ｆｎ＝Ｂ／２としたことについて、簡単に説明する。例
えば、２本の信号光（２チャンネル分の信号光）を考え
た場合、ＦＷＭなどの非線形光学効果はこれら２信号光
の偏波状態が、平行状態か直交状態かで、発生効率が最
大，最小になり、それ以外の偏波状態では、偏波の揃い
方により発生効率が変化するので、２信号光のパルスが
同時に立ち上がり、立ち下がる場合、１信号光の偏波が
一定であるとすると、他のパルスの偏波がパルス内で平
行状態から直交状態に変化した場合に、１タイムスロッ
ト内での偏波が平均化されたことになる。

【００９５】従って、１タイムスロット内で半周期偏波
が回転するスクランブル周波数（Ｂ／２）は、ＦＷＭの
発生効率低減に効果的で、これを偏波スクランブル基本
周波数とすることが有効である。また、前述の各実施形
態にて前述したように、隣接チャンネルの信号光同士の
偏光方位を直交させることは非常に有効である。すなわ
ち、隣接チャンネルの信号光の偏波スクランブル周波数
は同じ周波数であっても偏光方位が常に直交していれ
ば、この２波によるＦＷＭの発生効率は理論的には（偏
波分散がない理想的なファイバ中で）零になる。従っ
て、最もＦＷＭの発生効率が高い組み合わせの信号光同
士による発生効率を零にできれば、ＦＷＭの影響を大幅
に低減することができる。

【００９６】例えば、伝送路の偏波分散による影響が小
さい場合、即ち偏波分散の小さい伝送路を用いるか、偏
波分散があまり効かない数１００キロ程度のシステムで
は、偏波スクランブラへの入射光の偏波を＋４５°，−
４５°とする、あるいは変調印加用電気信号の位相を１
８０°ずらすなどして、伝送路の送信側で偏波の向きを
隣接チャンネルの信号光同士で相互に直交するように入
射し、ビットレート（Ｂ）程度の同一周波数で偏波スク
ランブルを行なえば、各信号光の偏光方位を伝送中ほぼ
一定して直交状態に保つことができるので、ＦＷＭ発生
効率の最も高い組み合わせである隣接チャンネルの信号
光同士の相互作用をほとんど除去でき、ＦＷＭの影響を
大幅に低減することができる。

【００９７】しかし、このように隣接チャンネルの信号
光の偏波状態を直交させた場合でも、周波数が同じ場合
にはさらにその外側にある信号との偏波は一致してしま
い、波長間隔に見合っただけの四光子混合が発生してし
まう。そこで、例えば、図２１に示すように、偏光状態
を直交状態に設定した２つの信号光（λ２とλ３，λ４
とλ５など）を１組とし、これらを図２０に示すような
組み合わせで波長配置すれば、隣接チャンネルの信号光
以外の組み合わせによるＦＷＭの発生効率をも低減する
ことができる。

【００９８】また、偏波スクランブルとは位相変調（周
波数変調）を行なっていることと同意であるので、偏波
スクランブルを行なうことにより、例えば、図２２に示
すように、各信号光のスペクトルが広がる。従って、発
生するＦＷＭのスペクトルも広がってしまうが、このと
き、スクランブル周波数がビットレート（Ｂ）程度であ
れば、図２３に示すように、その一部が受信フィルタの
帯域から外れるので、受信器に入力するＦＷＭによる雑
音成分を低減させることができる。

【００９９】（ｆ）第６実施形態の説明 図２４は本発明の第６実施形態としての偏波スクランブ
ル式波長多重信号伝送装置の構成を示すブロック図で、
この図２４においても、１２−１〜１２−Ｎ（Ｎは自然
数）はそれぞれ波長多重されるべき複数のチャンネル
（ｃｈ．１〜ｃｈ．Ｎ）用の信号光を生成して出力する
信号光送信部、１３−１〜１３−Ｍ（ただし、Ｍ＜
Ｎ），１６はそれぞれ入力信号光を合波して波長多重す
る合波器、１４−１〜１４−Ｍはそれぞれ偏波スクラン
ブラ、１５−１〜１５−Ｍはそれぞれ各偏波スクランブ
ラ１４−１〜１４−Ｍ用の発振器で、それぞれ異なる周
波数ｆ１〜ｆＭの信号を発振するようになっている。

【０１００】そして、本実施形態では、図２４に示すよ
うに、各信号光送信部１２−１〜１２−Ｎが、信号光送
信部１２−１〜１２−ｉ（ただし、ｉ＜Ｎ）からなるグ
ループ１（Ｇ１），信号光送信部１２−（ｉ＋１）〜１
２−ｊ（ただし、ｉ＋１＜ｊ＜Ｎ）からなるグループ
（Ｇ２），・・・，信号光送信部１２−ｋ〜１２−Ｎ
（ただし、ｊ＜ｋ＜Ｎ）からなるグループＭ（ＧＭ）の
複数のグループ（Ｇ１〜ＧＭ）に分割され、各偏波スク
ランブラ１４−１〜１４−Ｍによって、それぞれ異なる
周波数ｆ１〜ｆＭで偏波スクランブルが施されるように
なっている。

【０１０１】つまり、１グループからの信号光対に対し
ては、それぞれ対応する偏波スクランブラ１４−１〜１
４−Ｍにより同一の周波数で偏波スクランブルが施され
るが、異なったグループからの信号光対に対しては、各
偏波スクランブラ１４−１〜１４−Ｍ毎にそれぞれ異な
った周波数ｆ１〜ｆＭで偏波スクランブルが施されるよ
うになっている。

【０１０２】このような構成により、上述の偏波スクラ
ンブル式波長多重信号伝送装置では、波長多重されたＮ
チャンネル分の信号光がＧ１〜ＧＭ毎に数チャンネルず
つの単位でそれぞれ各合波器１３−１〜１３−Ｍで合波
され、各偏波スクランブラ１４−１〜１４−Ｍにより、
同一グループからの信号光に対しては同一の周波数で偏
波スクランブルが施されるとともに、異なるグループか
らの信号光に対してはそれぞれグループ単位毎に異なる
周波数ｆ１〜ｆＭで偏波スクランブルが施されたのち、
全チャンネル分が合波器１６で合波されて出力される。

【０１０３】従って、図１７により前述した装置に比し
て、偏波スクランブラの数をｍ個からＭ個に削減して、
より簡素な構成で、各信号光の偏光状態の相対関係を全
信号光で平均化して、波長多重信号伝送時の非線形光学
効果の影響を抑制し、波長多重信号の伝送品質を向上さ
せることができる。なお、本実施形態においても、図１
５により前述したように、各偏波スクランブラ１４−１
〜１４−Ｍはそれぞれ現用偏波スクランブラと予備用偏
波スクランブラをそなえて二重化すれば、本装置の信頼
性を大幅に向上させることができる。

【０１０４】（ｇ）第７実施形態の説明 図２５は本発明の第７実施形態としての偏波スクランブ
ル式波長多重信号伝送装置の構成を示すブロック図で、
この図２５においても、１２−１〜１２−２ｉ（ｉは自
然数）はそれぞれ波長多重されるべき複数のチャンネル
（ｃｈ．１〜ｃｈ．２ｉ）用の信号光を生成して出力す
る信号光送信部、１３−１，１３−３はそれぞれ入力信
号光を合波して波長多重する合波器、１４−１，１４−
２はそれぞれ偏波スクランブラ、１５−１，１５−２は
それぞれ各偏波スクランブラ１４−１，１４−２用の発
振器で、この発振器１５−１，１５−２はそれぞれ異な
る周波数ｆ１，ｆ２の信号を発振するようになってい
る。

【０１０５】そして、本実施形態では、各信号光送信部
１２−１〜１２−２ｉが奇数チャンネル（ｃｈ．１，
３，・・・，２ｉ＋１）の信号光のグループ（信号光送
信部１−１，１−３，・・・，１−（２ｉ−１））と、
偶数チャンネル（ｃｈ．２，４，・・・，２ｉ）の信号
光のグループ（信号光送信部１２−２，１２−４，・・
・，１２−２ｉ）とに分割されている。

【０１０６】つまり、本実施形態では、図２４により上
述した装置における複数の信号光送信部１２−１〜１２
−２ｉを奇数チャンネルのグループと偶数チャンネルの
グループとに分割するとともに、複数の偏波スクランブ
ラ１４−１〜１４−Ｍを、２つの偏波スクランブラ１４
−１′，１４−２′として構成している。ここで、偏波
スクランブラ（第１偏波スクランブラ）１４−１′は、
奇数チャンネルの信号光のグループを構成する信号光送
信部１２−１，１２−３，・・・，１−（２ｉ＋１）か
らの信号光に対して、周波数ｆ１（第１周波数）で偏波
スクランブルを施すものであり、偏波スクランブラ（第
２偏波スクランブラ）１４−２′は、偶数チャンネルの
信号光のグループを構成する信号光送信部１２−２，１
２−４，・・・，１２−２ｉからの信号光に対して、上
記の周波数ｆ１とは異なる周波数ｆ２（第２周波数）で
偏波スクランブルを施すものである。

【０１０７】このような構成により、上述の偏波スクラ
ンブル式波長多重信号伝送装置では、波長多重された複
数のチャンネル（ｃｈ．１〜ｃｈ．２ｉ）の信号光のう
ち、短波長側（又は、長波長側）から数えて奇数番目の
信号光、つまり、信号光送信部１２−１，１２−３，・
・・，１−（２ｉ＋１）からの信号光が合波器１３−１
で合波されたのち、一方の偏波スクランブラ１４−１′
によりそれぞれ同一の周波数ｆ１で偏波スクランブルが
施される。

【０１０８】一方、短波長側（又は、長波長側）から数
えて偶数番目の信号光、つまり、信号光送信部１２−
２，１２−４，・・・，１２−２ｉからの信号光は合波
器１３−２で合波されたのち、他方の偏波スクランブラ
１４−２′によりそれぞれ周波数ｆ１と異なる周波数ｆ
２で偏波スクランブルが施される。その後、各偏波スク
ランブラ１４−１′，１４−２′から出力される全チャ
ンネル分の各信号光は、合波器１３−３で合波されたの
ち波長多重信号として出力される。なお、図２６は各信
号光の光スペクトルとチャンネル配置の一例を示す図で
ある。

【０１０９】つまり、上述の装置では、複数の信号光送
信部１２−１〜１２−２ｉを奇数チャンネルの信号光の
グループと偶数チャンネルの信号光のグループとに分割
することで、隣接チャンネルの信号光の周波数を一定周
波数だけ異なった状態（偏光状態）にしておき、さら
に、各偏波スクランブラ１４−１′，１４−２′によっ
て奇数チャンネルグループからの信号光と偶数チャンネ
ルグループからの信号光とに対してそれぞれ異なる周波
数ｆ１，ｆ２で偏波スクランブルを施すことによって、
隣接チャンネルの信号光の偏光状態を相互により大きく
異なった状態にすることができるのである。

【０１１０】このように、本実施形態における偏波スク
ランブル式波長多重信号伝送装置によれば、複数の信号
光送信部１２−１〜１２−２ｉを奇数チャンネルの信号
光のグループと偶数チャンネルの信号光のグループとに
分割して、異なるグループ毎にそれぞれ異なった周波数
ｆ１，ｆ２で偏波スクランブルを施すので、ＦＷＭやＸ
ＰＭなどの非線形光学効果の影響が最も大きくなる隣接
チャンネルの各信号光に対して、その偏光状態の相対関
係を変化させて平均化することができ、図２４により前
述した装置に比して、さらに効果的に、波長多重信号の
伝送品質を向上させることができる。

【０１１１】また、この場合は、図２４に示す装置に比
して、２つの偏波スクランブル１４−１′，１４−２′
のみを用いればよいので、より簡素な構成で、上述のよ
うな効果が得られる。なお、本実施形態においても、各
偏波スクランブラ１４−１′及び１４−２′は、図１５
により前述したように、それぞれ現用偏波スクランブラ
と予備用偏波スクランブラをそなえて二重化すれば、本
装置の信頼性も大幅に向上する。

【０１１２】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の偏波スク
ランブル式波長多重信号伝送方法によれば、波長多重さ
れた複数チャンネルの信号光に対し、それぞれ異なる周
波数で偏波スクランブルを施すことにより、隣接チャン
ネルの信号光の偏光状態を相互に異なる状態にして（相
互関係を変化させて）、隣接チャンネルの信号光の相互
作用により生じる影響を平均化したのち、波長多重信号
を伝送することができるので、波長多重信号伝送時に、
隣接チャンネルの信号光の相互作用により生じる影響を
大幅に削減できる。従って、特に、波長多重信号伝送時
に生じる四光子混合波信号などの非線形光学効果を効率
的に抑制して、波長多重信号の伝送特性を大幅に向上さ
せることができ、これにより、波長多重度の高密度化
（伝送帯域の有効利用），伝送路の長距離化に大いに寄
与する（請求項１）。

【０１１３】なお、このとき、上記の波長多重された複
数チャンネルの全てのチャンネルの信号光に対し、それ
ぞれ異なる周波数で偏波スクランブルを施せば、より確
実に、隣接チャンネルの信号光の偏光状態の相互関係を
変化させて非線形光学効果の影響を平均化して削減する
ことができるが（請求項２）、少なくとも一部のチャン
ネルの信号光に対し、それぞれ異なる周波数または所定
の周波数で偏波スクランブルを施しても、十分、非線形
光学効果の影響を削減できる（請求項３）。

【０１１４】また、着目チャンネルの信号光に所定周波
数で偏波スクランブルを施した場合、着目チャンネルの
信号光に対して施す偏波スクランブルの周波数と着目チ
ャンネルの信号光に隣接する隣接チャンネルの信号光に
対して施す偏波スクランブルの周波数との周波数差が、
着目チャンネルの信号光に対して施す偏波スクランブル
の周波数と着目チャンネルの信号光に隣接しない非隣接
チャンネルの信号光に対して施す偏波スクランブルの周
波数との周波数差よりも大きくなるように設定すれば、
隣接チャンネルの信号光の偏光状態をさらに相互に大き
く異なる状態にできるので、隣接チャンネルの信号光の
相互作用により生じる非線形光学効果の影響をさらに大
幅に削減して、波長多重信号の伝送品質を向上させるこ
とができる（請求項４）。

【０１１５】さらに、本発明の偏波スクランブル式波長
多重信号伝送方法によれば、波長多重された複数チャン
ネルの信号光に対し、それぞれ異なる偏光方位で偏波ス
クランブルを施すことにより、隣接チャンネルの偏光状
態を所要量異なる状態にして、波長多重信号を伝送する
ことができるので、この場合も、隣接チャンネルの信号
光の相互作用により生じる非線形光学効果の影響を大幅
に削減でき、波長多重信号の伝送品質を大幅に向上させ
ることができる（請求項５）。

【０１１６】また、このとき、上記の波長多重された複
数チャンネルの信号光に対し、それぞれ異なる周波数で
偏波スクランブルを施さなくとも、同一の周波数で偏波
スクランブルを施せば、隣接チャンネルの偏光状態を所
要量異なる状態にして、波長多重信号を伝送することが
できるので、より簡単に、非線形光学効果の影響を減少
させることができる（請求項６）。

【０１１７】なお、このとき、上記の波長多重された複
数チャンネルの信号光のうちのある一対のチャンネルの
信号光対に対しては、それぞれ異なる偏光方位であって
且つ同一の周波数で偏波スクランブルを施すとともに、
上記の波長多重された複数チャンネルの信号光のうちの
他の一対のチャンネルの信号光対に対しては、それぞれ
異なる偏光方位であって且つ上記ある一対のチャンネル
の信号光対に対して施す周波数とは異なった周波数で偏
波スクランブルを施せば、さらに、各信号光送信部から
の各信号光の偏光状態を相互に大きく異なる状態にでき
るので、より効率的に、非線形光学効果の影響を減少さ
せることができる（請求項７）。

【０１１８】また、具体的に、上述の異なる偏光方位と
して、相互に直交する偏光方位を選べば、最も有効に、
隣接チャンネルの信号光の偏光状態を異なる状態にし
て、隣接チャンネルの信号光の相互作用による影響を削
減することができる（請求項８）。次に、本発明の偏波
スクランブル式波長多重信号伝送装置によれば、波長多
重されるべき複数チャンネル用の複数の信号光送信部
と、各信号光送信部からの信号光に対してそれぞれ異な
る周波数で偏波スクランブルを施す複数の偏波スクラン
ブラとをそなえて構成されるので、波長多重された複数
チャンネルの信号光に対し、各偏波スクランブラにより
それぞれ異なる周波数で偏波スクランブルを施すことが
でき、これにより、上述の（請求項１記載の）方法を適
用した装置を極めて簡素な構成で容易に実現することが
できる（請求項９）。

【０１１９】具体的に、この場合は、複数の信号光送信
部の全ての信号光送信部からの信号光に対してそれぞれ
異なる周波数で偏波スクランブルを施すべく、複数の偏
波スクランブラをそなえて構成されるので、各偏波スク
ランブラにより複数の信号光送信部の全ての信号光送信
部からの信号光に対してそれぞれ異なる周波数で偏波ス
クランブルを施すことができ、より確実に、隣接チャン
ネルの信号光の相互作用により生じる影響を複数チャン
ネルの信号光全体で平均化して削減することができる
（請求項１０）。

【０１２０】なお、上述の偏波スクランブル式波長多重
信号伝送装置は、複数の信号光送信部の少なくとも一部
の信号光送信部からの信号光に対してそれぞれ異なる周
波数または所定の周波数で偏波スクランブルを施すべ
く、複数または１つの偏波スクランブラをそなえて構成
し、少なくとも一部のチャンネルの信号光に対し、それ
ぞれ異なる周波数または所定の周波数で偏波スクランブ
ルを施しても、十分、隣接チャンネルの信号光の相互作
用により生じる影響を削減できる（請求項１１）。

【０１２１】また、本発明の偏波スクランブル式波長多
重信号伝送装置によれば、複数の信号光送信部を複数の
グループに分割し、異なったグループを構成する信号光
送信部からの信号に対しては、複数の偏波スクランブラ
によりそれぞれ異なる周波数で偏波スクランブルを施す
ので、偏波スクランブラの数を大幅に削減して、より簡
素な構成で、各グループ毎の信号光の偏光状態を相互に
異なった状態できる（請求項１２）。

【０１２２】なお、上述の複数の偏波スクランブラをそ
れぞれ現用偏波スクランブラと予備用偏波スクランブラ
をそなえて二重化すれば、現用偏波スクランブラが使用
不能となった場合でも、予備用偏波スクランブラにより
処理を継続することができるので、本装置の信頼性も大
幅に向上する（請求項１３）。また、このとき、複数の
信号光送信部を奇数チャンネルの信号光のグループと偶
数チャンネルの信号光のグループとに分割し、奇数チャ
ンネルの信号光のグループを構成する信号光送信部から
の信号光に対して、第１偏波スクランブラにより第１周
波数で偏波スクランブルを施し、偶数チャンネルの信号
光のグループを構成する信号光送信部からの信号光に対
して、第２偏波スクランブラにより第１周波数とは異な
る第２周波数で偏波スクランブルを施すこともできるの
で、さらに、簡素な構成で、隣接チャンネルの信号光の
偏光状態を相互により大きく異なった状態にできる（請
求項１４）。

【０１２３】なお、この場合も、上述の第１偏波スクラ
ンブラ及び第２偏波スクランブラをそれぞれ現用偏波ス
クランブラと予備用偏波スクランブラをそなえて二重化
すれば、現用偏波スクランブラが使用不能となった場合
でも、予備用偏波スクランブラにより処理を継続するこ
とができるので、本装置の信頼性も大幅に向上する（請
求項１５）。

【０１２４】さらに、本発明の偏波スクランブル式波長
多重信号伝送装置によれば、波長多重されるべき複数チ
ャンネル用の複数の信号光送信部をそなえ、複数の信号
光送信部のうちの一部の信号光送信部と残りの信号光送
信部とでそれぞれ異なる偏光方位となるように構成する
とともに、複数の信号光送信部からの信号光に対して
は、同一の周波数で偏波スクランブルを施す偏波スクラ
ンブラが設けられているので、複数のチャンネルの信号
光に対し、偏波スクランブラによりそれぞれ異なる偏光
方位で且つ同一の周波数で偏波スクランブルを施して、
隣接チャンネルの偏光状態を所要量異なった状態にする
ことができる。従って、請求項５，６に記載の方法を適
用した装置を極めて簡素な構成で容易に実現することが
できる（請求項１６）。

【０１２５】また、このとき、一部の信号光送信部を奇
数チャンネルの信号光用信号光送信部として構成すると
ともに、残りの信号光送信部を偶数チャンネルの信号光
用信号光送信部として構成すれば、予め隣接チャンネル
の信号光の偏光状態を相互に異なった状態にしておくこ
とができるので、さらに、隣接チャンネルの信号光の偏
光状態を相互に大きく異なった状態にして、隣接チャン
ネルの信号光の相互作用により生じる影響を削減するこ
とができる（請求項１７）。

【０１２６】さらに、このとき、複数の信号光送信部の
うちの一部の信号光送信部と残りの信号光送信部とでそ
れぞれ直交する偏光方位で偏波スクランブルを施すよう
に構成すれば、最も有効に、隣接チャンネルの信号光の
偏光状態を異なった状態にして、隣接チャンネルの信号
光の相互作用による影響を削減することができる（請求
項１８）。

【０１２７】なお、この場合も、上述の偏波スクランブ
ラを現用偏波スクランブラと予備用偏波スクランブラを
そなえて二重化すれば、現用偏波スクランブラが使用不
能となった場合でも、予備用偏波スクランブラにより処
理を継続することができるので、本装置の信頼性も大幅
に向上する（請求項１９）。また、本発明の偏波スクラ
ンブル式波長多重信号伝送装置によれば、奇数チャンネ
ル用の信号光送信部のうちの一部と残りとでそれぞれ異
なる偏光方位となるように構成するとともに、奇数チャ
ンネルからの信号光に対しては、第３周波数で偏波スク
ランブルを施す第３偏波スクランブラを設け、且つ、偶
数チャンネル用の信号光送信部のうちの一部と残りとで
それぞれ異なる偏光方位となるように構成するととも
に、偶数チャンネルからの信号光に対しては、第３周波
数とは異なる第４周波数で偏波スクランブルを施す第４
偏波スクランブラが設けられるので、各信号光の偏光状
態を、奇数チャンネルの一部と残りの信号光，偶数チャ
ンネルの一部と残りの信号光というように、より細かく
異なった状態にすることができる。従って、より効率的
に隣接チャンネルの信号光の相互作用による影響を削減
することができる（請求項２０）。

【０１２８】なお、この場合も、第３偏波スクランブラ
及び第４偏波スクランブラをそれぞれ現用偏波スクラン
ブラと予備用偏波スクランブラをそなえて二重化すれ
ば、現用偏波スクランブラが使用不能となった場合で
も、予備用偏波スクランブラにより処理を継続すること
ができるので、本装置の信頼性も大幅に向上する（請求
項２１）。

【０１２９】また、このとき、奇数チャンネルの信号光
用信号光送信部のうちの一部の信号光送信部と残りの信
号光送信部とでそれぞれ直交する偏光方位で偏波スクラ
ンブルを施すとともに、偶数チャンネルの信号光用信号
光送信部のうちの一部の信号光送信部と残りの信号光送
信部とでそれぞれ直交する偏光方位で偏波スクランブル
を施すように構成されるので、最も有効に、隣接チャン
ネルの信号光の偏光状態を異なった状態にして、隣接チ
ャンネルの信号光の相互作用による影響を削減すること
ができる（請求項２２）。

【０１３０】なお、上述の信号光送信部をそれぞれ現用
信号光送信部と予備用信号光送信部とをそなえて二重化
すれば、現用信号光送信部が使用不能となった場合で
も、予備用信号光送信部により処理を継続することがで
きるので、さらに、本装置の信頼性を向上させることが
できる（請求項２３）。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理ブロック図である。

【図２】本発明の原理ブロック図である。

【図３】本発明の原理ブロック図である。

【図４】本発明の原理ブロック図である。

【図５】本発明の原理ブロック図である。

【図６】本発明の原理ブロック図である。

【図７】本発明の第１実施形態としての偏波スクランブ
ル式波長多重信号伝送装置の構成を示すブロック図であ
る。

【図８】第１実施形態における信号光送信部の構成を示
すブロック図である。

【図９】第１実施形態における偏波スクランブラの構成
を示す斜視図である。

【図１０】第１実施形態における１：１分岐定偏波カプ
ラの特性の一例を示す図である。

【図１１】第１実施形態の偏波スクランブル式波長多重
信号伝送装置にかかる信号光の光スペクトルとチャンネ
ル配置の一例を示す図である。

【図１２】本発明の第２実施形態としての偏波スクラン
ブル式波長多重信号伝送装置の構成を示すブロック図で
ある。

【図１３】本発明の第３実施形態としての偏波スクラン
ブル式波長多重信号伝送装置の構成を示すブロック図で
ある。

【図１４】第３実施形態の偏波スクランブル式波長多重
信号伝送装置にかかる信号光の光スペクトルとチャンネ
ル配置の一例を示す図である。

【図１５】本発明の第４実施形態としての偏波スクラン
ブル式波長多重信号伝送装置の構成を示すブロック図で
ある。

【図１６】第４実施形態において偏波スクランブラを二
重化した構成を示すブロック図である。

【図１７】本発明の第５実施形態としての偏波スクラン
ブル式波長多重信号伝送装置の構成を示すブロック図で
ある。

【図１８】第５実施形態の偏波スクランブル式波長多重
信号伝送装置にかかる信号光の光スペクトルとチャンネ
ル配置の一例を示す図である。

【図１９】（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ第５実施形態の偏
波スクランブル式波長多重信号伝送装置の動作を説明す
るための図である。

【図２０】第５実施形態の偏波スクランブル式波長多重
信号伝送装置の他の動作を説明するための図である。

【図２１】第５実施形態の偏波スクランブル式波長多重
信号伝送装置の他の動作を説明するための図である。

【図２２】第５実施形態の偏波スクランブル式波長多重
信号伝送装置の他の動作を説明するための図である。

【図２３】第５実施形態の偏波スクランブル式波長多重
信号伝送装置の他の動作を説明するための図である。

【図２４】本発明の第６実施形態としての偏波スクラン
ブル式波長多重信号伝送装置の構成を示すブロック図で
ある。

【図２５】本発明の第７実施形態としての偏波スクラン
ブル式波長多重信号伝送装置の構成を示すブロック図で
ある。

【図２６】第７実施形態の偏波スクランブル式波長多重
信号伝送装置にかかる信号光の光スペクトルとチャンネ
ル配置の一例を示す図である。

【図２７】（ａ），（ｂ）はそれぞれ四光子混合波（Ｆ
ＷＭ光）を説明するための図である。

【図２８】従来の偏波スクランブル式波長多重信号伝送
装置の一例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１−１〜１−Ｎ，１２−１〜１２−ｍ，１２−１〜１２
−Ｎ 信号光送信部 ２，２−１〜２−Ｎ，２−１〜２−Ｍ 偏波スクランブ
ラ ２−１′ 第１偏波スクランブラ ２−２′ 第２偏波スクランブラ ２−１″ 第３偏波スクランブラ ２−２″ 第４偏波スクランブラ ３，３−１〜３−Ｍ，４，４−１，４−２，５ 合波部 １２Ｗ−１〜１２Ｗ−２ｉ 現用信号光送信部 １２Ｐ−１〜１２Ｐ−２ｉ 予備用信号光送信部 １３−１〜１３−Ｍ，１６ 合波器 １４−１′，１４−２′，１４−１〜１４−ｍ，１４−
１〜１４−Ｍ 偏波スクランブラ（ＰＳ） １４Ｗ−１ 現用偏波スクランブラ １４Ｐ−１ 予備用偏波スクランブラ １５−１〜１５−ｍ，１５−１〜１５−Ｍ 発振器 １５Ｗ−１ 現用発振器 １５Ｐ−１ 予備用発振器 １７ 光ファイバ １８Ｗ，１８Ｐ 増幅器（ポストアンプ） １９ 光スイッチ部 １２１ レーザ・ダイオード（ＬＤ） １２２ 変調部（ＭＯＤ） １４１ 導波管 １４２ ＬｉＮｂＯ₃ 導波路 １４３，１４４ 電極 Ｒ１ 終端抵抗

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寺原 隆文 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 内藤 崇男 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 波長多重された複数チャンネルの信号光
   に対し、それぞれ異なる周波数で偏波スクランブルを施
   して、波長多重信号を伝送することを特徴とする、偏波
   スクランブル式波長多重信号伝送方法。
2. 【請求項２】 上記の波長多重された複数チャンネルの
   全てのチャンネルの信号光に対し、それぞれ異なる周波
   数で偏波スクランブルを施すことを特徴とする、請求項
   １記載の偏波スクランブル式波長多重信号伝送方法。
3. 【請求項３】 上記の波長多重された複数チャンネルの
   少なくとも一部のチャンネルの信号光に対し、それぞれ
   異なる周波数または所定の周波数で偏波スクランブルを
   施すことを特徴とする、請求項１記載の偏波スクランブ
   ル式波長多重信号伝送方法。
4. 【請求項４】 着目チャンネルの信号光に所定周波数で
   偏波スクランブルを施した場合、該着目チャンネルの信
   号光に対して施す偏波スクランブルの周波数と該着目チ
   ャンネルの信号光に隣接する隣接チャンネルの信号光に
   対して施す偏波スクランブルの周波数との周波数差が、
   該着目チャンネルの信号光に対して施す偏波スクランブ
   ルの周波数と該着目チャンネルの信号光に隣接しない非
   隣接チャンネルの信号光に対して施す偏波スクランブル
   の周波数との周波数差よりも大きくなるように設定され
   ていることを特徴とする、請求項１記載の偏波スクラン
   ブル式波長多重信号伝送方法。
5. 【請求項５】 波長多重された複数チャンネルの信号光
   に対し、それぞれ異なる偏光方位で偏波スクランブルを
   施して、波長多重信号を伝送することを特徴とする、偏
   波スクランブル式波長多重信号伝送方法。
6. 【請求項６】 上記の波長多重された複数チャンネルの
   信号光に対し、同一の周波数で偏波スクランブルを施す
   ことを特徴とする、請求項５記載の偏波スクランブル式
   波長多重信号伝送方法。
7. 【請求項７】 上記の波長多重された複数チャンネルの
   信号光のうちのある一対のチャンネルの信号光対に対し
   ては、それぞれ異なる偏光方位であって且つ同一の周波
   数で偏波スクランブルを施すとともに、 上記の波長多重された複数チャンネルの信号光のうちの
   他の一対のチャンネルの信号光対に対しては、それぞれ
   異なる偏光方位であって且つ上記ある一対のチャンネル
   の信号光対に対して施す周波数とは異なった周波数で偏
   波スクランブルを施すことを特徴とする、請求項５記載
   の偏波スクランブル式波長多重信号伝送方法。
8. 【請求項８】 該異なる偏光方位が、相互に直交する偏
   光方位であることを特徴とする、請求項５または請求項
   ７に記載の偏波スクランブル式波長多重信号伝送方法。
9. 【請求項９】 波長多重されるべき複数チャンネル用の
   複数の信号光送信部と、 各信号光送信部からの信号光に対してそれぞれ異なる周
   波数で偏波スクランブルを施す複数の偏波スクランブラ
   とをそなえて構成されていることを特徴とする、偏波ス
   クランブル式波長多重信号伝送装置。
10. 【請求項１０】 上記複数の信号光送信部の全ての信号
    光送信部からの信号光に対してそれぞれ異なる周波数で
    偏波スクランブルを施すべく、複数の偏波スクランブラ
    をそなえて構成されていることを特徴とする、請求項９
    記載の偏波スクランブル式波長多重信号伝送装置。
11. 【請求項１１】 上記複数の信号光送信部の少なくとも
    一部の信号光送信部からの信号光に対してそれぞれ異な
    る周波数または所定の周波数で偏波スクランブルを施す
    べく、複数または１つの偏波スクランブラをそなえて構
    成されていることを特徴とする、請求項９記載の偏波ス
    クランブル式波長多重信号伝送装置。
12. 【請求項１２】 波長多重されるべき複数チャンネル用
    の複数の信号光送信部をそなえるとともに、 該複数の信号光送信部を複数のグループに分割し、１グ
    ループを構成する信号光送信部からの信号光に対して
    は、同一の周波数で偏波スクランブルを施すが、異なっ
    たグループを構成する信号光送信部からの信号光に対し
    ては、異なった周波数で偏波スクランブルを施すべく、
    それぞれ異なる周波数で偏波スクランブルを施す複数の
    偏波スクランブラをそなえて構成されていることを特徴
    とする、偏波スクランブル式波長多重信号伝送装置。
13. 【請求項１３】 該複数の偏波スクランブラがそれぞれ
    現用偏波スクランブラと予備用偏波スクランブラをそな
    えて二重化されていることを特徴とする、請求項９また
    は請求項１２に記載の偏波スクランブル式波長多重信号
    伝送装置。
14. 【請求項１４】 該複数の信号光送信部を奇数チャンネ
    ルの信号光のグループと偶数チャンネルの信号光のグル
    ープとに分割し、 該複数の偏波スクランブラが、 該奇数チャンネルの信号光のグループを構成する信号光
    送信部からの信号光に対して、第１周波数で偏波スクラ
    ンブルを施す第１偏波スクランブラと、 該偶数チャンネルの信号光のグループを構成する信号光
    送信部からの信号光に対して、該第１周波数とは異なる
    第２周波数で偏波スクランブルを施す第２偏波スクラン
    ブラとで構成されたことを特徴とする、請求項１２記載
    の偏波スクランブル式波長多重信号伝送装置。
15. 【請求項１５】 上記の第１偏波スクランブラ及び第２
    偏波スクランブラがそれぞれ現用偏波スクランブラと予
    備用偏波スクランブラをそなえて二重化されていること
    を特徴とする、請求項１４記載の偏波スクランブル式波
    長多重信号伝送装置。
16. 【請求項１６】 波長多重されるべき複数チャンネル用
    の複数の信号光送信部をそなえ、 該複数の信号光送信部のうちの一部の信号光送信部と残
    りの信号光送信部とでそれぞれ異なる偏光方位となるよ
    うに構成するとともに、 該複数の信号光送信部からの信号光に対しては、同一の
    周波数で偏波スクランブルを施す偏波スクランブラが設
    けられていることを特徴とする、偏波スクランブル式波
    長多重信号伝送装置。
17. 【請求項１７】 該一部の信号光送信部が奇数チャンネ
    ルの信号光用信号光送信部として構成されるとともに、
    該残りの信号光送信部が偶数チャンネルの信号光用信号
    光送信部として構成されていることを特徴とする、請求
    項１６記載の偏波スクランブル式波長多重信号伝送装
    置。
18. 【請求項１８】 該複数の信号光送信部のうちの一部の
    信号光送信部と残りの信号光送信部とでそれぞれ直交す
    る偏光方位で偏波スクランブルを施すように構成されて
    いることを特徴とする、請求項１６記載の偏波スクラン
    ブル式波長多重信号伝送装置。
19. 【請求項１９】 該偏波スクランブラが現用偏波スクラ
    ンブラと予備用偏波スクランブラをそなえて二重化され
    ていることを特徴とする、請求項１６記載の偏波スクラ
    ンブル式波長多重信号伝送装置。
20. 【請求項２０】 波長多重されるべき複数チャンネル用
    の複数の信号光送信部をそなえ、 該複数の信号光送信部を奇数チャンネルの信号光用信号
    光送信部と偶数チャンネルの信号光用信号光送信部とに
    分割し、 該奇数チャンネルの信号光用信号光送信部のうちの一部
    の信号光送信部と残りの信号光送信部とでそれぞれ異な
    る偏光方位となるように構成するとともに、 該奇数チャンネルの信号光用信号光送信部からの信号光
    に対しては、第３周波数で偏波スクランブルを施す第３
    偏波スクランブラが設けられ、 且つ、該偶数チャンネルの信号光用信号光送信部のうち
    の一部の信号光送信部と残りの信号光送信部とでそれぞ
    れ異なる偏光方位となるように構成するとともに、 該偶数チャンネルの信号光用信号光送信部からの信号光
    に対しては、該第３周波数とは異なる第４周波数で偏波
    スクランブルを施す第４偏波スクランブラが設けられて
    いることを特徴とする、偏波スクランブル式波長多重信
    号伝送装置。
21. 【請求項２１】 該第３偏波スクランブラ及び該第４偏
    波スクランブラがそれぞれ現用偏波スクランブラと予備
    用偏波スクランブラをそなえて二重化されていることを
    特徴とする、請求項２０記載の偏波スクランブル式波長
    多重信号伝送装置。
22. 【請求項２２】 該奇数チャンネルの信号光用信号光送
    信部のうちの一部の信号光送信部と残りの信号光送信部
    とでそれぞれ直交する偏光方位で偏波スクランブルを施
    すとともに、該偶数チャンネルの信号光用信号光送信部
    のうちの一部の信号光送信部と残りの信号光送信部とで
    それぞれ直交する偏光方位で偏波スクランブルを施すよ
    うに構成されていることを特徴とする、請求項２０記載
    の偏波スクランブル式波長多重信号伝送装置。
23. 【請求項２３】 該信号光送信部がそれぞれ現用信号光
    送信部と予備用信号光送信部とをそなえて二重化されて
    いることを特徴とする、請求項９〜１２，１４，１６，
    １７，２０，２２のいずれかに記載の偏波スクランブル
    式波長多重信号伝送装置。