JPS63174435A - 光信号処理方法および装置、光信号受信方法ならびに光伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光信号の伝送に利用する。特に、光伝送路にお
いて偏光状態が変化しても確実に情報を受信するための
信号処理方法およびそのための装置に関する。本発明は
、コヒーレント光伝送装置に利用するに適する。

〔概　要〕

本発明は、送信側の偏光状態と独立の偏光状態をもつ局
部発振光により検波を行う光信号処理方法において、 送信光または局部発振光の一方の偏光状態を情報速度よ
り早い周期で二つの直交する方向に交互に切り替えるこ
とにより、 光伝送路上での偏光状態の変化による受信信号のフェー
ジングを防止するものである。

本発明はまた、このような信号処理を行う光信号処理装
置を提供するものである。

〔従来の技術〕

ヘテロダインおよびホモダイン受信技術を使用するコヒ
ーレント光ファイバ伝送装置は、従来の直接検波装置に
比較して、非常に優れた受信感度を得ることができる。

しかし、コヒーレント受信機の性能は、受信機に人力す
る光信号の偏光と局部発振光の偏光との関係に大きく依
存する。複屈折光ファイバに沿って伝搬して受信機に入
力される光信号の偏光状態は一般に不定である。光信号
を検波するには、受信光信号と局部発振光とを混合し、
これを自乗検波する。受信光信号の偏光方向と局部発振
光の偏光方向とが一致していない場合には、受信性能が
低下し、検波信号にフェージングが現れる。極端な場合
には、受信光信号の偏光方向と局部発振光の偏光方向と
が直交し、信号を検波できなくなる。

偏光依存性の問題を削減するため、偏光ダイハシチ受信
機と呼ばれる受信機が提案されている。

これについては、タカノリ・オーコシ、ジロー・リュー
およびカズラ・キクチにより、「ポーラリゼーション・
ダイバシチ・レシーバ・フォー・ヘテロダイン・コヒー
レント・オプティカル・ファイバ・コミュニケーション
ズ」、ＩＣ０Ｃ１９８３、論文番号第３０Ｃ３−２０東
京、６月１９８３年（”Ｐｏ１ａｒｉｓａｔｉｏｎｄｉ
ｖｅｒｓｉｔｙ　ｒｅｃｅｉｖｅｒ　ｆｏｒ　ｈｅｔｅ
ｒｏｄｙｎｅ　ｃｏｈｅｒｅｎｔｏｐｔｉｃａｌ　　　
ｆｉｂｒｅ　　　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＩｌ、
　　　ＩＣ口Ｃ１９８３Ｐａｐｅｒ　３０Ｃ３−２，Ｔ
ｏｋｙｏ、　Ｊｕｎｅ　１９８３）　　に説明されてい
る。

偏光ダイバシチ受信機では、入力信号の二つの直交偏光
成分を分離し、それぞれをヘテロゲイン検波してから出
力段で加算する。偏光ダイバシチ受信機は、最大フェー
ジング損失を３ｔｌＢに削減することができる。

コヒーレント受信機の他の例として、偏光トラッキング
受信機が知られている。偏光トラッキング受信機は、局
部発振光の偏光方向を受信光信号の偏光方向に、または
その逆に一致させるものであり、偏光方向の能動的に制
御する精巧な帰還ループを用いる。局部発振器の偏光は
、圧電素子、回転可能な位相板またはこれらと同等のバ
ルク光学素子を用いることにより容易に変化させること
ができる。偏光トラッキング受信機の詳細については、
例えば、「ニュー・ポーラリセーション・コントロール
・スキーム・フォー・オプティカル・ヘテロゲイン・レ
シーバ・ユージング・ツー・ファラデー・ローテイタズ
」、オーコシ他、ニレクトロニクス・レターズ第２１巻
第１８号、１９８５年８月２９日　（”Ｎｅｗ　ｐｏｌ
ａｒｉｓａｔｉｏｎ−ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｃｈｅｍｅ　
ｆｏｒｏｐｔｉｃａｌ　ｈｅｔｅｒｏｄｙｎｅ　ｒｅｃ
ｅｉｖｅｒ　ｕｓｉｎｇ　ｔｗｏ　Ｆａｒａｄａｙｒｏ
ｔａｔｏｒｓ”、　　０ｋｏｓｈｉ　ｅｔ　ａｌ、　　
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ。

Ｖｏｌ、２１．Ｎｏ、１８．２９　Ａｕｇｕｓｔ　１９
８５）　　に説明されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、偏光ダイバシチ受信機は、通常の受信用電子回
路を二重構成にしなければならない欠点がある。また、
オーコシ等の受信機では、偏光方向を変化させるために
ファラデー旋光子が必要である。ファラデー旋光子は、
動作のために大電流が必要であり、偏光方向を変化させ
るために強い電界が必要である欠点がある。

また、偏光トラッキング受信機では、複雑で周囲の影響
を受けやすい帰還制御システムが必要となる欠点がある
。このような帰還制御システムのかわりに圧電素子を使
用できると考えられているが、この素子にも欠点が多い
。例えば、圧電素子は動作が機械的なため低速である。

また、圧電素子を動作させるためには１ｋＶのオーダの
高電圧が必要であり、この電圧は周囲の電子回路にとっ
て非常に危険であり、特別の保護回路が必要となる。

コヒーレント検波だけでなく、直接検波を行う場合にも
、偏光依存性の素子が使用される。例えば、受信機にお
ける信号の切替またはネットワークのノードにおける信
号分配のために使用されるプレーナ型の導波素子は、一
般的にある人力偏光に対して動作する。したがって、直
接検波の場合にも、信号の偏光が不一致の場合に信号損
失が大きくなるよう場合には偏光の制御が必要である。

本発明は、光伝送路において偏光状態が変化しても安定
に光信号を検波できる光信号処理方法および装置を提供
することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の第一の発明は光信号処理方法であり、あらかじ
め定められた周波数の制御信号を発生し、この制御信号
の制御により、偏光状態が実質的に直交する方向で交互
に切り替わる光信号を出力することを特徴とする。この
処理を以下「スフランプル」という。

光信号を出力する方法は、光信号を二つの中間信号路に
分割する分割ステップと、この二つの中間信号路におけ
る光信号の偏光状態を互いに直交させる直交ステップと
、この二つの中間信号路の光信号を再び結合する再結合
ステップとを含むことが望ましい。

分割ステップでは、制御信号の制御により、二つの中間
信号路に分割される光信号の相対的な割合を切り替える
ことが望ましい。

光信号を連続する時間周期で交互に完全に切り替えて二
つの中間信号路に分割し、切り替えられた中間信号路の
光信号の偏光が互いに直交するようにすることが望まし
い。このときには、中間信号路から交互に出力される光
信号を再結合することにより、偏光が交互に切り替わる
信号が得られる。

また、例えば、二つの中間信号路における光信号の偏光
状態を互いに直交させ、制御信号の制御により少なくと
も一方の光信号を位相変調することもできる。この場合
には、二つの中間信号路からの光信号を再結合すると、
偏光のベクトル和が交互に切り替わる光信号が得られる
。

位相変調する場合には、制御信号の半周期毎に、一方の
中間信号路の光信号の位相を実質的に１８０゜シフトさ
せることが望ましい。

本発明の第二の発明は上述の第一の発明を光情報伝送に
用いるものであり、偏光を搬送波として偏光状態が変動
する光伝送路を介して光信号を伝送し、受信側では、偏
光状態が送信側の光信号の偏光状態と独立の局部発振光
を用いて受信光信号を検波する光信号処理方法において
、送信側の光信号の偏光状態または上記局部発振光の偏
光状態を実質的に直交する方向で交互に周期的に切り替
えるこきを特徴とする。

偏光状態を切り替える周期は、光信号により搬送された
情報を一方の偏光状態だけで検波できる程度、すわなち
送信信号の二倍以上に設定される。

このような処理が施された光信号は、光ファイバその他
の複屈折媒体に光学的に結合され、検波器に向かって伝
送される。複屈折媒体は単一の入力偏光を任意に回転さ
せる。二つの直交する偏光が人力した場合には、それぞ
れを任意に回転させるが、複屈折媒体から出力されると
きには相互の直交性が保たれる。したがって、複屈折媒
体から出力される直交状態の一方が伝送装置の偏光依存
性の高い部分と完全に不一致となっても、他方は一致し
、その情報を検波できる。

本発明の方法は、コヒーレント検波装置または直接検波
装置に利用できる。

コヒーレント受信機の局部発振光の偏光は、上述の処理
が施された信号の双方の成分と同時に直交することはな
く、送信信号の偏光を本発明の方法によりスクランブル
することにより、従来のコヒーレント伝送装置で生じた
受信機における完全な信号の消失を防止できる。

コヒーレント光装置では、局部発振光をスクランブルし
ても、送信情報信号の偏光を直接にスクランブルすると
同等の効果が得られる。この場合にも、局部発振光の偏
光を切り替える制御信号の周波数を光信号により搬送さ
れた情報を一方の偏光状態だけで検波できる程度に設定
する。

これは、複数の別々な送信機からひとつの受信機に光信
号を送信する場合に特に適しており、ひとつの偏光スク
ランブラですべての光信号を受信できる。

本発明の方法はまた、実質的に波長が異なる複数の信号
を含む光信号の処理に使用でき、例えば周波数多重装置
に利用できる。

光信号が一以上のディジタル光信号を含む場合には、偏
光状態を切り替える周期をこのディジタル光信号の最も
早いビット速度と等しいかまたはそれより高速とする。

ディジタル信号内のどの情報でも、処理された信号のど
ちらかの偏光状態で検波できる。これは、本発明を光伝
送装置で使用する場合の特に優れた特徴である。

本発明の第三の発明は上述の光信号処理を行う光信号処
理装置であり、あらかじめ定められた周波数で制御信号
を出力する制御部と、この制御部の制御により入力光信
号の偏光状態を切り替えて上記周波数で偏光状態が実質
的に直交する方向で連続的に交互に切り替わる光信号を
出力する偏光変更手段とを備える。

偏光変更手段は、人力信号路から二つの中間信号路に入
力光信号を分割する分割手段と、この中間信号路の少な
くとも一方に配置され、上記二つの中間信号路のそれぞ
れの光信号を互いに直交する偏光状態に設定する偏光可
変手段と、上記二つの中間信号路からの光信号を結合す
る再結合手段とを含むことが便利である。

分割手段は、制御部の制御により、二つの中間信号路に
分割する入力光信号の割合を切り替える光スィッチを含
むことができる。

光スィッチは電圧制御結合器を含むことが便利である。

この場合には、制御手段は光スィッチが動作するための
制御信号を出力する。二つの中間信号路のそれぞれに分
割される入力光信号の割合は、電圧制御結合器に印加す
る電圧により設定される。

人力信号の１（１６）％が二つの中間信号路のそれぞれ
にスクランブル周波数で交互に切り替えられるように、
制御信号は矩形波であることが望ましい。

本発明の光信号処理装置は、情報送信のための光信号の
偏光状態をスクランブルする伝送装置に使用され、出力
信号の直交方向で交互に切り替わる偏光状態のいずれか
一方で情報が得られることを確実にする。コヒーレント
光伝送装置では、送信情報信号のスクランブルではなく
、局部発振信号のスクランブルにこの装置を使用するこ
とができる。

局部発振光の偏光と受信情報信号の偏光とが一致する理
想的なヘテロゲイン検波の場合に比較して、信号をスク
ランブルすることにより、受信機の感度が３ｄＢだけ一
定に低下する。しかし、スクランブルされた信号は、相
対的な偏光の状態に独立に検波できる。どのような偏光
の変化が生じた場合でも、３ＣＩＢのスクランブル損失
は一定でしかも最大値である。受信偏光を一般には決定
できない実際の伝送装置では、複雑で特別の構成がなけ
ればすべての信号が損失するような従来の装置に比較し
て非常に優れている。

情報伝送装置に使用される最小のスクランブル周波数は
、その光信号が搬送する情報との関係で設定される。し
たがって、最大の所望スクランブル周波数は他の装置パ
ラメータにより制限される。

例えば、雑音のフィルタリングを考慮すると、ディジタ
ル信号の場合には、非同期中間周波検波器における中間
周波数帯域幅を信号ビット速度の１０倍程度に制限する
ことが一般的に望ましい。この場合には、スクランブル
周波数は、ビット速度の１０倍を越えないようにするこ
とが望ましい。

入力信号をステップ状に切り替えると同様に、中間信号
路の間で信号を滑らかに掃引することもできる。例えば
、スクランブル信号を正弦電圧とすることもできる。こ
の場合には、中間信号路の光信号の相対的な位相を調節
するために、中間信号路の少なくとも一方に位相変調手
段を配置することが望ましい。位相変調手段は、制御部
により制御されて、一方の中間信号路の光信号に交互に
変化する位相シフトを導入する。これにより、中開信号
路の光信号の偏光状態のベクトル和を交互に変化させ、
直交する偏光状態が交互に現れる出力信号を生成するこ
とができる。位相変調手段は、スクランブル正弦信号の
二つの半サイクルの間に一方の中間信号路の信号に１８
０°の位相シフトを導入することが便利である。この位
相シフトを導入することにより、結合された出力信号の
偏光状態を所望のとおりに切り替えて、受信機で検波さ
れた信号の強度がその信号の偏光に独立となるようにす
ることができる。上述のステップ状に切り替える場合と
同様に、受信される偏光の状態と局部発振光の偏光状態
とにかかわらず、一定で最大３ｄＢの感度の損失が生じ
る。

偏光変更手段は、一方の中間信号路の光信号の偏光を他
の中間信号路の光信号に対して固定的に９０’回転させ
る構成とすることが望ましい。これは、所望の直交偏光
を得るための最も直接的な方法である。この場合には、
上述したファラデー旋光子のような複雑な調整可能なバ
ルク旋光子を使用する必要はない。

偏光変更手段はＴＥ−ＴＭモード変換器を含むことが望
ましい。ＴＥ−ＴＭモード変換器は、プレーナ集積光素
子として実現できる。偏光変更手段はさらに、ＴＥ−Ｔ
Ｍモード変換器に関連して集積光位相シフタを含むこと
ができる。位相シフタは、第一の中間信号路の入力のＴ
ＭモードとＴＥモードとの開の位相差を９０°に調節す
るために使用される。これにより、ＴＥ−ＴＭモード変
換器がすべての入力偏光状態に対して動作する。人力信
号の偏光が固定的に設定されている場合には、位相シフ
タは不要である。

したがって、入力信号路は偏波保持光ファイバを含み、
光信号処理装置の人力信号の偏光状態を固定することが
できる。装置の構成要素を例えばリチウム・ニオベート
基板上に集積化する場合には、入力偏光はＴＥモードに
固定されていることが望ましい。

集積化されたＴＥ−ＴＭモード変換器を使用するかわり
に、適当な複屈折媒体、例えば適当な長さの複屈折光フ
ァイバを使用して、簡単な構成で偏光を回転させること
もできる。この場合には、同一の光ファイバで中間信号
路と偏光変更手段との双方の機能を実行することができ
る。

入力信号としては、通常は半導体レーザからの光信号を
用いる。入力信号は、光変調器、例えば光信号処理装置
と共に基板上に形成されたプレーナ導波素子から入力さ
れる。

再結合手段は１対１の方向性結合器であることが便利で
ある。この方向性結合器は、二つの直交する偏光の一方
だけを結合し、出力信号のパワーを最大にする構成の偏
光選択素子であることが最も望ましい。偏光選択性の結
合器を用いることにより、通常の結合器で生じる伝送パ
ワーの３ｄＢ減衰を防止できる。

それぞれの中間信号路からの出力信号強度の寄与を平衡
させるために、一方または双方の中間信号路に光減衰器
を挿入することが必要となる場合がある。

本発明の第四の発明は光信号処理装置であり、入力光信
号を可変の割合で二つの中間信号路に分割する分割手段
と、上記二つの中間信号路の少なくとも一方に配置され
、この二つの中間信号路の光信号の偏光状態を互いに直
交させる偏光変更手段と、上記二つの中間信号路の少な
くとも一方に配置され、その中間信号路における光信号
の位相を可変にシフトさせる位相変調手段と、上記二つ
の中間信号路の光信号を結合する再結合手段と、上記分
割手段および上記位相変調手段を制御し、上記二つの中
間信号路に分割される光信号の割合および光信号の位相
を設定して上記再結合手段から出力される光信号の偏光
状態を任意に制御する制御手段とを備える。

伝送装置において光信号をスクランブルするためにこの
光信号処理装置を用いる代わりに、この光信号処理装置
を簡単な偏光制御装置として使用でき、例えば偏光トラ
ッキング受信機に使用することができる。

二つの直交する偏光信号の相対的な割合を制御し、これ
らの信号の位相を互いに制御することにより、再結合さ
れる出力信号の偏光方向を任意に設定することができる
。したがって、本発明方法により光信号を処理すること
により、中間信号路における光信号の位相関係を必要に
応じて制御することができる。また、偏光制御装置とし
て使用する場合には、この装置を例えばコヒーレント受
信機の局部発振光の光路に挿入し、偏光トラッキング受
信機に要求されるように、連続的に信号偏光を調節して
局部発振光の偏光を入力信号の偏光を追跡することがで
きる。

この一般的に応用できる装置の最も優れた点は、すべて
の主要な光構成要素、例えば分割手段（スイッチ）、位
相変調器、偏光変更手段および再結合手段（出力側結合
器）を集積光素子として構成することができ、必要な場
合には共通の基板上に形成できることである。

〔作　用〕

本発明の第一の発明の方法により、実質的に一定な単一
の初期偏光状態を直交する偏光状態が交互に切り替わる
信号に変換することができる。これにより、このように
処理された光信号を偏光依浮性の高い素子に人力した場
合に、その偏光の一方がその素子と完全にまたはほとん
ど整合していなくとも、他方の偏光が完全に、または少
なくとも良好に一致する。したがって、このような処理
が施された信号を偏光依存性の高い素子で処理すること
ができ、単一の偏光で信号が搬送された場合に生じるよ
うな信号の消失を防止できる。

本発明の第二の発明では、第一の発明を光情報伝送に用
いることにより、偏光状態が一致しない場合に受信機内
の偏光依存性の高い部分によって生じるような、信号が
すべて消失する可能性を防止できる。

本発明の第三の発明は上述の信号処理を行う装置である
。

本発明の第四の発明によると、第一の発明の方法により
光信号を処理できるとともに、入力信号の偏光状態をあ
る与えられた状態から他の所望の状態に切り替えること
ができる。

〔実施例〕

第１図は本発明の光信号処理方法を用いて情報信号を伝
送する光伝送装置の第一実施例を示すブロック構成図で
ある。

送信機１は光導波路５．６を経由して受信機４に光信号
を送信する。送信機１と受信機４との間の信号路上には
、光信号を処理する光信号処理装置１（１６）が配置さ
れている。この光信号処理装置１（１６）は偏光切替素
子２および制御部３を備える。この場合に、偏光切替素
子２は、電圧または電流により制御される複屈折材料を
含む。このような複屈折材料としては、カー効果および
ボッケル効果の一方または双方を示す電子光学材料、フ
ァラデー旋光を示す磁気光学材料、または応力に依存し
て複屈折を示す材料が用いられる。

偏光切替素子２は、送信機１からの人力信号を光導波路
５経出で受は取り、スクランブル処理された信号を光導
波路６を経由して受信機４に出力する。偏光切替素子２
の入力端子７における信号は、実質的に一定な直線偏光
の状態となるように設定されている。現実には、送信機
１からの信号の偏光は、長い周期（例えば数日）にわた
りゆっくりとドリフトするが、これは、光伝送装置が動
作する場合のく非常に）高い周波数に比較してそれほど
問題ではない。しかし、必要な場合には、従来の方法、
例えば光導波路５として偏波保持光ファイバを用いるこ
とにより、人力偏光状態を安定化することができる。偏
光切替素子２は、その複屈折材料の光軸が人力信号の偏
光の軸に対して４５°の角度になるように配置される。

偏光切替素子２の動作は、制御部３により制御される。

制御部３から偏光切替素子２内の複屈折材料に制御信号
、すなわち「スクランブル」信号を供給すると、複屈折
がひとつの軸に沿って変化する。スクランブル信号の強
度は、複屈折により、その軸に沿った信号成分に１８０
°の位相シフトが交互に発生する程度にする。偏光切替
素子２の出力信号の偏光は、スクランブル信号の周波数
により、二つの直交する直線偏光の間で切り替わる。

第二の光導波路６に複屈折があったとしても、受信機４
の入力端子９に到達する信号には、直交する偏光状態が
交互に現れる。ただし、この偏光状態は直線偏光とは限
らない。したがって、直交する偏光状態の一方が受信機
４と全く整合していなくとも、この偏光状態と相補的な
直交偏光が整合するので、その信号を検波できる。

この実施例では送信信号の偏光をスクランブル処理いる
が、コヒーレント光伝送装置の場合には、局部発振光を
スクランブルしても同様の効果が得られる。

第２図は本発明の信号処理方法を実施する光伝送装置の
第二実施例を示すブロック構成図である。

光ファイバ３１を経由して送信された情報信号は光結合
器３２に人力される。光結合器３２にはさらに局部発振
光が人力される。光結合器３２は情報信号と局部発振光
とをミキシングし、これを平衡コヒーレント検波器（ｂ
ａｌａｎｃｅｄ　ｃｏｈｅｒｅｎｔ　ｄｅｔｅｃｔｏｒ
）３０に出力する。平衡コヒーレント検波器３０は検波
信号を出力するとともに、局部発振器３３に周波数制御
信号を出力する。局部発振器３３は、光信号処理装置１
（１６）を経由して光結合器３２に局部発振光を供給す
る。

光信号処理装置１（１６）は第一実施例の光信号処理装
置と同等の装置であり、偏光切替素子２および制御部３
を含む。偏光切替素子２は、制御部３の制御により、局
部発振器３３からの信号をスクランブル処理し、偏光方
向が直交方向で交互に切り替わる局部発振光を光結合器
３２に供給する。

局部発振光の一方の偏光方向が情報信号の偏光方向と一
致していない場合でも情報信号を完全に検波できるよう
に、スクランブル処理を十分に高い周波数、例えば、少
なくともディジタル情報信号のビット速度より高速に行
う必要がある。情報速度が変化する場合には、これに対
応して制御信号のスクランブル周波数を切り替えること
が必要となることがある。その場合には、第２図に破線
３４で示したように、平衡コヒーレント検波器３０の信
号を制御部３に帰還させて調整することができる（必要
な場合には第一実施例にも同様の構成を設け、制御部３
が送信機４からの信号の情報速度の変化に応答できるよ
うにすることもできる）。

第１図および第２図を参照して説明した基本的な光信号
処理装置１（１６）の構成を他の構成で実現することも
できる。そのような光信号処理装置について以下に説明
する。

第３図は本発明の光信号処理装置の第一の実施例を示す
ブロック構成図である。

この光信号処理装置は、偏光をスクランブル処理するた
めの装置であり、入力光ファイバ１１からの光信号を二
つの中間信号路１３．１４の間に交互に結合する電圧制
御結合器（ｖｏｌｔａｇｅ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｃｏ
ｕｐｌｅｒ　、　ＶＣＣ）　１０を備える。中間信号路
１３の光信号は、旋光子１５によりＴＥモードからＴＭ
モードに変換され、その偏光方向が他方の中間信号路１
４における光信号の偏光方向と直交する。旋光子１５は
、その旋光角が固定であり、光ファイバ、プレーナ型光
集積素子その他の簡単な光学素子により容易に実現でき
る。中間信号路１３．１４の二つの光信号は、他の中間
信号路１４の信号偏光と直交にされ、方向性結合器１６
により結合され、この方向性結合器１６の出力端子Ｃか
ら出力光ファイバ２０に供給される。

電圧制御結合器１０の切替動作は、制御回路１２の生成
する周波数ｆの矩形スクランブル信号により制御される
。電圧制御結合器１０はプレーナ型電子光学導波素子に
より構成され、入力された偏光を選択的に出力する。こ
の実施例ではＴＥモードだけを通過させる。この電圧制
御結合器１０に人力された光信号は、制御回路１２から
の適当な駆動電圧の制御により、中間信号路１３．１４
の一方に交互に完全に切り替えられる。

電圧制御結合器１０は偏光依存性が高いので、その出力
する光信号の安定性を得るために、入力光信号の偏光を
安定化する必要がある。このためには、信号源として用
いる半導体レーザ１７と電圧制御結合器１０の人力との
間の入力光ファイバ１１として、偏波保持光ファイバを
用い、電圧制御結合器１０の入力光信号をＴＥ力方向限
定する。

動作時には、半導体レーザ１７の出力した光信号が、ス
クランブル周波数により、電圧制御結合器１０から二つ
の中間信号路１３．１４の間で交互に切り替えられる。

入力光ファイバ１１として偏波保持光ファイバを用いる
ことにより、入力光信号の偏光方向が電圧制御結合器１
０の動作する偏光方向と一致しているので、電圧制御結
合器１０から出力される分割された光信号の偏光方向も
その方向に一致する。一方の中間信号路１３の光信号を
旋光子１５によりモード変換することにより、その偏光
方向が直交する方向に変化する。旋光子１５の信号損失
は一般に無視できる。しかし、必要ならば、一方または
双方の中間信号路１３．１４に光減衰器２１を挿入し、
それぞれの信号損失を一致させることができる。

旋光子１５を通過した後の光信号と中間信号路１４の光
信号とは、その偏光方向が互いに直交する。

これらの直交偏光信号を方向性結合器１６により結合す
る。結合された光信号は、方向性結合器１６の第一の出
カポ−）Ｃから出力光ファイバ２０に出射される。方向
性結合器１６の第二の出力ポートＤは無反射終端となっ
ている。一般の方向性結合器では、結合した光信号が二
つの出力ポートＣ，Ｄから出力される。これに対して出
カポ−）Ｄを無反射終端としたことにより、二つの出力
ポートｃ１Ｄに出力されていたパワーがすべて一方の出
力ポートＣに向かうため、出力される信号パワーが３３
ｄＢ増加する。

出力ポートＣからの出力信号は、人力信号を再現したも
のを含むが、スクランブル周波数ｆで偏光方向が直交方
向に交互に切り替わる。光信号がディジタルの場合には
、スクランブル周波数をビット速度以上に設定する。第
３図に示した実施例では、信号偏光に独立して受信信号
を検出するために、スクランブル信号が矩形波であるこ
とが望ましい。

第４図は本発明の光信号処理装置の第二実施例のブロッ
ク構成図である。

この実施例は、光信号の偏光方向をスクランブルするた
めに、電圧制御結合器１０の代わりに位相変調器２２を
用いている。この方向性結合器２４の第一の人力ポート
Ａ′　は、半導体レーザ１７から入力信号を受は取る。

他の入力ポートＢ′　には無反射終端が設けられている
。人力信号は、方向性結合器２４の出カポ−）Ｃ’　、
Ｄ’を経由して、実質的に等しい割合で、二つの中間信
号路１３．１４にシーケンシャルに分割される。これら
の中間信号路１３．１４の一方に位相変調器２２が挿入
される。ここではＴＥ−ＴＭモード変換を行う旋光子１
５を含む中間信号路１３とは別の中間信号路１４に位相
変調器２２を挿入した例について説明するが、旋光子１
５と位相変調器２２とを同じ中間信号路に挿入しても同
様に本発明を実施できる。

スクランブル処理は、制御回路２３により位相変調器２
２を制御することにより行われ、一方の中間信号路の光
信号の位相が、スクランブル周波数で交互に１８０°シ
フトする。このとき方向性結合器１６は、上述の実施例
と同様に、二つの中間信号路から供給される光信号を結
合して出力信号を生成する。この場合にも、結合した出
力信号は第一実施例と同様に、人力信号を含む偏光がス
クランブル周波数で直交方向に交互に変化する。ただし
この実施例では、交互に変化するのは中間信号路の偏光
状態のベクトル和であり、出力信号には、交互に切り替
わる直交偏光シフトが得られる。

一般に、光信号が複屈折媒体を通過するとその偏光は変
化する。しかし、伝送された信号が相互に直交する偏光
成分を含む場合には、それぞれの偏光成分が伝送中に別
々に変化するが、相互の直交関係は維持される。この特
性を第５図に示す。

第５図は、複屈折軸がランダムに配向し、複屈折遅延も
ランダムな複数の複屈折部を直列に含む伝送路に、直交
する偏光をそれぞれ伝送させた結果を示す。第５図（ａ
−１）　、（ｂ−１）　、（ｃ−１）は、それぞれ３０
個、５０個、１（１６）個の複屈折部を含む場合の送信
偏光を示し、第５図（ａ−１）　、（ｂ−１）　、（Ｃ
−１）とそれぞれの場合の受信偏光を示す。第５図に示
したように、受信偏光の状態は送信偏光の状態と異なる
が、その直交性は維持されている。実線は時計方向の偏
光の回転を示し、破線は反時計方向の偏光の回転を示す
。

相互に直交する偏光成分を含む光信号は、通常のコヒー
レント受信機を用いて検波できる。その場合には、受信
機の局部発振光としては単一の偏光を用いるだけで十分
であり、局部発振光を直交する偏光状態で切り替える必
要はない。このため、局部発振光の偏光は、受信した光
信号の二つの成分の双方に対して直交することはない。

したがって、従来の装置のように、単一偏光成分しか含
まない受信信号に対して局部発振光の偏光方向が直交す
る場合に生じる検波信号のフェージング損失が防止され
る。

スクランブルされた光信号をコヒーレント検波したとき
に得られる信号について、簡単な数学的解析を行う。以
下の説明ではへテロダインコヒーレント検波の場合の解
析例を説明する。伝送された光の電界は、一般に、 ｅｓ　＝　Ｅｓｃｏｓ（ωｓｔ）　　　　　　　　（１
）で表される。また、この電界の光パワーは、ＰＳ＝Ｅ
Ｓ′／２（２） で表される。

任意の偏光を考え、ｅ５を直交電界ｅ５いｅｓアロ の直交電界成分で表し、その位相シフトをφＳゆ、φｓ
ｙとすると、 ｅＩｌｌ　＝　Ｅ　ｓ　〔Ｋ　−、ｙ　〕０・５ＣＯ８
（ωｓ１＋φｉｌ＋）・　　（３） ｅ　ｓ　ｙ　−Ｅ　ｓ　（Ｋ　ｓ　ｙ　）　０・５ＣＯ
８（ωｓｔ＋φ５ｙ）となる。ここで、Ｋ　Ｓ　Ｍおよ
びＫＳｙは総受信信号パワーに対するそれぞれの方向の
割合を表し、ＫＳｙ＝１−に、。

である。したがって、 ｅｓｙ−Ｅｓ　ＣＩ　　ＫＳＩＩＩ　０・５ｃｏｓ（ω
８ｔ＋φ５．りとなる。

線形の複屈折媒体（複屈折軸がＸ′およびｙ’　）を通
って伝搬するときに生じる偏光に対する影響は、Ｘ方向
の電界に対するＸ方向の電界の相対的な位相シフトをδ
とし、参照軸を角度θ（Ｘからｘ’　、ｙからｙ′）に
回転させることにより数学的に取り扱うことがでる。し
たがって、ｅ’、＝Ｅ［に　　１コ０°５Ｃｏｓｆｕ　
　ｔ”ｓｌ　　　１）　　　　　　　　（６）ｓｘ　　
　　ｓ　　　ｓｘ　　　　　　　　　　ｓ　　　　ｓｘ
に、＋＝０．５”（Ｋ、−０，５）Ｃｏｓ２ｅ＋［Ｋ、
に、ｙコ”Ｓｉ　ｎ２ｅＣｏｓ％−メｓＸ＋６１　　　
　ｆ７）ｅ　　　、＝Ｅ［Ｋ　　　＋コ０°５Ｃｏｓ（
ｕ　　ｔ＋〆　　＋）　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　＋９１ｓｙ　　　ｓ　　ｓｙ　　　　　　　　
　ｓ　　　ｓｙＫ、、Ｊ、５÷［：０．５Ｊ、］Ｃｏ５
２ｅ−［Ｋ、Ｋｓｙ］０°５Ｓｉｎ２ｅＣｏｓ（ｄｓｙ
−Ｉ’ｓｘ”’）　　（１０）となる。信号が連続する
異種の線形複屈折伝送路を通過する毎に、これらの式を
繰り返し当てはめる。同様の数学的取り扱いを一般の楕
円複屈折の場合にも拡張することができる。また、偏光
の回転を図形的に表現するために、ポアンカレ球を使用
してもよい。これについては、例えば、ラシュレイ、「
オリジンズ・アンド・コントロール・第ブ・ポーラリゼ
ーション・イフエクツ」、ジャーナル・オブ・ライトウ
ェーブ・チクノロシイ、第ＬＴ−１巻第２号（１９８３
年７月）　（Ｒａｓｈｌｅｉｇｈ、　’″Ｏｒ　１−ｇ
ｌｎｓ　ａｎｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　Ｐｏ１ａｒｉ
ｓａｔｉｏｎεｆｆｅＣｔＳＩｌ。

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ　Ｔｅｃｈ
ｎｏｌｏｇｙ、　Ｖｏｌ、ＬＴ−１゜Ｎｏ、２．　Ｊｕ
ｎｅ　１９８３）に詳しく説明されている。

ヘテロゲイン検波を行う場合には、上述の式から、中間
周波数信号に対する式を得ることもできる。比較のため
に、受信信号の偏光と局部発振光の偏光とが完全に一致
した理想的な場合の強度を単位強度とし、この強度によ
り検波信号の強度を規格化することが便利である。例え
ばディジタル装置の場合には、連続して「１」を送信し
、このときの中間周波数の強度を単位強度として規格化
する。すなわち、中間周波数の包絡線の平均値を単位強
度とする。理想的な振幅ソフトキーイング（ＡＳＫ）の
場合には、「０」を送信したときには中間周波数が消失
することから、これについては考慮する必要がない。

局部発振光を二つの成分ｅＬ）ｌｓ　ｅ、ｙで表し、そ
れぞれが局部発振パワーに０、Ｋ５の一部を搬送したと
すると、中間周波数信号ＶＨｐは、Ｖ　ＩＰ　＝　Ａ、
　ｃｏｓ　（ωＩＦｔ＋φ、）、０りと表される。ここ
で、 Ａｐ　””　（ＫＡ　＋ＫＥ　）’・５Ｇ３）ＫＡ　−
Ｋ　ｔＸＫ−Ｎ十Ｋ　ＬＸＫｓｙ　　−−−−−０’）
ＫＢＪ４（に１Ｘに、＋）（に１．に、、ｌ］０°”ｃ
ｏｓ［ｄ〕、ＪｌｘＪ、＋”ｔｌ、、］　　　（１５）
１１＝Ｔａｎ　ｄｆＬｓ）　　　　　　　　　　　　　
　　　（１６１ρ これらの式は単純化されており、ひとつの完全な矩形波
スクランブル信号のサイクル、またはスクランブル信号
が滑らかに変化する場合（例えば正弦波で）の特定の瞬
間について近似したものである。送信信号のスクランブ
ルは、スクランブル信号自体の時間変化に依存するＫ　
Ｓ　Ｍ、Ｋｓｙ、φＳＸおよびφｓｙの時間変化が導入
される。（例えば、ＫＳＸはＫＳ、（Ｓ（ｔ））　で表
される。ここでＳ　（ｔ）はスクランブル信号関数であ
る。

以上の計算により光信号をスクランブルする効果が予想
されるが、その効果を明確にするため、局部発振光の偏
光と受信信号の偏光との異なる組み合わせを模擬する試
験を行った。

第６図および第７図はこの試験の結果の一例を示す。こ
れは、「１」の送信ディジタルシーケンスを矩形スクラ
ンブル信号でディジタルビット速度と等しい周波数でス
クランブルした場合の例である。それぞれの図において
、（ａ−１）　、（ｂ−１）、（ｃ−１）および（ｄ−
１）　は局部発振光の偏光（すべて同じ偏光）を示し、
（ａ−２）　、（ｂ−２）　、（ｃ−２）および（ｄ−
２）　はスクランブルされた受信信号成分の偏光を示す
。また、（ａ−３）　、（ｂ−３）　、（ｃ−３）およ
び（ｄ−３）は、中間周波数信号の相対的な位相φ、の
変化を示し、（ａ−４）　、（ｂ−４）　、（ｃ−４）
および（ｄ−４）は、受信信号の中間周波数信号Ｖ□、
およびその包絡線Ａ、を示す。中間周波数信号ＶＩＰお
よび位相φ２の変化については、ディジタル信号で二つ
の「１」を送信したときの波形を示す。

第６図は局部発振光として直線偏光を用いた場合の試験
結果を示し、第７図は楕円偏光を用いた場合の試験結果
を示す。

すべての試験において、中間周波数包絡線Ａｐの平均値
が０．５であることが観測された。この値は、局部発振
光の偏光と受信信号の偏光とが完全に一致する理想的な
場合を単位強度として規格化している。この結果により
、理想的な場合に比較して、矩形スクランブルを用いた
場合には、受信信号パワーの減衰が一定で最大３ｄＢに
維持されることが明らかである。従来のへテロダイン検
波では理想状態から離れることがあるが、本発明を用い
る場合には、信号を全く検波できないことは生じない。

例えば第６図（ａ−１）ないしくａ−４）を参照すると
、従来のスクランブル処理を行わない状況では、受信信
号が刻々と変化する場合に信号の完全な消失が発生する
。しかし、スクランブル処理を行った場合には、それぞ
れのビット周期の半分についてはスクランブルされた信
号を検波できないが、残りの部分については検波できる
。このとき、全体のビット周期にわたる平均中間周波数
強度は、規格化レベルで表して０．５　となる。いくつ
かの理由から、矩形波のスクランブル信号により偏光状
態をステップ状に変化させるより、光信号の偏光を滑ら
かに変化させることが望ましい場合がある。

例えば、正弦波のスクランブル周波数を使用することが
必要な場合がある。しかし、この場合には、スクランブ
ル信号だけを変化させても、遠隔の受信機で検波された
中間周波数の平均値は、もはや受信信号の偏光と独立に
はならない。そこで、スクランブル信号の切替の半サイ
クル毎に、一方の偏光成分に１８０°の位相シフト　（
例えばφｓ８またはφＳア）を導入する。

第８図は位相をシフトした場合とシフトしない場合とに
ついて、正弦スクランブル信号を使用したときの試験結
果を示す。この試験では、（ａ）に示した偏光状態の送
信信号を（ｂ）に示す偏光状態の局部発振光を用いて検
波した。（ｃ−１）　、（ｃ−２）　は、異なる伝送路
を経由して受信した信号の偏光を示す。（ｄ−１）　、
（ｆ−１）　は、（ｃ−１）　に示した受信偏光に対す
る中間周波数の相対的な位相φ２の変化を示し、（ｄ−
２）　、（ｆ−２）　は、（Ｃ−２）　　に示した受信
偏光に対する位相φ２の変化を示す。また、（ｅ−１）
、（ｇ（）　　は、（ｃ−１）　に示した受信偏光に対
する中間周波数信号の波形ｖ＋ｐおよびその包絡線Ａ、
を示し、（ｅ−２）　、（ｇ−２）　は、（ｃ−２）の
受信偏光に対する中間周波数信号の波形ｖＩＦ％包絡線
Ａ、を示す。

ここで、（ｄ−１）　、（ｄ−２）　、（ｅ−１）およ
び（ｅ−２）の波形は位相シフトがない場合の例を示す
。位相シフトがある場合の波形については（ｆ−１）　
、（ｆ−２）、（ｇ−１）および（ｇ−２）　　に示す
。スクランブルされた信号に位相シフトが導入されてい
ない場合には、中間周波数レベルが、（ｃ−１）の受信
偏光が得られる伝送路については０．６２であり、他方
の伝送路については０．３３であった。この結果は、位
相シフトがない場合に、検出された信号の強度が偏光（
すなわち伝送路）に依存することを示す。これに対して
１８０°の位相シフトを導入した場合には、第８図（ｇ
−１）および（ｇ−２）　　に示したように、平均中間
周波数レベルが双方ともに０．５であり、矩形波により
ステップ状に偏光を切り替えた場合と同様に偏光に独立
に検波することができる。

第９図は本発明の光信号処理装置の第三実施例を示すブ
ロック構成図である。

正弦波のような滑らかに変化するスクランブル信号を用
いて偏光の独立性を保つために、この実施例を用いるこ
とができる。

この実施例は、第３図および第４図に示した光信号処理
装置における双方の中間信号路に、位相変調器２２．２
２′を設けたものである。この光信号処理装置は電圧制
御結合器１０を含み、この電圧制御結合器１０は、入力
光ファイバからの入力光信号の一部を二つの中間信号路
１３．１４に分割する。第３図に示した装置と同様に、
制御回路１２が電圧制御結合器１０を制御し、それぞれ
の中間信号路１３．１４に分割される光信号の割合を決
定する。それぞれの中間信号路１３．１４は、旋光子１
５．１５′およびこれと直列に配置された位相変調器２
２．２２′を含む。位相変調器２２．２２′　もまた、
制御回路１２により制御される。必要な場合には、旋光
子１５．１５′も制御回路１２により制御する。出力側
には方向性結合器１６が設けられ、中間信号路１３．１
４からの信号を再結合して結合出力信号を出力する。

この光信号処理装置は、第３図に示した装置の特性と第
４図に示した装置の特性とを組み合わせてもち、入力光
信号をスクランブルして、上述の装置を参照して説明し
た方法のいずれかにより、交互に切り替わる直交偏光状
態で出力信号を発生することができる。

したがって、ひとつの動作として、制御回路１２が電圧
制御結合器１０にスクランブル信号を供給し、この一方
で、旋光子１５．１５′　により中間光信号の偏光状態
が互いに直交するように設定する（第３図に示した実施
例と同等の動作）。この場合には、どのような相対的な
位相シフトも導入する必要はなく、位相変調器２２．２
２′を駆動する必要はない。

別の動作として、制御回路１２は、電圧制御結合器１０
が１：１の方向性結合器として動作するように設定する
ことができ、スクランブル信号を供給して位相変調器２
２．２２′を駆動し、交互に切り替わる１８０°相対位
相シフトを導入することができる（第４図に示した実施
例と同等の動作）。このとき旋光子１５．１５′　につ
いては、上述の状態のまま、すなわち偏光状態が直交す
るように設定する。

第１０図は本発明の光信号処理装置の第四実施例を示す
ブロック構成図である。

この実施例は、第９図に示した光信号処理装置を簡単化
し、しかも電圧制御結合器１０を使用した信号分離およ
び位相変調器２２を用いた相対位相の双方の制御を行う
ことができる。簡単化された素子の例を第１０図に示す
。この実施例では、二つの中間信号路１３．１４の一方
にだけ位相変調器２２が挿入されたいる。位相変調器２
２は電圧により制御されるプレーナ型電子光学導波素子
であり、電圧制御結合器１０と同じ基板上に製造できる
。電圧制御結合器１０および位相変調器２２の双方が制
御回路１２により制御される。旋光子１５により、一方
の中間信号路１５の光信号の偏光を固定的に９０′回転
させる。

この光信号処理装置もまた、上述した種々の方法で光信
号をスクランブルすることができる。例えばスクランブ
ル信号が滑らかに変化する信号の場合には、電圧制御結
合器１０は、制御回路１２の制御により、人力信号の一
部を滑らかに変化させ、それぞれ中間信号路１３．１４
に導く。この場合には、電圧制御結合器１０の切替が連
続かつ滑らかなプロセスとなる。これに対して、矩形ス
クランブル信号を用いてステップ状に交互切替を行うこ
ともできる。ただしその場合には、位相変調器２２によ
り、スクランブル信号の切替半サイクルの間に、位相を
１８０°ステツプ状に変化させる。位相変調器２２の動
作は、スクランブル信号のスイッチングに同期し、制御
回路１２により制御される。

コヒーレント検波では、偏光をスクランブルすると、理
想の場合に対して一定かつ最大３ｄＢ信号減衰が生じる
。信号偏光が局部発振偏光と直交する場合には、従来の
受信機では信号が完全に消失してしまうが、偏光をスク
ランブルすることによりこの問題をた解決できる。した
がって、３ｄＢの減衰が受信機の許容範囲である限り、
局部発振器に偏光制御は必要ない。

偏光スクランブル技術の他の利点として、例えば、周波
数多重装置における十分に異なる波長の信号を同時にス
クランブルすることができることがある。多重装置では
、複数の別々の送信機に供給する一本の出力ファイバに
対して、−個のスクランブル・ユニットが必要なだけで
ある。これは、装置コストが非常に安価である利点があ
る。

偏光スクランブルを実現する実際的な装置について説明
したが、この目的のためには、これらの装置に限定され
るわけではない。特に、第９図および第１０図に示した
実施例装置は、使用上の点で非常に柔軟性がある。−例
として、この装置に、偏光トラッキング受信機で使用さ
れる改善された偏光制御回路を用いてもよい。この装置
は、集積回路素子で実施することが望ましく、バルク光
素子で実現する必要はない。したがって、電圧制御結合
器１０を用いた光信号分割の割合と位相変調器２２を使
用した信号位相とを一緒に制御し、少なくともひとつの
旋光子を組み合わせて出力信号を再結合することにより
、どのような偏光でも所望のとおりに構成することがで
きる。制御回路１２には、直交信号の相対的な割合を固
定するように電圧制御結合器１０を制御し、信号の間の
相対的な位相シフトを固定するように位相変調器２２を
制御することが必要である。これにより、これらの信号
を結合すると、所望の偏光をもつ単一の出力信号が生成
される。この場合には、制御信号として、非常に滑らか
で、スクランブルに使用される高速に切り替わる信号に
比較してゆっくり変化するものを使用する。

偏光トラッキング受信機の場合には、この光信号処理装
置を局部発振器に使用することにより、適切な信号源を
得ることができる。この場合には、制御回路１２に帰還
制御回路、例えば自己整合制御ループを設け、受信信号
の偏光に一致した局部発振光を安定に出力することがで
きる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の光信号処理方法は、偏光
をスクランブルすることにより、信号偏光がどのように
変化しても、局部発振光の偏光と完全に直交することが
防止され、完全に信号が消失することを防止できる。こ
の場合には最大で３ｃｌＢの信号減衰が生じるが、この
程度の減衰が許容されている受信機であれば、複雑な偏
光制御が不要となる効果がある。

また、例えば周波数多重装置における複数の信号を同時
にスクランブルすることができる。多重装置では、複数
の別々の送信器からの信号を一個の素子で処理すること
ができる。これは、装置コストを非常に安価にできる効
果がある。

さらに、本発明の光信号処理装置を利用して、安価な構
成により偏光の方向を任意に設定できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光信号処理方法を用いて情報信号を伝
送する光伝送装置の第一実施例を示すブロック構成図。 第２図は光伝送装置の第二実施例を示すブロック構成図
。 第３図は本発明の光信号処理装置の第一実施例を示すブ
ロック構成図。 第４図は本発明の光信号処理装置の第二実施例を示すブ
ロック構成図。 第５図は複屈折媒体による偏光の変化を示す図。 第６図は直線偏光の局部発振光を用いた試験結果を示す
図。 第７図は楕円偏光の局部発振光を用いた試験結果を示す
図。 第８図は正弦波により送信信号をスクランブルした場合
の試験結果を示す図。 第９図は本発明の光信号処理装置の第三実施例を示すブ
ロック構成図。 第１０図は本発明の光信号処理装置の第四実施例を示す
ブロック構成図。 １・・・送信機、２・・・偏光切替素子、３・・・制御
部、４・・・受信機、５．６・・・光導波路、７．９・
・・入力端子、訃・・出力端子、１０・・・電圧制御結
合器、１１・・・入力光ファイバ、１２・・・制御回路
、１３．１４・・・中間信号路、１５．１５′・・・旋
光子、１６．２４・・・方向性結合器、１７・・・半導
体レーザ、２０・・・出力光ファイバ、２２．２２′・
・・位相変調器、２３・・・制御回路、３０・・・平衡
コヒーレント検波器、３１・・・光ファイバ、３２・・
・光結合器、３３・・・局部発振器、１（１６）・・・
光信号処理装置。

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. （１）偏光を搬送波として偏光状態に変動がある光伝送
   路を介して光信号を伝送し、 受信側では、偏光状態が送信側の光信号の偏光状態と独
   立の局部発振光を用いて受信光信号を検波する 光信号処理方法において、 送信側の光信号の偏光状態または上記局部発振光の偏光
   状態を実質的に直交する方向で交互に周期的に切り替え
   る ことを特徴とする光信号処理方法。
2. （２）偏光状態を切り替える周期は、光信号により搬送
   された情報を一方の偏光状態だけで検波できる程度に短
   く設定される特許請求の範囲第（１）項に記載の光信号
   処理方法。
3. （３）光信号は、実質的に波長が異なる複数の信号を含
   む特許請求の範囲第（１）項または第（２）項に記載の
   光信号処理方法。
4. （４）光信号は一以上のディジタル光信号を含み、偏光
   状態を切り替える周期は、このディジタル光信号の最も
   早いビット速度と等しいかまたはそれより高速である 特許請求の範囲第（１）項ないし第（３）項のいずれか
   に記載の光信号処理方法。
5. （５）あらかじめ定められた周波数の制御信号を発生し
   、 この制御信号の制御により、偏光状態が実質的に直交す
   る方向で交互に切り替わる光信号を出力する 光信号処理方法。
6. （６）光信号を出力する方法は、 光信号を二つの中間信号路に分割する分割ステップと、 この二つの中間信号路における光信号の偏光状態を互い
   に直交させる直交ステップと、 この二つの中間信号路の光信号を再び結合する再結合ス
   テップと を含む 特許請求の範囲第（５）項に記載の光信号処理方法。
7. （７）分割ステップは、制御信号の制御により、二つの
   中間信号路に分割される光信号の相対的な割合を切り替
   える特許請求の範囲第（６）項に記載の光信号処理方法
   。
8. （８）分割ステップは、光信号を実質的に完全に一方の
   中間信号路に結合する特許請求の範囲第（７）項に記載
   の光信号処理方法。
9. （９）制御信号は矩形波であり、 光信号は二つの中間信号路の一方に交互にステップ状に
   出力される 特許請求の範囲第（６）項に記載の光信号処理方法。
10. （１０）直交ステップは、 二つの中間信号路における光信号の偏光状態を互いに直
    交させるステップと、 制御信号の制御により少なくとも一方の光信号を位相変
    調するステップと を含み、 再結合ステップでは、上記二つの中間信号路からの光信
    号を再結合して、偏光のベクトル和が交互に切り替わる
    光信号を出力する 特許請求の範囲第（６）項に記載の光信号処理方法。
11. （１１）位相変調するステップでは、制御信号の半周期
    毎に、一方の中間信号路の光信号の位相を実質的に１８
    ０°シフトさせる特許請求の範囲第（１０）項に記載の
    光信号処理方法。
12. （１２）あらかじめ定められた周波数で制御信号を出力
    する制御部と、 この制御部の制御により入力光信号の偏光状態を切り替
    えて上記周波数で偏光状態が実質的に直交する方向で連
    続的に交互に切り替わる光信号を出力する偏光変更手段
    と を備えた光信号処理装置。
13. （１３）偏光変更手段は、 入力信号路から二つの中間信号路に入力光信号を分割す
    る分割手段と、 この中間信号路の少なくとも一方に配置され、上記二つ
    の中間信号路のそれぞれの光信号を互いに直交する偏光
    状態に設定する偏光可変手段と、上記二つの中間信号路
    からの光信号を結合する再結合手段と を含む 特許請求の範囲第（１２）項に記載の光信号処理装置。
14. （１４）分割手段は、制御部の制御により、二つの中間
    信号路に分割する入力光信号の割合を切り替える光スイ
    ッチを含む特許請求の範囲第（１３）項に記載の光信号
    処理装置。
15. （１５）光スイッチは電圧制御結合器を含む特許請求の
    範囲第（１４）項に記載の光信号処理装置。
16. （１６）偏光可変手段は、中間信号路の少なくとも一方
    に位相変調手段を含む特許請求の範囲第（１３）項また
    は第（１４）項に記載の光信号処理装置。
17. （１７）位相変調手段は、制御手段により制御されてそ
    の中間信号路の光信号に交互に変化する位相シフトを導
    入し、二つの中間信号路の偏光状態のベクトル和を交互
    に変化させる構成である特許請求の範囲第（１６）項に
    記載の光信号処理装置。
18. （１８）情報送信または情報受信のための光信号の偏光
    状態を切り替えるために用いられ、 制御手段は、直交する偏光状態の一方により情報を得る
    ことができる程度に制御信号の周波数を設定する手段を
    含む 特許請求の範囲第（１２）項ないし第（１７）項のいず
    れかに記載の光信号処理装置。
19. （１９）分割手段は受動１対１方向性結合器を含む特許
    請求の範囲第（１３）項または第（１６）項に記載の光
    信号処理装置。
20. （２０）再結合手段は受動１対１方向性結合器を含む特
    許請求の範囲第（１３）項ないし第（１９）項のいずれ
    かに記載の光信号処理装置。
21. （２１）偏光変更手段はＴＥ−ＴＭモード変換器を含む
    特許請求の範囲第（１２）項ないし第（２０）項のいず
    れかに記載の光信号処理装置。
22. （２２）集積化された光導波素子を含む特許請求の範囲
    第（１２）項ないし第（２１）項のいずれかに記載の光
    信号処理装置。
23. （２３）入力光信号を可変の割合で二つの中間信号路に
    分割する分割手段と、 上記二つの中間信号路の少なくとも一方に配置され、こ
    の二つの中間信号路の光信号の偏光状態を互いに直交さ
    せる偏光可変手段と、 上記二つの中間信号路の少なくとも一方に配置され、そ
    の中間信号路における光信号の位相を可変にシフトさせ
    る位相変調手段と、 上記二つの中間信号路の光信号を結合する再結合手段と
    、 上記分割手段および上記位相変調手段を制御し、上記二
    つの中間信号路に分割される光信号の割合および光信号
    の位相を設定して上記再結合手段から出力される光信号
    の偏光状態を任意に制御する制御手段と を備えた光信号処理装置。