JP2002016548A - 偏波モード分散補償装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 偏波モード分散による信号品質の劣化を高精
度かつ確実に行うこと。 【解決手段】 入力された光信号の偏波面制御を行う偏
波制御器１と、光信号を２つの直交偏波成分に分離する
偏波分離器２と、２つの直交偏波成分の遅延時間差を補
償する可変光遅延器５と、第１光路３と第２光路４との
光信号を偏波合成する偏波合成器６と、一方の直交偏波
成分の光信号を検出する光信号モニタ７ａと、偏波合成
された光信号を検出する光信号モニタ７ｂと、光信号モ
ニタ７ａが検出した光信号をもとに偏波制御器１を制御
する偏波制御器制御回路８と、光信号モニタ７ｂが検出
した光信号をもとに可変光遅延器５を制御する可変光遅
延器制御回路９とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光通信システム
に関し、特に偏波依存伝送特性を有する光伝送路上にお
ける高速光信号伝送特性を改善することができる偏波モ
ード分散補償装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】単一モード光ファイバでは、一対の直交
偏波状態が存在する。この直交偏波状態をＰＳＰ（Prin
ciple States of Polarization）と呼ぶ。一般に、任意
の偏波状態（ＳＯＰ：States Of Porarization）は、こ
の２つの直交偏波状態の組み合わせによって記述するこ
とができる。光ファイバなどの伝送路や光部品は、コア
や光部品の非対称性に起因する伝搬遅延時間の偏波依存
性（偏波モード分散：ＰＭＤ：Polarization Mode Disp
ersion）を有する。このため、ＰＭＤを被った光信号
は、異なった時間遅延を受けた直交偏波信号の和とな
る。ＰＭＤは、波形歪みの原因となるため、特に、超高
速光伝送システムにおいて主たる信号劣化要因となるこ
とが知られている。

【０００３】高次のＰＭＤと他の劣化要因との相互作用
を無視できる場合には、個々の直交偏波信号は、波形歪
みを受けていないため、２つの直交偏波信号に適切な遅
延を与えた後に合波することによって、ＰＭＤ起因の波
形劣化を回復することができる。

【０００４】図９は、ＰＭＤによる波形劣化とＰＭＤ補
償の概念を説明する図である。図９において、光送信器
を出力した光信号は、図９（ａ）に示すようにｐ−偏波
信号とｓ−偏波信号とが時間的に重なっている。ここ
で、ＰＭＤを有する伝送路を光信号が伝搬すると、図９
（ｂ）に示すようにｐ−偏波信号とｓ−偏波信号とは、
時間τ分ずれて加算された波形となる。この加算された
波形、すなわち波形劣化を生じている波形を元の波形に
補償するためには、図９（ｃ）に示すように、ｐ−偏波
信号とｓ−偏波信号との間に時間「−τ」分の遅延時間
差を与えればよい。しかし、光ファイバ伝送路を伝搬す
る光の偏波状態（ＳＯＰ）は、環境温度や応力によって
変化し続けるため、ＰＭＤの補償は動的に行う必要があ
る。

【０００５】ここで、上述した遅延時間差を与える従来
のＰＭＤ補償装置について説明する。図１０は、従来の
偏波モード分散（ＰＭＤ）補償装置の概要構成を示すブ
ロック図である。この図１０に示した偏波モード分散補
償装置は、たとえば、文献「Limitation of Optical Fi
rst-Order PMD Compensation」，H.Bulow，ＷＥ１−
２，ＯＦＣ99 に記載されている。図１０において、こ
の偏波モード分散補償装置は、まず偏波制御器１０１
が、入力された光信号の偏波状態を制御し、偏波分離器
１０２によって２つの直交する偏波成分に分離される。
２つの偏波成分のうちの一方の偏波成分は、可変光遅延
器１０５によって上述した時間遅延差分の時間遅延が与
えられた後に、２つの直交する偏波成分は、偏波合成器
１０６によって合波される。これによって、図９に示し
た遅延時間差を与えることによるＰＭＤ補償がなされた
ことになる。

【０００６】一方、図１０に示した可変光遅延器１０５
を用いずに、一定遅延時間差を与えることによってＰＭ
Ｄ補償を行うものがある。図１１は、従来の他の偏波モ
ード分散補償装置の構成を示すブロック図である。この
図１１に示した偏波モード分散補償装置は、たとえば、
文献「Automatic polarization-mode Dispersion compe
nsation in 40Gbit/s transmission」，Hiroki Ooiら，
ＷＥ５−２，ＯＦＣ99に記載されている。図１１におい
て、この偏波モード分散補償装置は、偏波制御器２０１
が、入力された光信号の偏波状態を制御する。偏波保持
ファイバ２２４は、大きなＰＭＤをもつ複屈折率媒体と
して作用する。したがって、図１０に示した可変光遅延
器１０５が与える一定の遅延時間差を固定したものと本
質的に同じ機能を有する。

【０００７】偏波保持ファイバ２２４が有するＰＭＤ量
をＴ［ｐｓ］とすると、偏波制御器２０１の設定によっ
て、Ｔ［ｐｓ］および−Ｔ［ｐｓ］のいずれかの遅延量
を発生できる。このため、−２Ｔ〜２Ｔ［ｐｓ］のＰＭ
Ｄを−Ｔ〜Ｔ［ｐｓ］にまで補償することができること
になる。図１１では、さらに、偏波保持ファイバ２２４
から出力された光信号の一部を取り出し、光信号モニタ
２０７によって検出し、偏波制御器制御回路２０８が、
この検出した光信号のクロック信号成分が最大となるよ
うに、偏波制御器２０１を制御することによってＰＭＤ
補償するようにしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１０
に示した従来の偏波モード分散補償装置では、偏波制御
器１０１および可変光遅延器１０５の双方を制御するよ
うにしているため、いずれか一方が最適値からずれる
と、ＰＭＤ補償できなくなるとともに、出力される光信
号の波形をもとに偏波制御器１０１および可変光遅延器
１０５の双方の制御方向を推測することができず、良好
なＰＭＤ補償を行うことができないという問題点があっ
た。

【０００９】一方、図１１に示した従来の偏波モード分
散補償装置では、可変光遅延器１０５による遅延量を固
定にしてしまう機能を有するため、ＰＭＤによる波形劣
化を完全に抑制することができないという問題点があっ
た。

【００１０】この発明は上記に鑑みてなされたもので、
偏波モード分散による信号品質の劣化を高精度かつ確実
に行うことができる偏波モード分散補償装置を得ること
を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明にかかる偏波モード分散補償装置は、入力
された光信号の偏波面制御を行う偏波制御手段と、前記
偏波制御手段による偏波面制御をもとに前記光信号を２
つの直交偏波成分に分離する偏波分離手段と、前記偏波
分離手段によって分離された２つの直交偏波成分を入力
し、一方の直交偏波成分を遅延させて各直交偏波成分間
の遅延時間差を補償し、この補償された２つの直交偏波
成分を出力する遅延補償手段と、前記遅延補償手段に入
力された２つの直交偏波成分のうちのいずれか一方の直
交偏波成分の光信号を検出する第１の光信号検出手段
と、前記遅延補償手段から出力された光信号を検出する
第２の光信号検出手段と、前記第１の光信号検出手段が
検出した光信号をもとに前記偏波制御手段を制御する第
１の制御手段と、前記第２の光信号検出手段が検出した
光信号をもとに前記遅延補償手段を制御する第２の制御
手段と、を備えたことを特徴とする。

【００１２】この発明によれば、独立した２つの第１の
光信号検出手段と第２の光信号検出手段とによって検出
された光信号をもとに、それぞれ第１および第２の制御
手段を独立して制御するようにしている。

【００１３】つぎの発明にかかる偏波モード分散補償装
置は、入力された光信号の偏波面制御を行う偏波制御手
段と、前記偏波制御手段による偏波面制御をもとに前記
光信号を２つの直交偏波成分に分離する偏波分離手段
と、前記偏波分離手段によって分離された２つの直交偏
波成分を入力し、一方の直交偏波成分を遅延させて各直
交偏波成分間の遅延時間差を補償し、この補償された２
つの直交偏波成分を出力する遅延補償手段と、前記２つ
の直交偏波成分のうちの一方の直交偏波成分である第１
の光信号と前記遅延補償手段から出力された前記２つの
直交偏波成分からなる第２の光信号との各一部の光信号
を取り出す光取出手段と、前記光取出手段によって取り
出された前記第１の光信号および前記第２の光信号を時
分割に切り換えて出力する光スイッチと、前記第１の光
信号をもとに前記偏波制御手段を制御する第１の制御手
段と、前記第２の光信号をもとに前記遅延補償手段を制
御する第２の制御手段と、前記光スイッチから出力され
た前記第１の光信号および前記第２の光信号を検出し、
検出結果をそれぞれ対応する前記第１の制御手段および
前記第２の制御手段に出力する光信号検出手段と、前記
光スイッチおよび前記光信号検出手段を時分割切換制御
する切換制御手段と、を備えたことを特徴とする。

【００１４】この発明によれば、光スイッチによって時
分割切換出力された光信号を検出する１つの光信号検出
手段のみによって複数の第１および第２の制御手段を独
立して制御することができる。

【００１５】つぎの発明にかかる偏波モード分散補償装
置は、上記の発明において、前記２つの直交偏波成分の
うちの一方の直交偏波成分の光信号を減衰する光減衰手
段と、前記遅延補償手段が出力した光信号を検出する第
３の光信号検出手段と、前記第３の光信号検出手段が検
出した光信号をもとに前記光減衰手段の減衰量を制御す
る第３の制御手段と、をさらに備えたことを特徴とす
る。

【００１６】この発明によれば、第３の光信号検出手段
が光信号を検出し、第３の制御手段が第３の光信号検出
手段の検出結果をもとに、光減衰手段の減衰量を制御す
るようにしている。

【００１７】つぎの発明にかかる偏波モード分散補償装
置は、入力された光信号の偏波面制御を行う偏波制御手
段と、前記偏波制御手段による偏波面制御をもとに前記
光信号を２つの直交偏波成分に分離する偏波分離手段
と、前記偏波分離手段によって分離された２つの直交偏
波成分を入力し、一方の直交偏波成分を遅延させて各直
交偏波成分間の遅延時間差を補償し、この補償された２
つの直交偏波成分を出力する遅延補償手段と、前記２つ
の直交偏波成分のうちの一方の直交偏波成分の光信号を
減衰する光減衰手段と、前記２つの直交偏波成分のうち
の一方の直交偏波成分である第１の光信号と前記遅延補
償手段から出力された前記２つの直交偏波成分からなる
第２の光信号との各一部の光信号を取り出す光取出手段
と、前記光取出手段によって取り出された前記第１の光
信号および前記第２の光信号に対し、１つの前記第１の
光信号と２つの前記第２の光信号として時分割に切り換
えて出力する光スイッチと、前記第１の光信号をもとに
前記偏波制御手段を制御する第１の制御手段と、一方の
前記第２の光信号をもとに前記遅延補償手段を制御する
第２の制御手段と、他方の前記第２の光信号をもとに前
記光減衰手段の減衰量を制御する第３の制御手段と、前
記光スイッチから出力された１つの前記第１の光信号お
よび２つの前記第２の光信号を検出し、検出結果をそれ
ぞれ対応する前記第１〜第３の制御手段に出力する光信
号検出手段と、前記光スイッチおよび前記光信号検出手
段を時分割切換制御する切換制御手段と、を備えたこと
を特徴とする。

【００１８】この発明によれば、光スイッチによって時
分割切換出力された光信号を検出する１つの光信号検出
手段のみによって複数の第１〜第３の制御手段を独立し
て制御することができる。

【００１９】つぎの発明にかかる偏波モード分散補償装
置は、上記の発明において、前記遅延補償手段は、可変
複屈折率媒体であることを特徴とする。

【００２０】この発明によれば、可変複屈折率媒体を用
いて遅延制御を行い、機械的振動に強く、かつ小型軽量
化を促進させる装置を実現できる。

【００２１】つぎの発明にかかる偏波モード分散補償装
置は、上記の発明において、前記第１〜第３の光信号検
出手段または前記光信号検出手段は、入力された光信号
を電気信号に変換する変換手段と、前記変換手段によっ
て変換された電気信号の信号レベルを検出する第１の信
号レベル検出手段と、前記変換手段によって変換された
電気信号からクロック信号を抽出するクロック信号抽出
手段と、前記クロック信号抽出手段が抽出した信号レベ
ルを検出する第２の信号レベル検出手段と、を備えたこ
とを特徴とする。

【００２２】この発明によれば、第１〜第３の光信号検
出手段または光信号検出手段内において、変換手段が、
入力された光信号を電気信号に変換し、第１の信号レベ
ル変換手段が、前記変換手段によって変換された電気信
号の信号レベルを検出し、クロック信号抽出手段が、前
記変換手段によって変換された電気信号からクロック信
号を抽出し、第２の信号レベル検出手段が、前記クロッ
ク信号抽出手段が抽出した信号レベルを検出するように
し、クロック抽出効率をモニタするようにしている。

【００２３】つぎの発明にかかる偏波モード分散補償装
置は、上記の発明において、前記第１〜第３の光信号検
出手段または前記光信号検出手段は、入力された光信号
の偏光度を測定することを特徴とする。

【００２４】この発明によれば、前記第１〜第３の光信
号検出手段または前記光信号検出手段が、入力された光
信号の偏光度を測定するようにしている。

【００２５】つぎの発明にかかる偏波モード分散補償装
置は、上記の発明において、前記第１〜第３の制御手段
は、ディザ信号を用いて同期検波することを特徴とす
る。

【００２６】この発明によれば、前記第１〜第３の制御
手段は、ディザ信号を用いて同期検波するようにしてい
る。

【００２７】つぎの発明にかかる偏波モード分散補償装
置は、上記の発明において、前記ディザ信号は、５００
ｋＨｚ以下の異なる信号であることを特徴とする。

【００２８】この発明によれば、第１〜第３の制御手段
内の前記ディザ信号を、５００ｋＨｚ以下の異なる信号
としている。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照して、この
発明にかかる偏波モード分散補償装置の好適な実施の形
態を詳細に説明する。

【００３０】実施の形態１．図１は、この発明の実施の
形態１である偏波モード分散補償装置の構成を示すブロ
ック図である。図１において、伝送路によってＰＭＤを
被った光信号は、偏波制御器１に入力される。偏波制御
器１は、入力された光信号の偏波状態を制御する。偏波
状態が制御された光信号は、偏波分離器２によって、独
立した直交偏波状態をもつ２つの偏波成分に分離され
る。２つの偏波状態のうちの一方の偏波状態をもつ光信
号は、第１光路３に出力され、他方の偏波状態をもつ光
信号は、第２光路４に出力される。

【００３１】第１光路３に入力された光信号は、ビーム
スピリッタを介し、光信号モニタ７ａによって一部の光
信号がモニタされる。偏波制御器制御回路８は、光信号
モニタ７ａから出力された信号をもとに偏波制御器１を
制御する。

【００３２】一方、第２光路４に入力された光信号は、
可変光遅延器５に入力され、可変光遅延器５は、可変光
遅延器制御回路９の制御のもとに光信号に遅延量を与
え、偏波合成器６に出力する。

【００３３】偏波合成器６は、第１光路３および第２光
路４から入力される光信号を偏波合成して出力する。偏
波合成器６によって偏波合成された光信号の一部は、ビ
ームスピリッタを介し、光信号モニタ７ｂによってモニ
タされる。そして、上述したように、可変光遅延器制御
回路９は、光信号モニタ７ｂから出力された信号をもと
に、可変光遅延器５による遅延量を制御する。

【００３４】ここで、偏波制御器１および可変光遅延器
５は、それぞれ独立した光信号モニタ７ａ，７ｂによる
モニタ結果によって制御されることになる。このため、
ＰＭＤによる波形劣化が生じている場合であっても、独
立した直交偏波状態（ＰＳＰ）各々の波形は歪みを受け
ていないという事実によって保証されることになる。

【００３５】偏波制御器１は、偏波分離器２によって直
交偏波状態に分離されるように、偏波状態を制御すれば
よい。ここで、光信号モニタ７ａは、第１光路３に所定
の偏波状態の光信号が入力されるように、あるいは第１
光路３に入力される光信号の歪みが最小となるように偏
波制御器１を制御すべき信号を偏波制御器制御回路８に
出力する。

【００３６】一方、可変光遅延器５は、この偏波モード
分散補償装置に入力された光信号が被ったＰＭＤと逆符
号の遅延を発生させる必要がある。この可変光遅延器５
による最適な遅延が与えられ、遅延補償された光信号
は、歪みが最小となるため、光信号モニタ７ｂは、偏波
合成器６から出力された光信号の歪みを検出し、その歪
みを示す信号を可変光遅延器制御回路９に出力し、可変
光遅延器制御回路９がこの信号をもとに光信号の歪みが
最小となるように制御することによって最適な遅延が与
えられ、ＰＭＤが減少する。

【００３７】なお、偏波制御器１は、半波長板とλ／４
波長板とを組み合わせた偏波制御器によって実現され
る。また、偏波制御器１は、誘電体や半導体を用いた偏
波制御器によって実現することができる。偏波分離器２
および偏波合成器６は、偏波ビームスプリッタと呼ばれ
るデバイスを用いることによって実現することができ
る。偏波ビームスプリッタとしては、ファイバ溶融型の
ものや、バルク結晶を用いたものによって実現すること
ができる。可変光遅延器５は、可動部によって物理的な
光路長を変化させる装置であってもよく、温度や応力な
どによって光路長を変化させる装置を用いるようにして
もよい。

【００３８】ここで、図２および図３を参照して光信号
モニタ７ａ，７ｂの詳細構成について説明する。図２
は、光信号モニタ７ａ，７ｂの詳細構成の一例を示すブ
ロック図である。図２において、光信号モニタ７ａ，７
ｂは、クロック抽出効率を測定する回路によって実現さ
れる。まず、入力された光信号は、フォトダイオード１
３によって電気信号に変換される。可変利得増幅器１４
は、入力された電気信号をレベル検出器１５ａの制御の
もとに可変増幅する。レベル検出器１５ａは、可変利得
増幅器１４からの信号レベルが一定となるように、可変
利得増幅器１４の利得を制御する。クロック抽出器１６
は、入力信号のクロックを抽出し、レベル検出器１５ｂ
に出力する。レベル検出器１５ｂに入力される信号は、
レベル検出器１５ａの制御によって所定レベルの入力信
号となっているため、所定レベルの入力信号に対するク
ロック抽出レベルを検出することになる。なお、レベル
検出器１５ａ，１５ｂは、ダイオードタイプのピーク検
波器やパワーメータなどによって実現することができ
る。また、クロック抽出器１６は、光信号モニタ７ａ，
７ｂに入力される光信号がＮＲＺ信号である場合には、
ダブラやミキサを用いた非線形クロック抽出回路によっ
て実現することができ、入力される光信号がＲＺ信号で
ある場合には、狭退域のフィルタなどの線形クロック抽
出回路によって実現することができる。

【００３９】また、図３は、光信号モニタ７ａ，７ｂの
詳細構成の他の一例を示すブロック図である。図３にお
いて、光信号モニタ７ａ，７ｂは、図２に示した光信号
モニタ７ａ，７ｂと同様に、クロック抽出効率を測定す
る回路によって実現される。まず、入力された光信号
は、フォトダイオード１３によって電気信号に変換され
る。可変利得増幅器１４は、入力された電気信号を可変
増幅する。レベル検出器１５ａは、可変利得増幅器１４
の出力信号の信号レベルを検出し、除算器１７に出力す
る。クロック抽出器１６は、可変利得増幅器１４の出力
信号のクロックを抽出し、レベル検出器１５ｂに出力す
る。レベル検出器１５ｂは、クロック抽出器１６から出
力された信号レベルを検出する。除算器１７は、レベル
検出器１５ｂからの出力Ｂを、レベル検出器１５ａから
の出力Ａによって除算し、除算結果を出力する。ここ
で、除算器１７の出力は、単位信号当たりのクロック抽
出レベルに比例するため、図３に示した光信号モニタ７
ａ，７ｂは、図２に示した光信号モニタ７ａ，７ｂと同
様にクロック抽出効率を測定する回路である。

【００４０】なお、光信号モニタ７ａ，７ｂは、図２ま
たは図３に示した構成に限らず、偏光度モニタを用いて
実現するようにしてもよい。偏波モード分散補償装置が
理想的に機能しているとき、出力される偏光度が最大と
なるため、偏光度が最大となるようにフィードバックす
ることによって所望の制御を実現することができる。

【００４１】この実施の形態１によれば、光信号モニタ
７ａ，７ｂが独立して光信号を検出し、この検出結果を
もとに偏波制御器制御回路８および可変光遅延器制御回
路９がそれぞれ偏波制御器１および可変光遅延器５を独
立して制御しているので、高精度かつ確実なＰＭＤ補償
を行うことができる。

【００４２】実施の形態２．つぎに、この発明の実施の
形態２について説明する。この実施の形態２では、実施
の形態１における可変光遅延器制御回路９の構成を同期
検波方式を用いて実現している。その他の構成は、実施
の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付
している。

【００４３】図４は、この発明の実施の形態２である偏
波モード分散補償装置の構成を示すブロック図である。
図４において、発振器２３は、たとえば２ＫＨｚの正弦
波ディザ信号を出力する。ミキサ１８は、発振器２３か
ら出力された正弦波ディザ信号と、光信号モニタ７ｂか
ら入力された信号とをミキシングし、同期検波する。ミ
キシングされた信号は、増幅器１９によって増幅された
後、低域濾過フィルタ２０に入力され、低域濾過フィル
タ２０から出力される誤差信号は、ミキサ１８に入力さ
れる正弦波ディザ信号と光信号モニタ７ｂから入力され
る信号とが正相か逆相かによって異なる符号をもつこと
になる。加算器２１は、低域濾過フィルタ２０から出力
された誤差信号と発振器２３から出力される正弦波ディ
ザ信号とを加算し、加算結果は、駆動アンプ２２によっ
て可変光遅延器５に出力される。可変光遅延器５によっ
て遅延量が与えられた光信号は、光信号モニタ７ｂによ
って再びモニタされ、モニタされた信号は、可変光遅延
器制御回路９に出力される。

【００４４】このような制御ループとすることによっ
て、光信号モニタ７ｂから出力される信号が最大とな
り、可変光遅延器５の設定遅延量が安定化される。ここ
で、可変光遅延器制御回路９は、同期検波方式を採用し
ているため、高感度で高精度な自動制御を実現すること
ができる。なお、この制御ループの応答時定数は、低域
濾過フィルタ２０のカットオフ周波数によって決定され
る。典型的には、低域濾過フィルタ２０のカットオフ周
波数は、１００Ｈｚ程度である。

【００４５】なお、上述した可変光遅延器制御回路９の
構成は、偏波制御器制御回路８にも適用することができ
る。ここで、可変光遅延器制御回路９の応答時定数と偏
波制御器制御回路８の応答時定数とを近づけることは好
ましくないため、たとえば、可変光遅延器制御回路９の
応答時定数を１００Ｈｚとし、偏波制御器制御回路８の
応答時定数を１ｋＨｚに設定するとよい。この場合、可
変光遅延器制御回路９で用いる正弦波ディザ信号の周波
数を２ｋＨｚとし、偏波制御器制御回路８で用いる正弦
波ディザ信号の周波数を２０ｋＨｚとするとよい。ディ
ザ信号の周波数は、制御されるデバイスの応答速度に比
して遅く、また制御ループの時定数に比して十分速くす
ることが必要であるため、一般に５００ｋＨｚ以下の周
波数を用いることができる。

【００４６】この実施の形態２では、同期検波方式によ
ってＰＭＤの遅延補償に必要な制御信号を得るようにし
ているので、高精度かつ高速に、遅延補償によるＰＭＤ
補償を行うことができる。

【００４７】実施の形態３．つぎに、この発明の実施の
形態３について説明する。上述した実施の形態１では、
光信号モニタ７ａが、偏波分離器２によって分離された
第１光路３上の光信号をモニタするようにしていたが、
この実施の形態３では、光信号モニタ７ａが、第２光路
４上の光信号をモニタするようにしている。

【００４８】図５は、この発明の実施の形態３である偏
波モード分散補償装置の構成を示すブロック図である。
図５において、光信号モニタ３７ａは、第２光路４上の
光信号をモニタし、モニタ結果を偏波制御器制御回路８
に出力するようにしている。

【００４９】これは、偏波分離器２の特性によって、第
１光路３上を伝送する光信号と第２光路４上を伝送する
光信号とのいずれかに所望の偏波状態の光信号が入力さ
れた場合、他方の第１光路３または第２光路４にも所望
の偏波状態の光信号が入力されるからである。すなわ
ち、光信号モニタ３７ａがモニタする光信号は、第１光
路３上であっても、第２光路４上であっても、等価であ
る。

【００５０】なお、図５において、光信号モニタ３７ａ
は、可変光遅延器５の入力側の光信号をモニタするよう
にしているが、可変光遅延器５の出力側の光信号をモニ
タするようにしてもよい。

【００５１】実施の形態４．つぎに、この発明の実施の
形態４について説明する。上述した実施の形態１〜３で
は、２つの光信号モニタ７ａ，７ｂを用いて偏波制御器
１および可変光遅延器５の制御を行うようにしていた
が、この実施の形態４では、１つの光信号モニタ７を用
い、時分割多重処理によって偏波制御器１および可変光
遅延器５の制御を行うようにしている。

【００５２】図６は、この発明の実施の形態４である偏
波モード分散補償装置の構成を示すブロック図である。
図６において、この偏波モード分散補償装置は、２入力
１出力の光スイッチ４２を新たに設け、光信号モニタ７
ａ，７ｂに対応する１つの光信号モニタ７とするととも
に、光スイッチ４２および光信号モニタ７の切換制御を
行う切換制御部４３を設けている。その他の構成は、実
施の形態３と同じであり、同一構成部分には同一符号を
付している。

【００５３】光スイッチ４２の２入力には、第２光路４
上の光信号と、偏波合成器６による偏波合成後の光信号
とが入力され、切換制御部４３の切換指示によって選択
された１つの光信号が光信号モニタ７に出力される。光
信号モニタ７は、切換制御４３の切換指示によって、第
２光路４上の光信号が選択された場合には、光信号を偏
波制御器制御回路８に出力し、偏波合成器６による偏波
合成後の光信号が選択された場合には、この光信号を可
変光遅延器制御回路９に出力する。切換制御部４３は、
光スイッチ４２および光信号モニタ７に対して時分割多
重切換の指示を行う。

【００５４】一般に、光信号モニタ７ａ，７ｂ，７は、
超高速光信号を取り扱う場合には、コスト高となるた
め、１つの光信号モニタ７とすることによって、簡易か
つ安価な偏波モード分散補償装置を実現することができ
る。

【００５５】実施の形態５．つぎに、この発明の実施の
形態５について説明する。この実施の形態５では、遅延
補償や偏波面制御によるＰＭＤ補償のみならず、独立し
た直交偏波成分が伝送路で被った損失の差、すなわち偏
波依存損失ＰＤＬ（Polarization DependingLoss）をも
補償できるようにしている。

【００５６】図７は、この発明の実施の形態５である偏
波モード分散補償装置の構成を示すブロック図である。
図７において、この偏波モード分散補償装置は、第１光
路３上に設けた可変光減衰器５０、偏波合成器６の偏波
合成した光信号をモニタする光信号モニタ７ｃ、および
光信号モニタ７ｃのモニタ結果をもとに可変光減衰器５
０を制御する可変光減衰器制御回路５１を新たに設けた
構成としている。その他の構成は、実施の形態１の構成
と同じであり、同一構成部分には同一符号を付してい
る。

【００５７】光信号モニタ７ｃは、偏波合成器６によっ
て偏波合成された光信号の一部をビームスピリッタを介
してモニタし、モニタ結果の信号を可変光減衰器制御回
路５１に出力する。可変光減衰器制御回路５１は、モニ
タ結果をもとに可変光減衰器５０の減衰量を制御する。
光信号モニタ７ｃの構成は、光信号モニタ７ａ，７ｂを
同じである。

【００５８】なお、可変光減衰器制御回路５１の構成
は、実施の形態２における可変光遅延器制御回路９と同
様に、クロック抽出効率を検出する回路構成としてもよ
いし、偏光度を計測する回路構成としてもよい。また、
可変光減衰器５０は、第２光路４上に設けるようにして
もよい。なお、可変光減衰器制御回路５１の応答時定数
は、可変光遅延器制御回路９の応答時定数および偏波制
御器制御回路８の応答時定数と異なる値に設定する必要
がある。

【００５９】また、実施の形態４をこの実施の形態５に
適用し、光スイッチを用いて、光モニタ７ａ〜７ｃがモ
ニタする光信号を出力するようにしてもよい。これによ
って、簡易な構成の偏波モード分散補償装置を実現する
ことができる。

【００６０】この実施の形態５によれば、遅延補償や偏
波面制御によるＰＭＤ補償のみならず、独立した直交偏
波成分が伝送路で被った損失の差、すなわち偏波依存損
失ＰＤＬをも補償することができる。

【００６１】実施の形態６．つぎに、この発明の実施の
形態６について説明する。上述した実施の形態１〜５で
は、いずれもミラー系を用いて遅延時間差を補償するよ
うにしていたが、この実施の形態６では、可変複屈折率
媒体を用いて遅延時間差を補償するようにしている。

【００６２】図８は、この発明の実施の形態６である偏
波モード分散補償装置の構成を示すブロック図である。
図８において、この偏波モード分散補償装置は、図１に
示した偏波分離器２、可変光遅延器５、および偏波合成
器６に代えて可変複屈折率媒体６０を設け、この可変複
屈折率媒体６０によって遅延時間差の補償を行うように
している。

【００６３】図８において、伝送路によってＰＭＤを被
った光信号は、偏波制御器１に入力される。偏波制御器
１は、入力された光信号の偏波状態、すなわち偏波面を
制御する。偏波制御器１によって制御された偏波面をも
つ光信号は、３端子の光サーキュレータ７１の端子７１
ａに入力される。端子７１ａに入力された光信号は、端
子７１ｂから可変複屈折率媒体６０の入出力端６４に入
力され、可変複屈折率媒体６０内を往復することによっ
て各偏波面の光信号間の遅延時間差が補償され、遅延時
間差が補償された光信号は、入出力端６４から再び光サ
ーキュレータ７１の端子７１ｂに入力され、端子７１ｃ
から出力される。

【００６４】可変複屈折率媒体６０は、光導波路６１内
にグレーティング６２が設けられ、光導波路６１内に入
力された光信号の各偏波面の偏光に対して、異なる群遅
延時間を与え、これによって、各偏光間の遅延時間差を
補償する。ここで、グレーティング６２によって反射さ
れる波長（ブラック波長）λｂは、グレーティング６２
の等価複屈折率ｎeffとグレーティングピッチΛとを用
いて次式で表すことができる。すなわち、λｂ＝２ｎef
f・Λである。この場合、グレーティングピッチΛおよ
び等価複屈折率ｎeffは一定であるので、加熱部６３
ａ，６３ｂを設け、この加熱部６３ａ，６３ｂの加熱量
を制御して光導波路６１に温度勾配を与え、各偏光の遅
延時間差を調整する。この遅延時間差の調整は、温度制
御部６３によって制御される。

【００６５】ここで、光信号モニタ７ｂは、ビームスプ
リッタ７２を介して光サーキュレータ７１の端子７１ｃ
から出力された光信号の一部を取り出し、可変複屈折率
媒体制御回路７５に出力する。可変複屈折率媒体制御回
路７５は、温度制御部６３を制御することによって可変
複屈折率媒体６０の遅延時間差を制御する。

【００６６】一方、可変複屈折率媒体６０の入出力端６
４から出力された光信号は、ビームスプリッタ７３によ
って一部が取り出され、偏波分離器７４に出力される。
偏波分離器７４は、取り出された一部の光信号のうちの
一方の偏波面をもつ偏光を分離し、光信号モニタ７ａに
出力する。光信号モニタ７ａは、分離された偏光の偏波
状態が所定の偏光となるように、あるいはこの偏光の歪
みが最小となるように偏波制御器１を制御すべき信号を
偏波制御器制御回路８に出力する。

【００６７】これによって、上述した実施の形態１〜５
と同様に、偏波制御器１に対する制御と可変複屈折率媒
体６０による遅延時間差補償の制御とが、それぞれ独立
した光信号モニタ７ａ，７ｂによるモニタ結果によって
制御されることになる。

【００６８】なお、上述した実施の形態６では、温度制
御部６３によって光導波路６１に温度勾配を持たせ、こ
れによって遅延時間差を調整するようにしていたが、こ
れに限らず、電界勾配、応力勾配などを与えて遅延時間
差を調整するようにしてもよい。

【００６９】また、上述した実施の形態６では、ビーム
スプリッタ７３によって可変複屈折率媒体６０から出力
された光信号の一部を取り出し、偏波分離器７４によっ
て所望の偏波面をもつ偏光を取り出すようにしていた
が、可変複屈折率媒体６０に入力される光信号の一部を
取り出し、この取り出した光信号における所望の偏波面
の偏光を取り出すようにしてもよい。

【００７０】この実施の形態６によれば、実施の形態１
〜５における偏波分離器２、可変光遅延器５、および偏
波合成器６によって形成されるミラー系による遅延時間
差の補償を可変複屈折率媒体６０によって行うことがで
きる。また、可変複屈折率媒体６０を用いることによっ
て、ミラー系に比して高い機械的強度を得ることがで
き、しかも小型軽量化を促進させることができる。

【００７１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、独立した２つの第１の光信号検出手段と第２の光信
号検出手段とによって検出された光信号をもとに、それ
ぞれ第１および第２の制御手段を独立して制御するよう
にしているので、高精度かつ確実なＰＭＤ補償を行うこ
とができるという効果を奏する。

【００７２】つぎの発明によれば、光スイッチによって
時分割切換出力された光信号を検出する１つの光信号検
出手段のみによって複数の第１および第２の制御手段を
独立して制御することができるので、簡易な構成によっ
て高精度かつ確実なＰＭＤ補償を行うことができるとい
う効果を奏する。

【００７３】つぎの発明によれば、第３の光信号検出手
段が光信号を検出し、第３の制御手段が第３の光信号検
出手段の検出結果をもとに、光減衰手段の減衰量を制御
するようにしているので、遅延補償や偏波面制御による
ＰＭＤ補償のみならず、独立した直交偏波成分が伝送路
で被った損失の差、すなわち偏波依存損失ＰＬＤをも補
償することができるという効果を奏する。

【００７４】つぎの発明によれば、光スイッチによって
時分割切換出力された光信号を検出する１つの光信号検
出手段のみによって複数の第１〜第３の制御手段を独立
して制御することができるので、簡易な構成によって高
精度かつ確実なＰＭＤ補償を行うことができるという効
果を奏する。

【００７５】つぎの発明によれば、可変複屈折率媒体を
用いて遅延制御を行っているので、機械的振動に強く、
かつ小型軽量化を促進させる装置を実現できるという効
果を奏する。

【００７６】つぎの発明によれば、第１〜第３の光信号
検出手段または光信号検出手段内において、変換手段
が、入力された光信号を電気信号に変換し、第１の信号
レベル変換手段が、前記変換手段によって変換された電
気信号の信号レベルを検出し、クロック信号抽出手段
が、前記変換手段によって変換された電気信号からクロ
ック信号を抽出し、第２の信号レベル検出手段が、前記
クロック信号抽出手段が抽出した信号レベルを検出する
ようにし、クロック抽出効率をモニタするようにしてい
るので、遅延補償などのＰＭＤ補償に必要な制御信号を
確実に得ることができるという効果を奏する。

【００７７】つぎの発明によれば、前記第１〜第３の光
信号検出手段または前記光信号検出手段が、入力された
光信号の偏光度を測定するようにしているので、遅延補
償などのＰＭＤ補償に必要な制御信号を確実に得ること
ができるという効果を奏する。

【００７８】つぎの発明によれば、前記第１〜第３の制
御手段は、ディザ信号を用いて同期検波するようにして
いるので、同期検波によって高精度かつ高速に、遅延補
償などのＰＭＤ補償を行うことができるという効果を奏
する。

【００７９】つぎの発明によれば、第１〜第３の制御手
段内の前記ディザ信号を、５００ｋＨｚ以下の異なる信
号としているので、高精度かつ高速に、遅延補償などの
ＰＭＤ補償を行うことができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１である偏波モード分
散補償装置の構成を示すブロック図である。

【図２】 図１に示した光信号モニタ７ａ，７ｂの詳細
構成の一例を示すブロック図である。

【図３】 図１に示した光信号モニタ７ａ，７ｂの詳細
構成の他の一例を示すブロック図である。

【図４】 この発明の実施の形態２である偏波モード分
散補償装置の構成を示すブロック図である。

【図５】 この発明の実施の形態３である偏波モード分
散補償装置の構成を示すブロック図である。

【図６】 この発明の実施の形態４である偏波モード分
散補償装置の構成を示すブロック図である。

【図７】 この発明の実施の形態５である偏波モード分
散補償装置の構成を示すブロック図である。

【図８】 この発明の実施の形態６である偏波モード分
散補償装置の構成を示すブロック図である。

【図９】 偏波モード分散の補償の概念を説明する図で
ある。

【図１０】 従来の偏波モード分散補償装置の構成を示
すブロック図である。

【図１１】 従来の偏波モード分散補償装置の他の構成
を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ 偏波制御器、２，７４ 偏波分離器、３ 第１光
路、４ 第２光路、５可変光遅延器、６ 偏波合成器、
７，７ａ，７ｂ，７ｃ，３７ａ 光信号モニタ、８ 偏
波制御器制御回路、９ 可変光遅延器制御回路、１３
フォトダイオード、１４ 可変利得増幅器、１５ａ，１
５ｂ レベル検出器、１６ クロック抽出器、１７ 除
算器、１８ 乗算器、１９ 増幅器、２０ 低域濾過フ
ィルタ、２１ 加算器、２２ 駆動アンプ、２３ 発振
器、４２ 光スイッチ、４３ 切換制御部、５０ 可変
光減衰器、５１ 可変光減衰器制御回路、６０ 可変複
屈折率媒体、６３ 温度制御部、７１ 光サーキュレー
タ、７５ 可変複屈折率媒体制御回路。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力された光信号の偏波面制御を行う偏
   波制御手段と、 前記偏波制御手段による偏波面制御をもとに前記光信号
   を２つの直交偏波成分に分離する偏波分離手段と、 前記偏波分離手段によって分離された２つの直交偏波成
   分を入力し、一方の直交偏波成分を遅延させて各直交偏
   波成分間の遅延時間差を補償し、この補償された２つの
   直交偏波成分を出力する遅延補償手段と、 前記遅延補償手段に入力された２つの直交偏波成分のう
   ちのいずれか一方の直交偏波成分の光信号を検出する第
   １の光信号検出手段と、 前記遅延補償手段から出力された光信号を検出する第２
   の光信号検出手段と、 前記第１の光信号検出手段が検出した光信号をもとに前
   記偏波制御手段を制御する第１の制御手段と、 前記第２の光信号検出手段が検出した光信号をもとに前
   記遅延補償手段を制御する第２の制御手段と、 を備えたことを特徴とする偏波モード分散補償装置。
2. 【請求項２】 入力された光信号の偏波面制御を行う偏
   波制御手段と、 前記偏波制御手段による偏波面制御をもとに前記光信号
   を２つの直交偏波成分に分離する偏波分離手段と、 前記偏波分離手段によって分離された２つの直交偏波成
   分を入力し、一方の直交偏波成分を遅延させて各直交偏
   波成分間の遅延時間差を補償し、この補償された２つの
   直交偏波成分を出力する遅延補償手段と、 前記２つの直交偏波成分のうちの一方の直交偏波成分で
   ある第１の光信号と前記遅延補償手段から出力された前
   記２つの直交偏波成分からなる第２の光信号との各一部
   の光信号を取り出す光取出手段と、 前記光取出手段によって取り出された前記第１の光信号
   および前記第２の光信号を時分割に切り換えて出力する
   光スイッチと、 前記第１の光信号をもとに前記偏波制御手段を制御する
   第１の制御手段と、 前記第２の光信号をもとに前記遅延補償手段を制御する
   第２の制御手段と、 前記光スイッチから出力された前記第１の光信号および
   前記第２の光信号を検出し、検出結果をそれぞれ対応す
   る前記第１の制御手段および前記第２の制御手段に出力
   する光信号検出手段と、 前記光スイッチおよび前記光信号検出手段を時分割切換
   制御する切換制御手段と、 を備えたことを特徴とする偏波モード分散補償装置。
3. 【請求項３】 前記２つの直交偏波成分のうちの一方の
   直交偏波成分の光信号を減衰する光減衰手段と、 前記遅延補償手段が出力した光信号を検出する第３の光
   信号検出手段と、 前記第３の光信号検出手段が検出した光信号をもとに前
   記光減衰手段の減衰量を制御する第３の制御手段と、 をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記
   載の偏波モード分散補償装置。
4. 【請求項４】 入力された光信号の偏波面制御を行う偏
   波制御手段と、 前記偏波制御手段による偏波面制御をもとに前記光信号
   を２つの直交偏波成分に分離する偏波分離手段と、 前記偏波分離手段によって分離された２つの直交偏波成
   分を入力し、一方の直交偏波成分を遅延させて各直交偏
   波成分間の遅延時間差を補償し、この補償された２つの
   直交偏波成分を出力する遅延補償手段と、 前記２つの直交偏波成分のうちの一方の直交偏波成分の
   光信号を減衰する光減衰手段と、 前記２つの直交偏波成分のうちの一方の直交偏波成分で
   ある第１の光信号と前記遅延補償手段から出力された前
   記２つの直交偏波成分からなる第２の光信号との各一部
   の光信号を取り出す光取出手段と、 前記光取出手段によって取り出された前記第１の光信号
   および前記第２の光信号に対し、１つの前記第１の光信
   号と２つの前記第２の光信号として時分割に切り換えて
   出力する光スイッチと、 前記第１の光信号をもとに前記偏波制御手段を制御する
   第１の制御手段と、 一方の前記第２の光信号をもとに前記遅延補償手段を制
   御する第２の制御手段と、 他方の前記第２の光信号をもとに前記光減衰手段の減衰
   量を制御する第３の制御手段と、 前記光スイッチから出力された１つの前記第１の光信号
   および２つの前記第２の光信号を検出し、検出結果をそ
   れぞれ対応する前記第１〜第３の制御手段に出力する光
   信号検出手段と、 前記光スイッチおよび前記光信号検出手段を時分割切換
   制御する切換制御手段と、 を備えたことを特徴とする偏波モード分散補償装置。
5. 【請求項５】 前記遅延補償手段は、可変複屈折率媒体
   であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに
   記載の偏波モード分散補償装置。
6. 【請求項６】 前記第１〜第３の光信号検出手段または
   前記光信号検出手段は、 入力された光信号を電気信号に変換する変換手段と、 前記変換手段によって変換された電気信号の信号レベル
   を検出する第１の信号レベル検出手段と、 前記変換手段によって変換された電気信号からクロック
   信号を抽出するクロック信号抽出手段と、 前記クロック信号抽出手段が抽出した信号レベルを検出
   する第２の信号レベル検出手段と、 を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つ
   に記載の偏波モード分散補償装置。
7. 【請求項７】 前記第１〜第３の光信号検出手段または
   前記光信号検出手段は、 入力された光信号の偏光度を測定することを特徴とする
   請求項１〜６のいずれか一つに記載の偏波モード分散補
   償装置。
8. 【請求項８】 前記第１〜第３の制御手段は、 ディザ信号を用いて同期検波することを特徴とする請求
   項１〜７のいずれか一つに記載の偏波モード分散補償装
   置。
9. 【請求項９】 前記ディザ信号は、５００ｋＨｚ以下の
   異なる信号であることを特徴とする請求項８に記載の偏
   波モード分散補償装置。