JPH11239099A - 同期偏波スクランブラを用いた光通信システム及び光受信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】同期偏波スクランブルさせた信号光を伝送する
際に発生する雑音成分を低減して、受信特性の劣化を防
止した光通信システム及び受信装置を提供する。 【解決手段】光送信機１の信号光発生器（Ｅ／Ｏ）１１
から出力された信号光を、偏波スクランブラ（ＰＳ）１
２で伝送速度に略一致する繰り返し周波数ｆｏの変調信
号に従って同期偏波スクランブルして、伝送系２を介し
て光受信機３ ₁ に伝送する。光受信機３₁ は、受信した
信号光を光電変換し増幅した後に帯域阻止フィルタ（Ｂ
ＲＦ）３５に送る。帯域阻止フィルタ３５では、同期偏
波スクランブルを行なったことで発生する繰り返し周波
数ｆｏおよびその近傍の雑音成分のみが遮断され、その
他の信号成分が等化フィルタ（ＥＱ）３３および識別回
路（ＤＥＣ）３４に送られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、信号光の伝送速度
と一致する繰り返し周波数の偏波変調信号に従って信号
光の偏波状態をスクランブルする同期偏波スクランブラ
を用いた光通信システム及び光受信装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、数千キロメートルに及ぶ大洋を横
断する長距離の光伝送システムでは、光信号を電気信号
に変換し、タイミング再生(retiming)、波形等化(resha
ping)及識別再生(regenerating)を行う光再生中継器を
用いて伝送を行っていた。しかし、現在では、光増幅器
の実用化が進み、光増幅器を線形中継器として用いる光
増幅中継伝送方式が検討されている。光再生中継器を光
増幅中継器に置き換えることにより、中継器内の部品点
数を大幅に削減し、信頼性を確保するとともに大幅なコ
ストダウンが見込まれる。

【０００３】1993年にM.G Taylorは、光中継増幅器にて
発生する雑音光が信号光の偏波状態に依存し、余分雑音
光が増大する現象（偏波ホールバーニング、polarizati
onhole burning）を指摘した。偏波ホールバーニングに
より、信号光対雑音光の比（光ＳＮＲ）の平均値が低下
すると同時に光ＳＮＲの揺らぎが増大するために、光増
幅中継伝送を行う上で大きな問題になった。

【０００４】この対策として、例えば、送信側において
信号光の偏波状態を積極的に可変する偏波スクランブル
（polarization scrambling)が提案された。図２１は、
従来の偏波スクランブラを用いた光通信システムの概略
構成を示す。図２１の従来システムは、偏波スクランブ
ルされた信号光を伝送系２００に送出する光送信機１０
０と、伝送系２００からの信号光を受信して識別等の処
理を行なう光受信機３００とを備える。光送信機１００
では、伝送データに従って変調された所定の伝送速度の
信号光が信号光発生器（Ｅ／Ｏ）１０１から出射され、
その信号光が、偏波スクランブラ（ＰＳ）１０２で偏波
変調信号に従って偏波スクランブルされ伝送系２００に
出力される。偏波スクランブルを行う方法としては、例
えば、位相変調器を用いた方法、光ファイバの側面から
応力を与える方法、２つの光源を用いた方法などがあ
る。光受信機３００では、伝送系２００からの信号光が
受光器（Ｏ／Ｅ）３０１で電気信号に変換されて、識別
回路（ＤＥＣ）３０２で識別処理される。

【０００５】例えば、1994年にF.Heismannらは、伝送速
度5.33Gb/s，伝送距離8100kmの実験において、45度入力
偏波状態指定のニオブ酸リチウム（LiNbO₃）の位相変調
器を用いた偏波スクランブラにより、偏波状態の繰り返
し周波数が、40kHz において４dBのＱ値改善、10.66GHz
において５dBのＱ値改善を達成している。前者の繰り返
し周波数は伝送速度よりも低く、低速偏波スクランブル
と呼ばれ、後者は伝送速度以上なので高速偏波スクラン
ブルと呼ばれている。高速偏波スクランブルは、光伝送
路および光増幅中継器の偏光依存性損失による光ＳＮＲ
の揺らぎを抑圧する効果があるために、その改善量が大
きい。

【０００６】ここで、位相変調器を用いた偏波スクラン
ブラについて簡単に説明する。位相変調器で発生するＴ
ＭモードおよびＴＥモードの光の位相差Δφ(t) は、次
のような式で表すことができる。 Δφ(t) ＝π／λ[(ｎe³γ₃₃−ｎo³γ₁₃) Ｖ(t) ＬΓ] ただし、λは光波長、γ₃₃，γ₁₃はＴＭモード、ＴＥモ
ードの電気光学定数、ｎe ，ｎo はＴＭモード、ＴＥモ
ードの光屈折率、Ｖ(t) は印加電圧、Ｌは電極長、Γは
印加電圧低減係数である。このＴＭモードおよびＴＥモ
ードの光の位相差Δφ(t) を用いることで、位相変調器
を使用した偏波スクランブラは信号光の偏波状態を変化
させることができる。

【０００７】また、光伝送システムの大容量化を実現す
る方法の１つとして、単一の光伝送路に２つ以上の異な
る波長を持つ光信号を多重して伝送する波長多重（ＷＤ
Ｍ）光伝送方式が注目されている。このＷＤＭ光伝送方
式と上記の光増幅中継伝送方式を組み合わせたＷＤＭ光
増幅中継伝送方式においては、光増幅器を用いて２つ以
上の異なる波長を持つ光信号を一括して増幅することが
可能であり、簡素な構成（経済的）で、大容量かつ長距
離伝送が実現可能である。

【０００８】ＷＤＭ光増幅中継伝送方式においては、光
伝送路の非線形効果による伝送特性劣化を低減すること
が重要である。例えば、非線形効果の一つである４光波
混合（four-wave mixing；以下ＦＷＭとする) は、いく
つかの信号光の偏波状態が一致する場合にその発生効率
が最大になる。したがって、例えば、高速偏波スクラン
ブルを行なうことで、いくつかの信号光の偏波状態の一
致が積極的に持続できないように設定できるため、４光
波混合の発生を低減させることが可能である。

【０００９】一例として、1996年に本発明者らは、４波
長多重、伝送速度5.33Gb/s、伝送距離4800kmの実験にお
いて、偏波状態の繰り返し周波数が伝送速度の２倍の高
速偏波スクランブルを行なうことで、４光波混合発生率
が低減して伝送特性の改善が図られることを確認してい
る。なお、偏波スクランブルを行なったＷＤＭ伝送方式
については、例えば、本出願人の先願である特開平９−
１４９００６号公報等に詳細に記載されている。

【００１０】また、ＷＤＭ光増幅中継伝送方式における
他の重要な課題の一つに、チャネル間隔の低減、即ち波
長多重数の増大がある。しかし、高速偏波スクランブル
をかけた信号光はスペクトルが拡がってしまうために、
波長多重の高密度化を実現する上での障害になる。そこ
で、1995年にN.S Bergano らは、信号光のスペクトル拡
がりの比較的小さい、繰り返し周波数が伝送速度の偏波
スクランブルを提案している。ここでは、このような偏
波スクランブルを同期偏波スクランブルと呼ぶことにす
る。ただし、この提案では、伝送特性を改善させるため
に信号の強度変調と偏波スクランブルとを同期させる構
成を必要とする。

【００１１】この同期偏波スクランブルを行なう光送信
機としては、例えば、図２２に示すように、連続光を発
生する光源（ＬＤ）１０１Ａと、光源１０１Ａからの光
を強度変調する強度変調器（ＩＭ）１０１Ｂと、強度変
調器１０１Ｂを駆動する第１駆動回路（ＤＲＶ）１０１
Ｃと、入力信号ＩＮを発振信号に同期させて第１駆動回
路１０１Ｃに送る波形整形回路１０１Ｄと、強度変調器
１０１Ｂからの信号光を偏波スクランブルする偏波スク
ランブラ（ＰＳ）１０２Ａと、偏波スクランブラ１０２
Ａを駆動する第２駆動回路（ＤＲＶ）１０２Ｂと、発振
信号を遅延させた偏波変調信号を第２駆動回路１０２Ｂ
に送る遅延回路１０２Ｃと、から構成されるものなどが
ある。

【００１２】上述したような偏波スクランブルに関する
技術は、その繰り返し周波数に応じて、低速偏波スクラ
ンブル、同期偏波スクランブルおよび高速偏波スクラン
ブルの３つに大別できる。ここで、それぞれの偏波スク
ランブルを行なう場合および偏波スクランブルを行なわ
ない場合について、その特徴を比較検討した結果を次の
表１に示す。

【００１３】

【表１】

【００１４】表１において、Ｂｒは伝送速度に用いる発
振周波数、ＰＤＧは偏光依存性利得（polarization dep
endence gain）、ＰＤＬは偏光依存性損失（polarizati
ondependence loss ）を表すものである。大容量・長距
離伝送システム実用化への重要な要求項目の一つは、中
継間隔の延長による光増幅中継器の削減である。そのた
めにはＦＷＭ発生効率の低減を図り、光増幅中継器を高
出力化する必要がある。ＦＷＭ発生効率の低減方法とし
ては、表１に示すように同期偏波スクランブルまたは高
速偏波スクランブルが有効である。また、同期または高
速偏波スクランブルは、表１の項目にはないが、低速偏
波スクランブルを行なった場合よりも約３dBの高出力化
が可能でもある。

【００１５】高速偏波スクランブルについては、伝送速
度が例えば2.5Gb/s 程度の場合に特に有効である。しか
し、伝送速度が約５Gb/s以上の高速になると、その信号
光のスペクトル拡がりが無視できなくなるため、波長分
散トレランスが小さくなる。また、チャネル間隔も広く
とる必要がある。一方、同期偏波スクランブルについて
は、信号光のスペクトル拡がりが高速偏波スクランブル
の場合の約半分であるため、波長分散トレランスおよび
チャネル間隔の要求を緩和できる。

【００１６】したがって、伝送速度が５Gb/s以上といっ
た高速光通信システムには、同期偏波スクランブルがよ
り有効である。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、同期偏
波スクランブラを用いた高速光通信システムでは、伝送
速度と一致する繰り返し周波数（以下、偏波ＣＬＫ周波
数とする）の変調信号を用いて偏波変調した信号光が光
伝送路を伝送されると、その偏波変調に起因する位相変
調成分によりカー効果に基づいた強度変調が発生し、伝
送後の波形の発光側に偏波ＣＬＫ周波数が重畳される。
また、光伝送路や光増幅中継器等の偏光依存性損失（Ｐ
ＤＬ）により、偏波変調成分が強度雑音に変換されてＱ
値揺らぎを増大させる可能性もある。

【００１８】例えば、伝送速度5.3Gb/s 、８波長多重、
伝送距離2679kmの条件下で行なった伝送実験の結果を図
２３〜図２５に示す。図２３(a)(b)は、光送信機から送
信された信号光（同期偏波スクランブルされた伝送前の
信号光）の等化波形および電気スペクトルを示し、図２
４(a)(b)は、光受信機で受信された信号光（伝送後の信
号光）の等化波形および電気スペクトルを示す。また、
図２５(a)(b)は、受信信号を等化フィルタに通した後の
等化波形および電気スペクトルを示す。

【００１９】まず、伝送前後の変化について、図２３
(a) の伝送前の等化波形は略上下対称であるが、図２４
(a) の伝送後の等化波形は発光側（図で上側）に偏波Ｃ
ＬＫ周波数成分が重畳され、上下非対称になることがわ
かる。また、図２３(b) および図２４(b) の各電気スペ
クトルでは、伝送前後における偏波ＣＬＫ周波数ｆｏ成
分のパワーが約16dB（約40倍）に増大していることがわ
かる。

【００２０】伝送前後における信号光の変化は、上述し
たように位相変調によるカー効果に基づくものと、偏光
依存性損失により発生するものとが考えられる。前者に
ついては、位相変調と強度変調との相関が強いため、伝
送データの状態と偏波（位相）変調の状態とを一致させ
れば、図２４(a) のような開口部分の大きい波形を得る
ことは可能である。しかし、後者については、光伝送路
の状態に依存して発生するため、その発生を制御するこ
とは難しい。

【００２１】さらに、偏波ＣＬＫ周波数ｆｏの近傍のス
ペクトル成分は、光伝送路の偏波揺らぎ（主な周波数成
分は約50Hz以下）によって偏波ＣＬＫ周波数ｆｏに僅か
に変調がかかるため、偏波ＣＬＫ周波数ｆｏ±50Hzの範
囲となる。このため図２４(b) の偏波ＣＬＫ周波数ｆｏ
のピークは約100Hz 程度の幅を有している。なお、図２
３(b) および図２４(b) で右側のピークは、偏波ＣＬＫ
周波数の２倍の高調波成分である。

【００２２】このように同期偏波スクランブルさせた信
号光を伝送すると、偏波変調の影響を受けた信号光が光
受信機で受光される。そして、光受信機は、受光した信
号光を電気信号に変換し、等化フィルタを通して必要な
周波数成分のみを抽出して識別等の処理を行なう。一般
に、光受信機に用いる等化フィルタは、群遅延特性に優
れたベッセル型フィルタ等が用いられ、その遮断周波数
は、ＮＲＺ符号等を用いるとき伝送速度の0.6 〜0.8 倍
程度に設定される。このような等化フィルタでは、同期
偏波スクランブルを行なった場合、伝送速度の周波数成
分、即ち、偏波ＣＬＫ周波数ｆｏ成分を十分に遮断する
ことができない。

【００２３】上記の伝送実験において、例えば、伝送速
度5.3Gb/s に対して4.0GHzの遮断周波数を持つ等化フィ
ルタを用いた場合には、図２５(a)(b)に示すように、等
化波形は上下非対称のままであり、偏波ＣＬＫ周波数ｆ
ｏ成分の減衰量は等化フィルタ通過前に対して約６dBに
過ぎないことがわかる。このような信号が識別回路に送
られると、偏波ＣＬＫ周波数ｆｏ成分の影響により受信
特性が劣化する可能性があり問題である。

【００２４】本発明は上記問題点に着目してなされたも
ので、同期偏波スクランブルさせた信号光を伝送すると
きに発生する雑音成分を低減させることのできる光通信
システム及び光受信装置を提供することを目的とする。
なお、低速偏波スクランブルを対象にした不要成分を抑
圧する技術は、本出願人の先願である特開平９−８７４
２号公報等で提案されているが、本発明は同期偏波スク
ランブルを対象とするとともにその構成も異なるもので
ある。

【００２５】

【課題を解決するための手段】このため本発明の光受信
装置は、伝送速度と一致する繰り返し周波数の偏波変調
信号に従って信号光の偏波状態をスクランブルする同期
偏波スクランブラを用いて同期偏波スクランブルされた
信号光を光伝送手段を介して受信処理する光受信装置で
あって、光電変換前の信号光および光電変換後の電気信
号の少なくとも一方について、同期偏波スクランブルを
行なったことに基づいて発生する雑音成分のみを低減さ
せる雑音低減部を備えて構成される。

【００２６】かかる構成によれば、同期偏波スクランブ
ルされた信号光が光伝送手段を介して光受信装置に伝送
される際に、同期偏波スクランブルされた信号光が光伝
送手段を伝送されることで偏波変調に起因した雑音が発
生する。光受信装置は、このような雑音成分を含んだ信
号光を受信するが、受信した信号光または光電変換した
電気信号を雑音低減部に介すことで、上記雑音成分のみ
が低減される。このように、雑音を低減した信号を用い
て受信処理を行なうことで良好な受信特性が得られるよ
うになる。

【００２７】受信信号に含まれる雑音成分を電気信号の
段階で低減させる雑音低減部の１つの具体例としては、
前記繰り返し周波数を中心とした阻止帯域幅を有する帯
域阻止フィルタを用いてもよい。この帯域阻止フィルタ
は、前記阻止帯域幅内の雑音成分の減衰量が３ｄＢ以上
であることが望ましく、また、阻止帯域幅が１００Ｈｚ
以上であることが好ましい。さらに、受信処理に必要な
帯域幅内における群遅延量が伝送速度から与えられる１
ビットの周期の１０％以下であることが望ましい。

【００２８】また、雑音成分を電気信号の段階で低減さ
せる雑音低減部の他の具体例としては、前記繰り返し周
波数以上の雑音成分を遮断する低域通過フィルタを用い
てもよい。この低域通過フィルタは、前記繰り返し周波
数以上の雑音成分の減衰量が３ｄＢ以上であることが望
ましく、また、受信処理に必要な帯域幅内における群遅
延量が伝送速度から与えられる１ビットの周期の１０％
以下であることが好ましい。

【００２９】一方、受信信号に含まれる雑音成分を光信
号の段階で低減させるようにした雑音低減部の具体例と
しては、前記繰り返し周波数の影響を受けた雑音成分を
遮断可能な狭いバンド幅をもつ光低減フィルタを用いて
もよい。この光低減フィルタは、前記信号光の周波数に
応じた中心周波数で前記繰り返し周波数の２倍よりも狭
いバンド幅をもつことが望ましい。

【００３０】上記のようにして雑音低減部を構成するこ
とで、受信した信号光またはその信号光を光電変換した
電気信号に含まれる雑音成分を確実に低減することがで
きる。もちろん、雑音低減部が、信号光および光電変換
された電気信号の両方について雑音成分を低減させる構
成も可能である。また、光低減フィルタを用いた雑音低
減部では、光低減フィルタのバンド幅の中心周波数を前
記信号光の周波数に追従させる光低減フィルタ制御部を
含むようにしてもよい。

【００３１】光低減フィルタ制御部を設けることで、信
号光の周波数が変動しても光低減フィルタのバンド幅の
中心周波数がその変動に追従するようになるため、狭い
バンド幅の光低減フィルタであっても確実に雑音成分を
遮断できるようになる。上述した光受信装置は、前記雑
音低減部の前段に、前記繰り返し周波数成分の信号を抽
出する信号抽出部を含み、前記光伝送手段の偏波依存状
態を監視する監視信号として前記信号抽出部で抽出され
た信号を出力する構成としてもよい。信号抽出部として
は、前記雑音低減部で遮断され反射された雑音成分を抽
出するサーキュレータを用いることもできる。また、信
号抽出部は、前記雑音低減部への入力信号の一部を分岐
する分岐部と、該分岐部で分岐された信号のうちの前記
繰り返し周波数およびその近傍成分のみを通過する帯域
通過フィルタと、を含むようにすることもできる。

【００３２】かかる構成によれば、受信信号に含まれる
繰り返し周波数成分の信号が信号抽出部よって抽出され
るようになる。この繰り返し周波数成分の信号は、光伝
送手段の偏波依存状態を反映した信号である。このた
め、抽出した信号を監視信号とし、その監視信号を、例
えば、時間領域や周波数領域において分析等をすること
によって、光伝送手段の偏波依存状態の監視が可能とな
る。

【００３３】また、上記信号抽出部を含む光受信装置に
ついては、信号抽出部で抽出された信号を用いて、受信
処理のためのクロック信号を生成するクロック生成部を
含むようにしてもよい。信号抽出部で抽出される信号
は、伝送速度と一致する繰り返し周波数をもつため、受
信処理の際に用いるクロック信号として利用できる。上
記のようにクロック生成部を設けて、抽出した信号から
クロック信号を生成すれば、これまでデータ信号をタイ
ミング再生することで得ていた受信処理用のクロック信
号を容易に得ることができるようになる。

【００３４】本発明の同期偏波スクランブラを用いた光
通信システムは、伝送速度と一致する繰り返し周波数の
偏波変調信号に従って信号光の偏波状態をスクランブル
する同期偏波スクランブラを含み、同期偏波スクランブ
ルされた信号光を光伝送手段に送信する光送信手段と、
該光送信手段から前記光伝送手段を介して伝送された前
記信号光を受信処理する光受信手段と、を含んで構成さ
れる光通信システムであって、前記光受信手段が、光電
変換前の信号光および光電変換後の電気信号の少なくと
も一方について、同期偏波スクランブルを行なったこと
に基づいて発生する雑音成分のみを低減させる雑音低減
部を備えたものである。

【００３５】かかる構成によれば、同期偏波スクランブ
ルされた信号光が光送信手段から光伝送手段を介して光
受信手段に伝送される。この際、同期偏波スクランブル
された信号光が光伝送手段を伝送されることで偏波変調
に起因した雑音が発生する。光受信手段は、このような
雑音成分を含んだ信号光を受信するが、受信した信号光
または光電変換した電気信号を雑音低減部に介すこと
で、上記雑音成分のみが低減される。このように、雑音
を低減した信号を用いて受信処理を行なうことで良好な
受信特性が得られるようになる。

【００３６】また、上記光通信システムについて、前記
光送信手段が、前記光伝送手段の状態を示す監視制御信
号を前記偏波変調信号に重畳する監視制御信号重畳部を
含み、前記光受信手段が、前記雑音低減部の前段で前記
繰り返し周波数成分の信号を抽出する信号抽出部と、該
信号抽出部で抽出された信号を基に前記監視制御信号を
復調する監視制御信号復調部と、を含んで構成されるよ
うにしてもよい。

【００３７】かかる構成によれば、監視制御信号が重畳
された偏波変調信号により同期偏波スクランブルされた
信号光が光伝送手段を介して光受信手段に伝送され、光
受信手段の信号抽出部で繰り返し周波数成分の信号が取
り出される。この繰り返し周波数成分の信号は、偏波変
調信号と同様に監視制御信号が重畳された信号となるの
で、監視制御信号復調部で監視制御信号を復調すること
により、光送信手段と光受信手段との間で監視制御信号
の伝達が可能となる。

【００３８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、第１の実施形態の同期偏
波スクランブラを用いた光通信システムの構成を示すブ
ロック図である。図１において、本光通信システムは、
同期偏波スクランブルされた信号光を送出する光送信手
段としての光送信機１と、光送信機１からの信号光を伝
送する光伝送手段としての伝送系２と、伝送系２からの
信号光を受信して識別等の処理を行なう光受信装置また
は光受信手段としての光受信機３₁ と、を備えて構成さ
れる。

【００３９】光送信機１は、従来の構成と同様に、例え
ば、信号光発生器（Ｅ／Ｏ）１１および偏波スクランブ
ラ（ＰＳ）１２を含んで構成される。信号光発生器１１
は、外部から印加される伝送データＩＮに従って変調さ
れた信号光を出射する。偏波スクランブラ１２は、信号
光発生器１１からの信号光の伝送速度と同じ繰り返し周
波数（偏波ＣＬＫ周波数ｆｏ）の変調信号に従って前記
信号光を位相変調することにより、伝送系２へ送出する
信号光を同期偏波スクランブルさせる。なお、この光送
信機１の具体的な構成については、上述の図２２に示し
たような信号光の強度変調と偏波スクランブルとを同期
させるものが適用できる。

【００４０】伝送系２は、例えば、ｍ個の光伝送路２１
₁ 〜２１_m と、各光伝送路２１₁ 〜２１_m の間に挿入さ
れた光増幅器２２₁ 〜２２_m-1 とから構成される。光伝
送路２１₁ は、その一端が光送信機１の出力端子に接続
され、他端が光増幅器２２₁の入力端子に接続される。
光増幅器２２₁ の出力端子には、光伝送路２１₂ の一端
が接続される。以降同様にして、各光伝送路が光増幅器
をそれぞれ介して順次接続され、光伝送路２１_m の終端
が光受信機３₁ の入力端子に接続される。なお、ここで
は伝送系２の構成を光増幅中継方式としたが、これに限
らず光伝送路のみで構成しても構わない。

【００４１】光受信機３₁ は、従来の構成と同様な、受
光器（Ｏ／Ｅ）３１、増幅器３２、等化フィルタ（Ｅ
Ｑ）３３および識別回路（ＤＥＣ）３４に加えて、例え
ば、増幅器３２と等化フィルタ３３の間に帯域阻止フィ
ルタ（ＢＲＦ；band reject filter）３５を備えて構成
される。受光器３１は、光伝送路２１_m から送られる信
号光を受光して電気信号に変換するフォトダイオード等
が用いられる。増幅器３２は、受光器３１で変換された
電気信号を所要のレベルまで増幅する十分な帯域を備え
た電気増幅器である。

【００４２】帯域阻止フィルタ３５は、増幅器３２で増
幅された信号に含まれる、偏波ＣＬＫ周波数ｆｏおよび
その近傍の成分のみを除去する電気フィルタである。図
２に、帯域阻止フィルタ３５の透過（反射）特性の一例
を示す。また、図３には、帯域阻止フィルタ３５の遅延
特性の一例を示す。図２に示すように、帯域阻止フィル
タ３５は、偏波ＣＬＫ周波数ｆｏを中心とする阻止帯域
幅の周波数成分のみを遮断し、上記以外の周波数成分を
透過する特性をもつ。阻止帯域幅は、上述したように受
信信号に含まれる偏波ＣＬＫ周波数ｆｏ近傍のスペクト
ル成分がｆｏ±50Hzの範囲にあるため（光伝送路の偏波
揺らぎにより偏波ＣＬＫ周波数ｆｏが変調されることに
よる）、約１００Hz以上に設定することが好ましい。こ
のように設定することで、上記範囲の信号を確実に遮断
できる。また、遮断する周波数成分の減衰量は、偏波Ｃ
ＬＫ周波数ｆｏ成分を受信特性に影響を与えないレベル
まで低減させるため、約３dB以上とするのが望ましい。
さらに、帯域阻止フィルタ３５は、遅延特性に優れてい
ることが必要である。例えば、図３に示すように、ＤＣ
から周波数ｆｏの0.8 倍（伝送データを識別するのに必
要な周波数帯域）の範囲において、最大遅延時間差（群
遅延量）が伝送速度から与えられる１ビットの周期の約
１０％以下の遅延特性をもつ帯域阻止フィルタ３５を使
用するのが好ましい。

【００４３】等化フィルタ３３は、帯域阻止フィルタ３
５を通過した信号から、伝送データを識別するのに必要
な周波数成分を抽出するための電気フィルタである。こ
こでは等化フィルタ３３として、例えばベッセル型フィ
ルタ等を用い、その遮断周波数を伝送速度の0.6 〜0.8
倍程度に設定する。識別回路３４は、等化フィルタ３３
を通過した信号を基にクロック信号を再生し、そのクロ
ック信号に従って受信信号のデータ識別処理を行ない、
その結果を端子ＯＵＴに出力する。

【００４４】次に、第１の実施形態の動作について説明
する。まず、光送信機１では、伝送データＩＮに従って
変調された信号光が、信号光発生器１１から偏波スクラ
ンブラ１２に送られて同期偏波スクランブルされた後に
伝送系２に送信される。この光送信機１から送信される
信号光の等化波形および電気スペクトルは、上述の図２
３に示したものと同様となる。

【００４５】そして、光送信機１からの信号光は、伝送
系２の各光伝送路２１₁ 〜２１_m および各光増幅器２２
₁ 〜２２_m-1 を順次通過して、光受信機３₁ の入力端に
到達する。この際、同期偏波スクランブルされた信号光
は、位相変調によるカー効果や伝送系２の偏光依存性損
失などの影響を受ける。伝送後の信号光の等化波形およ
び電気スペクトルは、上述の図２４に示したものと同様
である。

【００４６】光受信機３₁ に到達した信号光は、受光器
３１で電気信号に変換され、増幅器３２で増幅される。
増幅器３２から出力される信号は、偏波ＣＬＫ周波数ｆ
ｏおよびその近傍に大きなパワーを有するものとなる。
次に、このような信号が帯域阻止フィルタ３５に入力す
ると、偏波ＣＬＫ周波数ｆｏおよびその近傍の成分は帯
域阻止フィルタ３５を殆ど通過できずに、それ以外の周
波数成分が等化フィルタ３３に伝達される。そして、等
化フィルタ３３では、伝送データの識別に不要な高周波
成分が除去される。

【００４７】図４には、帯域阻止フィルタ３５を介して
等化フィルタ３３から出力された信号の波形および電気
スペクトルの一例を示す。図４(a) の波形では、発光側
の偏波ＣＬＫ周波数ｆｏ成分の重畳が殆どなくなり、略
上下対称の波形となっている。また、図４(b) の電気ス
ペクトルでは、偏波ＣＬＫ周波数ｆｏ成分のパワーが大
幅に減少している。上述の図２５(b) に示した電気スペ
クトルと比較すると、帯域阻止フィルタ３５を挿入した
ことによって、偏波ＣＬＫ周波数ｆｏ成分のパワーが約
２５dB（約３００分の１）に減衰したことがわかる。

【００４８】そして、等化フィルタ３３から出力された
信号が識別回路３４に送られ、この信号に基づいてクロ
ック信号の再生および受信信号の識別処理等が行われ
る。このように第１の実施形態によれば、光受信機３₁
に帯域阻止フィルタ３５を設けたことによって、偏波Ｃ
ＬＫ周波数ｆｏおよびその近傍の成分だけを確実に低減
できるため、同期偏波スクランブルを行なって信号光を
伝送した場合の受信特性の劣化を防止することができ
る。

【００４９】次に、本発明の第２の実施形態について説
明する。図５は、第２の実施形態の同期偏波スクランブ
ラを用いた光通信システムの構成を示すブロック図であ
る。ただし、第１の実施形態の構成と同じ部分には同一
の符号を付してその説明を省略し、以下同様とする。図
５において、本実施形態の光通信システムは、第１の実
施形態で光受信機３ ₁ に設けた帯域阻止フィルタ３５に
代えて、それと同じ位置に低域通過フィルタ（ＬＰＦ；
low-pass filter ）３６を備えて構成される。これ以外
の構成は、第１の実施形態の構成と同一である。

【００５０】低域通過フィルタ３６は、偏波ＣＬＫ周波
数ｆｏを含む高周波数成分を遮断する電気フィルタであ
る。図６に、低域通過フィルタ３６の透過（反射）特性
の一例を示す。遮断する周波数成分の減衰量は、受信特
性に影響を与えないレベルまで偏波ＣＬＫ周波数ｆｏ成
分を低減させるため、約３dB以上とするのが望ましい。
また、この低域通過フィルタ３６は、前述の図３に示し
た帯域阻止フィルタ３５の場合と同様に、遅延特性に優
れたものとする。低域通過フィルタ３６の具体的な構成
としては、例えば、バターワース型フィルタやチェビシ
ェフ型フィルタなどが好適である。

【００５１】このように第２の実施形態では、光受信機
３₂ に低域通過フィルタ３６を設けても、偏波ＣＬＫ周
波数ｆｏおよびその近傍の成分を十分に低減でき、第１
の実施形態の効果と同様に、同期偏波スクランブルを行
なって信号光を伝送した場合の受信特性の劣化を防止す
ることができる。なお、第１、２の実施形態では、帯域
阻止フィルタ３５または低域通過フィルタ３６を増幅器
３２と等化フィルタ３３の間に配置するようにしたが、
これらのフィルタは、受光器３１と識別回路３４の間の
適宜な位置に設けることができる。

【００５２】次に、本発明の第３の実施形態について説
明する。図７は、第３の実施形態の同期偏波スクランブ
ラを用いた光通信システムの構成を示すブロック図であ
る。図７において、本実施形態の光通信システムは、第
１の実施形態で光受信機３ ₁ に設けた帯域阻止フィルタ
３５に代えて、受光器３１の前段に光低減フィルタ（Ｏ
ｐＦ）３７を備えて構成される。これ以外の構成は、第
１の実施形態の構成と同一である。

【００５３】光低減フィルタ３７は、光伝送路２１_m の
終端と受光器３１の入力端との間に接続され、伝送系２
からの信号光に含まれる偏波ＣＬＫ周波数ｆｏ成分の影
響を受けた光を除去する。光受信機３₃ に到達する同期
偏波スクランブルされた信号光は、図８のスペクトル例
に示すように、スペクトル密度が信号光の周波数ｆｓ
（＝光速／波長）を中心に最大となるピークを有すると
ともに、その周波数ｆｓに対して光周波数ｆｓ−ｆｏお
よびｆｓ＋ｆｏをそれぞれ中心としたスペクトル密度の
高い部分が存在する。光低減フィルタ３７は、上記のよ
うなスペクトル状態の信号光を入力して、光周波数ｆｓ
を中心とする光のみを透過し、光周波数ｆｓ−ｆｏおよ
びｆｓ＋ｆｏをそれぞれ中心とする光を遮断する。

【００５４】図９は、そのような光低減フィルタ３７の
透過特性の一例を示す。図９に示すように、光低減フィ
ルタ３７の透過率は、光周波数ｆｓを中心とした十分に
狭い帯域のみが高く、それ以外の周波数域が低くなるよ
うにする。具体的には、透過率の高いバンド幅が、偏波
ＣＬＫ周波数ｆｏの２倍よりも狭くなるように設定する
ことが好ましい。

【００５５】このような構成の光通信システムの動作に
ついては、第１、２の実施形態の動作と同様に、同期偏
波スクランブルされた信号光が光送信機１から伝送系２
を介して光受信機３₃ まで伝送されると、その信号光が
光低減フィルタ３７に入力されることで、光周波数ｆｓ
およびその近傍の信号光成分のみが光低減フィルタ３７
を通過して受光器３１に送られ、それ以外の信号光成分
が光低減フィルタ３７で遮断される。これにより偏波Ｃ
ＬＫ周波数ｆｏ成分の影響を受けた信号光成分が、受光
器３１以降では殆ど処理されなくなるため、識別回路３
４に入力される信号は、上述の図４に示したものと同様
に、偏波ＣＬＫ周波数ｆｏおよびその近傍の成分が十分
に低減された信号となる。

【００５６】上記のように第３の実施形態によれば、信
号光の周波数ｆｓを中心とした十分に狭いバンド幅の信
号光のみを透過する光低減フィルタ３７を光受信機３₃
の入力端に設けることによっても、同期偏波スクランブ
ルを行なって信号光を伝送する際の受信特性の劣化を防
止することができる。次に、本発明の第４の実施形態に
ついて説明する。

【００５７】第４の実施形態は、光低減フィルタ３７の
透過帯域の中心周波数が信号光の周波数ｆｓの変動に追
従する機能を第３の実施形態の構成に付加したものであ
る。図１０に、第４の実施形態の光受信機の構成を示
す。図１０において、本光受信機３₄ の構成は、増幅器
３２と等化フィルタ３３の間に電気分岐回路３８が挿入
され、この電気分岐回路３８で分岐された信号を基に光
低減フィルタ３７’の透過帯域の中心周波数を制御する
光低減フィルタ制御回路３９が設けられる。また、光低
減フィルタ３７’は、その透過帯域の中心周波数が可変
なものを使用する。ここでは電気分岐回路３８および光
低減フィルタ制御回路３９が光低減フィルタ制御部とし
て機能する。

【００５８】一般に、伝送系２を伝送されてきた信号光
は、その周波数（波長）が僅かに変動することが考えら
れる。また、光低減フィルタの透過中心周波数も、温度
依存性等を有するために変動する。光低減フィルタのバ
ンド幅は前述したように非常に狭いため、信号光の周波
数ｆｓや光低減フィルタの透過中心周波数が変化した場
合、偏波ＣＬＫ周波数ｆｏの影響を受けた光周波数ｆｓ
−ｆｏまたはｆｓ＋ｆｏが光低減フィルタを透過してし
まうことがある。

【００５９】このため本実施形態では、光低減フィルタ
３７’の透過中心周波数を可変にするとともに、その光
低減フィルタ３７’を透過し、受光器３１および増幅器
３２を通過した信号の一部を電気分岐回路３８で取り出
して、その信号を基に光低減フィルタ制御回路３９で信
号光の周波数ｆｓを求めて光低減フィルタ３７’にフィ
ードバックする。これにより、光低減フィルタ３７’の
透過中心周波数が信号光の周波数ｆｓの変化に追従する
ように制御されて、信号光の周波数ｆｓのみが安定して
受光器３１に送られるようになる。

【００６０】このように第４の実施形態では、光低減フ
ィルタ３７’の透過中心周波数が信号光の周波数ｆｓを
追従する機能を持つようにしたことで、偏波ＣＬＫ周波
数ｆｏ成分の影響を受けた信号光成分を光低減フィルタ
３７’で確実に低減できる。次に、本発明の第５の実施
形態について説明する。第５の実施形態では、光低減フ
ィルタ３７の透過帯域の中心周波数が信号光の周波数ｆ
ｓの変動に追従するようにした他の構成例を説明する。

【００６１】図１１は、本実施形態の光受信機の構成を
示すブロック図である。図１１に示す光受信機３₅ ’の
構成は、透過帯域の中心周波数が可変な光低減フィルタ
３７’の前段に設けられた光サーキュレータ４０と、光
サーキュレータ４０で取り出された信号光を光周波数に
応じて２分波する光分波器４１と、分波された各信号光
を電気信号にそれぞれ変換する受光器４２Ａ，４２Ｂ
と、各受光器４２Ａ，４２Ｂからの電気信号を比較する
比較器４３と、比較器４３からの結果を基に光低減フィ
ルタ３７’の透過中心周波数を制御する制御回路４４
と、を備える。ここでは、これらの各構成が光低減フィ
ルタ制御部として機能する。上記以外の光受信機３₅ ’
の構成は、第３の実施形態の光受信機３₃ と同様であ
る。

【００６２】光サーキュレータ４０は、図１２に示すよ
うに、３つの端子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を有する。端子Ｐ１
は光伝送路２１_m の終端に接続され、端子Ｐ２は光低減
フィルタ３７’の入力端子に接続され、端子Ｐ３は光分
波器４１の入力端子に接続される。各端子Ｐ１〜Ｐ３間
では、端子Ｐ１から端子Ｐ２への方向および端子Ｐ２か
ら端子Ｐ３への方向にのみ信号光が伝達され、他の方向
へは信号が伝達されない。

【００６３】光分波器４１は、図１３の透過特性に示す
ように、光サーキュレータ４０の端子Ｐ３からの信号光
のうち、光周波数がｆｓよりも高い成分を第１出力光と
して受光器４２Ａに送り、光周波数がｆｓよりも低い成
分を第２出力光として受光器４２Ｂに送る。このような
構成の光受信機３₅ ’では、伝送系２からの信号光が光
サーキュレータ４０の端子Ｐ１に入力して端子Ｐ２から
出力される。そして、端子Ｐ２から出力した信号光は、
光低減フィルタ３７’に入力して、光周波数ｆｓおよび
その近傍の信号光成分のみが光低減フィルタ３７’を通
過し、それ以外の信号光成分は遮断される。遮断される
信号光成分は、光低減フィルタ３７’で反射され、光サ
ーキュレータ４０の端子Ｐ２に戻されて端子Ｐ３から出
力される。したがって、光サーキュレータ４０の端子Ｐ
３からは、受信した信号光に含まれる光周波数ｆｓおよ
びその近傍以外の信号光成分が抽出される。

【００６４】抽出された信号光は、その光周波数に応じ
て光分波器４１で２分波される。伝送系２からの信号光
の周波数ｆｓと光低減フィルタ３７’の透過中心周波数
とが略一致している場合には、光周波数ｆｓ＋ｆｏの信
号光成分が光分波器４１の第１出力光として受光器４２
Ａに送られ、光周波数ｆｓ−ｆｏの信号光成分が光分波
器４１の第１出力光として受光器４２Ｂに送られる。

【００６５】一方、伝送系２からの信号光の周波数ｆｓ
が低周波側（高周波側）にずれた場合には、光分波器４
１の第１出力光（第２出力光）が小さくなる。このた
め、伝送系２からの信号光の周波数ｆｓと光低減フィル
タ３７’の透過中心周波数とにずれが生じると、各受光
器４２Ａ，４２Ｂから出力される電気信号のレベルが変
化する。したがって、各受光器４２Ａ，４２Ｂからの信
号レベルを比較器４３で比較することにより、光低減フ
ィルタ３７’の透過中心周波数のずれ量が判断でき、そ
の結果を制御回路４４に伝えることで光低減フィルタ３
７’の透過中心周波数を信号光の周波数ｆｓに追従させ
る制御が可能となる。

【００６６】このように第５の実施形態の構成によって
も、第４の実施形態の場合と同様に、偏波ＣＬＫ周波数
ｆｏ成分の影響を受けた信号光成分を光低減フィルタ３
７’で確実に低減できる。次に、本発明の第６の実施形
態について説明する。図１４は、第６の実施形態の同期
偏波スクランブラを用いた光通信システムの構成を示す
ブロック図である。

【００６７】図１４において、本光通信システムは、１
つの光受信機３₆ 内に帯域阻止フィルタ３５および光低
減フィルタ３７をそれぞれ備えたことを特徴とする。帯
域阻止フィルタ３５および光低減フィルタ３７の配置
は、第１および第３の実施形態での配置と同じであり、
上記以外の各構成は、第１または第３の実施形態の構成
と同様である。

【００６８】１つの光受信機３₆ 内に帯域阻止フィルタ
３５および光低減フィルタ３７を設けたことで、まず、
伝送系２からの信号光に含まれる偏波ＣＬＫ周波数ｆｏ
成分の影響を受けた信号光成分が光低減フィルタ３７で
低減され、さらに、光受光器３１および増幅器３２を通
過した電気信号が偏波ＣＬＫ周波数ｆｏ成分を含む場合
には、その成分が帯域阻止フィルタ３５で低減される。
このため、同期偏波スクランブルを行なって信号光を伝
送する際の受信特性の劣化がより確実に防止できるよう
になる。

【００６９】なお、上記第６の実施形態では、帯域阻止
フィルタ３５および光低減フィルタ３７を光受信機３₆
内に設けるようにしたが、これに限らず、帯域阻止フィ
ルタ３５に代えて第２の実施形態で用いた低域通過フィ
ルタ３６を使用してもよい。また、透過中心周波数が固
定の光低減フィルタ３７に代えて、第４、５の実施形態
で用いた透過中心周波数可変の光低減フィルタ３７’を
使用し、その透過中心周波数が信号光の周波数ｆｓに追
従する機能を備えるようにしても構わない。

【００７０】次に、本発明の第７の実施形態について説
明する。一般の光通信システムでは、光伝送路や光増幅
器で構成される伝送系の状態を監視することは重要であ
り、特に、伝送系の偏波依存性に関する情報を監視する
ことの必要性が高まっている。そこで、第７の実施形態
では、光受信機側において、受信信号に含まれる偏波Ｃ
ＬＫ周波数成分ｆｏを抽出し、その偏波ＣＬＫ周波数成
分ｆｏに基づいて伝送系における偏波状態を監視する場
合を考える。

【００７１】図１５は、第７の実施形態の同期偏波スク
ランブラを用いた光通信システムの構成を示すブロック
図である。図１５において、本光通信システムは、光受
信機３₇ が増幅器３２と帯域阻止フィルタ３５の間に信
号抽出部としての、例えば、電気サーキュレータ４５等
を備え、この電気サーキュレータ４５によって抽出され
る信号を監視信号とするものである。上記以外の構成
は、第１の実施形態の構成と同様である。

【００７２】電気サーキュレータ４５は、上述の図１２
に示した光サーキュレータ４０と同様に３つの端子Ｐ１
〜Ｐ３を有し、端子Ｐ１は増幅器３２の出力端子に接続
され、端子Ｐ２は帯域阻止フィルタ３５の入力端子に接
続され、端子Ｐ３は監視信号の出力端子として使用され
る。各端子Ｐ１〜Ｐ３間では、端子Ｐ１から端子Ｐ２へ
の方向および端子Ｐ２から端子Ｐ３への方向にのみ信号
が伝達され、他の方向へは信号が伝達されない。

【００７３】このような電気サーキュレータ４５を備え
た光受信機３₇ では、伝送系２からの信号光が受光器３
１および増幅器３２を通って電気サーキュレータ４５の
端子Ｐ１に入力して端子Ｐ２から出力される。そして、
端子Ｐ２から出力した信号は、帯域阻止フィルタ３５に
入力して、偏波ＣＬＫ周波数ｆｏおよびその近傍の成分
のみが遮断され、その他の信号成分は等化フィルタ３３
に送られる。遮断される信号成分は、帯域阻止フィルタ
３５で反射され、電気サーキュレータ４５の端子Ｐ２に
戻されて端子Ｐ３から出力される。したがって、電気サ
ーキュレータ４５の端子Ｐ３からは、受信信号に含まれ
る偏波ＣＬＫ周波数ｆｏおよびその近傍の成分が抽出さ
れる。

【００７４】この抽出信号は、伝送系２の各光伝送路２
１₁ 〜２１_m および各光増幅器２２ ₁ 〜２２_m-1 の偏波
依存性を反映した情報を含んだものであるため、例え
ば、抽出された偏波ＣＬＫ周波数ｆｏを時間領域あるい
は周波数領域等において分析等することによって、伝送
系２における偏波状態の監視が可能となる。ここでは、
この抽出信号を監視信号とする。

【００７５】このように第７の実施形態では、光受信機
３₇ に電気サーキュレータ４５を設け、帯域阻止フィル
タ３５で反射された信号を監視信号として抽出すること
によって、伝送系２における偏波状態を簡略な構成によ
り監視可能な光通信システムが提供される。伝送系２に
おける偏波状態の監視は偏波スクランブルを行なわない
システムなどでは困難であり、本実施形態のように同期
偏波スクランブルを行なうシステムにおいて簡易な方法
で偏波状態を監視できるようにすることは特に有効であ
る。

【００７６】なお、上記第７の実施形態では、光受信機
に帯域阻止フィルタを用いる場合（第１の実施形態と同
様）について、伝送系２における偏波状態を監視する場
合を説明したが、本発明はこれに限られるものではな
い。光受信機に低域通過フィルタを用いる場合（第２の
実施形態と同様）については、図１６に示すように、例
えば、増幅器３２と低域通過フィルタ３６の間に電気分
岐回路４６を設け、その電気分岐回路４６で分岐された
信号を、偏波ＣＬＫ周波数ｆｏおよびその近傍の成分の
みを通過させる帯域通過フィルタ（ＢＰＦ;band pass f
ilter ）４７に通して監視信号を抽出する構成とする。
電気分岐回路４６で分岐された信号から監視信号を抽出
する電気フィルタとしては、帯域通過フィルタ４７以外
にも、例えば、偏波ＣＬＫ周波数ｆｏを含み、それより
も高い周波数を通過させる高域通過フィルタ（high-pas
s filter）等を用いてもよい。

【００７７】また、光受信機に光低減フィルタを用いる
場合（第３の実施形態と同様）については、図１７に示
すように、例えば、光伝送路２１_m の終端と光低減フィ
ルタ３７の間に光サーキュレータ４８（上述の光サーキ
ュレータ４０と同等）を設け、光低減フィルタ３７で通
過が阻止され反射された信号光成分を光サーキュレータ
４８で抽出し、さらに、その抽出された信号光成分を受
光器４９で電気信号に変換して監視信号とする。この場
合、第４、５の実施形態と同様にして、光低減フィルタ
の透過中心周波数を信号光の周波数ｆｓに追従させる機
能を備えるようにしてもよい。

【００７８】次に、第８の実施形態について説明する。
第８の実施形態では、光受信機で抽出した監視信号を、
受信信号の識別処理に用いるクロック信号として利用す
る場合を説明する。図１８は、第８の実施形態の光受信
機の構成を示すブロック図である。図１８の光受信機３
₈ は、上述の図１５に示した光受信機３₇ について、電
気サーキュレータ４０で抽出した監視信号の一部を所要
のレベルまで増幅するクロック生成部としての増幅器５
０を設け、該増幅器５０の出力をクロック信号として識
別回路３４に送る構成とする。

【００７９】監視信号として抽出した偏波ＣＬＫ周波数
ｆｏ成分の信号は、信号光の伝送速度と同じ繰り返し周
波数であるため、伝送データを識別する際に用いるクロ
ック信号として好適である。これまでは、受信信号を基
にタイミング再生を行なってクロック信号を得ていた。
しかし、抽出した偏波ＣＬＫ周波数ｆｏ成分の信号をク
ロック信号に用いれば、上記タイミング再生処理を行な
うことなく正確なクロックが得られるので、識別回路３
４の構成を簡略にできるとともに、識別精度の向上を図
ることも可能である。

【００８０】次に、第９の実施形態について説明する。
第９の実施形態では、波長多重光通信システムに本発明
を適用した場合を説明する。図１９に、同期偏波スクラ
ンブラを用いた波長多重光通信システムの構成を示す。

【００８１】図１９において、本波長多重光通信システ
ムは、同期偏波スクランブルさせたｎ個の波長の信号光
を波長多重して出力する光送信機１’と、光送信機１’
からの信号光を伝送する伝送系２’と、伝送系２’から
の信号光を受信して各波長毎に識別等の処理を行なう光
受信機３’と、を備えて構成される。光送信機１’は、
各波長に対応した、信号光発生器１１₁ 〜１１_n および
偏波スクランブラ１２₁ 〜１２_n と、各偏波スクランブ
ラ１２₁ 〜１２_n から出力される信号光を合波して波長
多重信号光を伝送系２’に送る光合波器１３と、を含ん
で構成される。各信号光発生器１１₁ 〜１１_n および各
偏波スクランブラ１２ ₁ 〜１２_n は、第１の実施形態等
で用いたものと同様である。

【００８２】伝送系２’は、順次接続された光伝送路２
１₁ 〜２１_q および光増幅器２２₁〜２２_q を備えると
ともに、ここでは、光伝送路２１_p の後段に利得等化器
２３を設け、光伝送路２１_q の後段に波長分散補償器２
４を設けたものである。利得等化器２３および波長分散
補償器２４は、本システムにおける雑音を除去するため
に必要に応じて挿入される。

【００８３】光受信機３’は、伝送系２’からの波長多
重信号光を波長毎に分波する光分波器５１と、各波長に
対応した、受光器３１₁ 〜３１_n 、増幅器３２₁ 〜３２
_n 、帯域阻止フィルタ３５₁ 〜３５_n 、等化フィルタ３
３₁ 〜３３_n および識別回路３４₁ 〜３４_n と、を備え
て構成される。光分波器５１を除いた各波長毎の構成
は、第１の実施形態の構成と同様である。

【００８４】このような波長多重光通信システムでは、
伝送データＩＮ₁ 〜ＩＮ_n に従って変調された各波長の
信号光が、各偏波スクランブラ１２₁ 〜１２_n で同期偏
波スクランブルされた後、光合波器１３で合波されて伝
送系２’に送信される。伝送系２’を伝わり光受信機
３’に到達した波長多重信号光は、光分波器５１で分波
されて各波長毎に受信処理される。各受信処理は、第１
の実施形態の場合と同様であり、受信信号に含まれる偏
波ＣＬＫ周波数ｆｏおよびその近傍の成分が帯域阻止フ
ィルタ３５₁ 〜３５_n で低減された後に識別等の処理が
行われる。

【００８５】このように第９の実施形態によれば、波長
多重光通信システムで同期偏波スクランブルを行なう場
合においても、光受信機３’について各波長毎に帯域阻
止フィルタ３５₁ 〜３５_n を設けることで、受信特性の
劣化を防ぐことができる。なお、上記第９の実施形態で
は、帯域阻止フィルタ３５を用いた光受信機としたが、
本発明はこれに限らず、上述の図１６、１７に示したよ
うな構成の光通信システムにも応用することが可能であ
る。

【００８６】次に、第１０の実施形態について説明す
る。一般に、光通信システムでは、光送受信機や中継器
等の間で監視制御信号を伝送することによって、伝送系
の状態を監視することがよくある。この監視制御信号の
伝送は、例えば、伝送データに従って変調された信号光
を低周波の信号で僅かに強度変調させるなどして実現さ
れてきた。第１０の実施形態では、同期偏波スクランブ
ルを行なって信号光を伝送するとき偏波ＣＬＫ周波数成
分が受信側で抽出できることに着目して、偏波変調信号
に監視制御信号を重畳することにより、光送受信機間で
監視制御信号を伝送して伝送系の状態を監視するように
した場合を説明する。

【００８７】図２０は、第１０の実施形態の同期偏波ス
クランブラを用いた光通信システムの構成を示すブロッ
ク図である。図２０において、本光通信システムが第７
の実施形態の構成（図１５参照）と異なる部分は、光送
信機１”が、監視制御信号重畳部としての変調器１４を
備え、光受信機３”が監視制御信号復調部としての復調
器５１を備えた部分である。上記以外の光送信機１”お
よび光受信機３”の構成並びに伝送系２の構成は、第７
の実施形態の場合と同様である。

【００８８】変調器１４は、偏波ＣＬＫ周波数ｆｏの偏
波変調信号を入力し、その偏波変調信号の強度、周波数
または位相に監視制御信号に従った変調をかけて、偏波
スクランブラ１２に出力する。偏波変調信号に施す変調
の度合は、偏波スクランブラ１２における同期偏波スク
ランブルに影響を与えず、光受信機３”で復調可能な程
度に設定する。

【００８９】このような光通信システムでは、光送信機
１”において、監視制御信号が重畳された偏波変調信号
により同期偏波スクランブルされた信号光が、伝送系２
を介して光受信機３”に伝送される。光受信機３”で
は、第７の実施形態の場合と同様に、伝送系２からの信
号光が、受光器３１、増幅器３２および電気サーキュレ
ータ４５を通って帯域阻止フィルタ３５に入力し、偏波
ＣＬＫ周波数ｆｏおよびその近傍の成分が帯域阻止フィ
ルタ３５で反射されて、電気サーキュレータ４５の端子
Ｐ３から出力される。この抽出した偏波ＣＬＫ周波数ｆ
ｏ成分の信号は、監視制御信号に従って変調されている
ため、復調器５１を用いて監視制御信号を再生すること
ができる。

【００９０】このように第１０の実施形態によれば、監
視制御信号を重畳させた偏波変調信号により同期偏波ス
クランブルされた信号光を伝送し、光受信機３”で偏波
ＣＬＫ周波数ｆｏ成分の信号を抽出して監視制御信号を
復調させることによって、簡便な方式により光送受信機
間で監視制御信号を伝送することができる。なお、上記
第１０の実施形態では、光受信機側において帯域阻止フ
ィルタ３５で反射された信号を電気サーキュレータ４５
で抽出する構成の光通信システムに適用した場合を説明
したが、本発明はこれに限らず、上述の図１６〜１８に
示したような構成の光通信システムにも応用することが
可能である。

【００９１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、同
期偏波スクランブルさせた信号光を伝送する光通信シス
テム及び光受信装置において、光受信装置（手段）に雑
音低減部を設けたことによって、偏波変調を行なうこう
とに起因して発生する雑音成分のみを低減できるため、
同期偏波スクランブルを行なっても良好な受信特性を得
ることができる。

【００９２】また、雑音低減部に光低減フィルタを用い
る場合に、光低減フィルタ制御部を設けることで、光低
減フィルタのバンド幅の中心周波数が信号光の周波数の
変動に追従するようになるため、バンド幅の狭い光低減
フィルタであっても確実に雑音成分を低減させることが
できる。さらに、信号抽出部を設けたことによって、繰
り返し周波数成分の信号を監視信号として取り出すこと
が可能となり、光伝送手段の偏波依存性を簡略な構成に
より監視できるようになる加えて、光送信手段に監視制
御信号重畳部を設け、監視制御信号が重畳された偏波変
調信号により同期偏波スクランブルされた信号光を伝送
し、光受信手段に監視制御信号復調部を設け、抽出した
繰り返し周波数成分の信号から監視制御信号を復調する
ようにしたことで、簡便な方式により光送信手段と光受
信手段との間で監視制御信号が伝送可能な光通信システ
ムが提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の構成を示すブロック
図である。

【図２】同上第１の実施形態の帯域阻止フィルタの透過
（反射）特性を示す図である。

【図３】同上第１の実施形態の帯域阻止フィルタの遅延
特性を示す図である。

【図４】同上第１の実施形態における帯域阻止フィルタ
および等化フィルタ通過後の信号波形および電気スペク
トルを示す図である。

【図５】本発明の第２の実施形態の構成を示すブロック
図である。

【図６】同上第２の実施形態の低域通過フィルタの透過
（反射）特性を示す図である。

【図７】本発明の第３の実施形態の構成を示すブロック
図である。

【図８】同上第３の実施形態における受信信号光の光ス
ペクトルを示す図である。

【図９】同上第３の実施形態の光低減フィルタの透過特
性を示す図である。

【図１０】本発明の第４の実施形態における光受信機の
構成を示すブロック図である。

【図１１】本発明の第５の実施形態における光受信機の
構成を示すブロック図である。

【図１２】同上第５の実施形態に用いる光サーキュレー
タの端子構成を示す図である。

【図１３】同上第５の実施形態に用いる光分波器の透過
特性を示す図である。

【図１４】本発明の第６の実施形態の構成を示すブロッ
ク図である。

【図１５】本発明の第７の実施形態の構成を示すブロッ
ク図である。

【図１６】監視信号を抽出する他の構成を示す第１のブ
ロック図である。

【図１７】監視信号を抽出する他の構成を示す第２のブ
ロック図である。

【図１８】本発明の第８の実施形態における光受信機の
構成を示すブロック図である。

【図１９】本発明の第９の実施形態の構成を示すブロッ
ク図である。

【図２０】本発明の第１０の実施形態の構成を示すブロ
ック図である。

【図２１】従来の偏波スクランブラを用いた光通信シス
テムの構成を示すブロック図である。

【図２２】信号光の強度変調と偏波スクランブルを同期
して行なう従来の光送信機の構成例を示すブロック図で
ある。

【図２３】同期偏波スクランブルされた信号光の光送信
機出力端における等化波形および電気スペクトルを示す
図である。

【図２４】同期偏波スクランブルされた信号光の光受信
機入力端における等化波形および電気スペクトルを示す
図である。

【図２５】同期偏波スクランブルされた信号光の等化フ
ィルタ通過後における信号波形および電気スペクトルを
示す図である。

【符号の説明】

１，１’，１”…光送信機 ２，２’…伝送系 ３₁ 〜３₈ ，３’…光受信機 １１，１１₁ 〜１１_n …信号光発生器（Ｅ／Ｏ） １２，１２₁ 〜１２_n …偏波スクランブラ（ＰＳ） １３…光合波器 １４…変調器 ２１₁ 〜２１_q …光伝送路 ２２₁ 〜２１_q …光増幅器 ２３…利得等化器 ２４…波長分散補償器 ３１，３１₁ 〜３１_n ，４２Ａ，４２Ｂ，４９…受光器
（Ｏ／Ｅ） ３２，３２₁ 〜３２_n ，５０…増幅器 ３３，３３₁ 〜３３_n …等化フィルタ（ＥＱ） ３４，３４₁ 〜３４_n …識別回路（ＤＥＣ） ３５，３５₁ 〜３５_n …帯域阻止フィルタ（ＢＲＦ） ３６…低域通過フィルタ（ＬＰＦ） ３７，３７’…光低減フィルタ ３８，４６…電気分岐回路 ３９，４４…制御回路 ４０，４８…光サーキュレータ ４１…光分波器 ４３…比較器 ４５…電気サーキュレータ ４７…帯域通過フィルタ（ＢＰＦ） ５１…復調器 ｆｏ…偏波ＣＬＫ周波数 ｆｓ…信号光周波数

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】伝送速度と一致する繰り返し周波数の偏波
   変調信号に従って信号光の偏波状態をスクランブルする
   同期偏波スクランブラを用いて同期偏波スクランブルさ
   れた信号光を光伝送手段を介して受信処理する光受信装
   置であって、 光電変換前の信号光および光電変換後の電気信号の少な
   くとも一方について、同期偏波スクランブルを行なった
   ことに基づいて発生する雑音成分のみを低減させる雑音
   低減部を備えたことを特徴とする光受信装置。
2. 【請求項２】前記雑音低減部は、光電変換後の電気信号
   について、前記繰り返し周波数を中心とした阻止帯域幅
   を有する帯域阻止フィルタを含み、前記阻止帯域幅内の
   雑音成分のみを遮断することを特徴とする請求項１記載
   の光受信装置。
3. 【請求項３】前記帯域阻止フィルタは、前記阻止帯域幅
   内の雑音成分の減衰量が３ｄＢ以上であることを特徴と
   する請求項２記載の光受信装置。
4. 【請求項４】前記帯域阻止フィルタは、前記阻止帯域幅
   が１００Ｈｚ以上であることを特徴とする請求項２また
   は３記載の光受信装置。
5. 【請求項５】前記帯域阻止フィルタは、受信処理に必要
   な帯域幅内における群遅延量が伝送速度から与えられる
   １ビットの周期の１０％以下であることを特徴とする請
   求項２〜４のいずれか１つに記載の光受信装置。
6. 【請求項６】前記雑音低減部は、光電変換後の電気信号
   について、前記繰り返し周波数以上の雑音成分を遮断す
   る低域通過フィルタを含むことを特徴とする請求項１記
   載の光受信装置。
7. 【請求項７】前記低域通過フィルタは、前記繰り返し周
   波数以上の雑音成分の減衰量が３ｄＢ以上であることを
   特徴とする請求項６記載の光受信装置。
8. 【請求項８】前記低域通過フィルタは、受信処理に必要
   な帯域幅内における群遅延量が伝送速度から与えられる
   １ビットの周期の１０％以下であることを特徴とする請
   求項６または７記載の光受信装置。
9. 【請求項９】前記雑音低減部は、光電変換前の信号光に
   ついて、前記繰り返し周波数の影響を受けた雑音成分を
   遮断可能な狭いバンド幅をもつ光低減フィルタを含むこ
   とを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の光
   受信装置。
10. 【請求項１０】前記光低減フィルタは、前記信号光の周
    波数に応じた中心周波数で前記繰り返し周波数の２倍よ
    りも狭いバンド幅をもつことを特徴とする請求項９記載
    の光受信装置。
11. 【請求項１１】前記雑音低減部は、前記光低減フィルタ
    のバンド幅の中心周波数を前記信号光の周波数に追従さ
    せる光低減フィルタ制御部を含むことを特徴とする請求
    項９または１０記載の光受信装置。
12. 【請求項１２】前記雑音低減部の前段に、前記繰り返し
    周波数成分の信号を抽出する信号抽出部を含み、前記光
    伝送手段の偏波依存状態を監視する監視信号として前記
    信号抽出部で抽出された信号を出力する構成としたこと
    を特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の光
    受信装置。
13. 【請求項１３】前記信号抽出部は、前記雑音低減部で遮
    断され反射された雑音成分を抽出するサーキュレータを
    含むことを特徴とする請求項１２記載の光受信装置。
14. 【請求項１４】前記信号抽出部は、前記雑音低減部への
    入力信号の一部を分岐する分岐部と、該分岐部で分岐さ
    れた信号のうちの前記繰り返し周波数およびその近傍成
    分のみを通過する帯域通過フィルタと、を含むことを特
    徴とする請求項１２記載の光受信装置。
15. 【請求項１５】前記信号抽出部で抽出された信号を用い
    て、受信処理のためのクロック信号を生成するクロック
    生成部を含むことを特徴とする請求項１２〜１４のいず
    れか１つに記載の光受信装置。
16. 【請求項１６】伝送速度と一致する繰り返し周波数の偏
    波変調信号に従って信号光の偏波状態をスクランブルす
    る同期偏波スクランブラを含み、同期偏波スクランブル
    された信号光を光伝送手段に送信する光送信手段と、該
    光送信手段から前記光伝送手段を介して伝送された前記
    信号光を受信処理する光受信手段と、を含んで構成され
    る光通信システムであって、 前記光受信手段が、光電変換前の信号光および光電変換
    後の電気信号の少なくとも一方について、同期偏波スク
    ランブルを行なったことに基づいて発生する雑音成分の
    みを低減させる雑音低減部を備えたことを特徴とする同
    期偏波スクランブラを用いた光通信システム。
17. 【請求項１７】前記光送信手段が、前記光伝送手段の状
    態を示す監視制御信号を前記偏波変調信号に重畳する監
    視制御信号重畳部を含み、 前記光受信手段が、前記雑音低減部の前段で前記繰り返
    し周波数成分の信号を抽出する信号抽出部と、該信号抽
    出部で抽出された信号を基に前記監視制御信号を復調す
    る監視制御信号復調部と、を含んで構成されることを特
    徴とする請求項１６記載の同期偏波スクランブラを用い
    た光通信システム。