JP2014115540A - 光周波数多重装置及び偏光制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＸＰＭの偏光依存性による変調成分の強度低下を低減できる光周波数多重装置及び偏光制御方法を提供する。
【解決手段】全光変調器１は、特定周波数のキャリア信号を情報信号で変調した変調信号の信号光と、搬送光とを合波する方向性結合部を有する。更に、全光変調器１は、合波された信号光で搬送光を相互位相変調して搬送光に信号光の情報信号を周波数多重した光周波数多重信号を生成する非線形媒質を有する。更に、全光変調器１は、光周波数多重信号の任意の特定周波数の変調信号に関わる変調成分の強度に基づき、変調成分の強度が最大値となる方向に、信号光の偏光状態を制御する偏光制御部を制御する監視制御部を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光周波数多重装置及び偏光制御方法に関する。

将来の光ネットワークに於いては、光ネットワーク中の各中継ノードや端局装置、或いは伝送路の途中等からでも光信号を多重化できる技術が必要となってくる。その一つの有力な技術として、光周波数多重技術が知られている。光周波数多重技術は、異なるサブキャリア周波数の情報信号を全光学的に１波長の搬送光に光周波数多重して伝送する方式である。

一般的な信号多重技術を分類した場合には、光信号（Ｏ）を一旦電気信号（Ｅ）に変換し、電気信号で信号多重し、その電気信号を光信号（Ｏ）に再度変換することで信号多重を実現するＯ／Ｅ／Ｏ方式がある。また、電気信号への光電変換を伴わない全光学的な信号多重方式がある。

Ｏ／Ｅ／Ｏ方式では、例えば、時間多重、位相多重や周波数多重等の多重方式を採用できるが、多重する信号が増えるに連れて処理時間も長く、しかも、多重ノードが増えるに連れて下流側のデバイスに負荷が集中してしまう。更に、電気信号処理を用いるため、エネルギ効率が悪く、しかも、処理速度に限界があり、現状では数十ＧＨｚが上限となる。

一方、全光学的な信号多重方式としては、例えば、波長多重方式が知られている。波長多重方式では、異なる波長の複数本の搬送光に対してそれぞれベースバンド変調を行い、光合分波フィルタにより多重・分離を行う。従って、狭い波長（周波数）間隔で多重する際には、光源の発振波長の安定度に大きく依存するため、送信局及び波長分波器において非常に高精度な波長制御が必要となる。このため、狭い波長（周波数）間隔での多重が困難である。

そこで、近年では、全光学的な信号多重方式として、光周波数多重技術が知られている。光周波数技術では、電気信号の処理速度限界を大きく上回る、全光学的な光変調器を使用した信号多重を行う。そして、合分波フィルタを用いた信号分離を行う必要がなく、１台のＯ／Ｅ変換器と一般的な狭帯域ＲＦフィルタを用いることで多重された信号の電気的な分離が可能である。このため、多重された各信号に割り当てるＯ／Ｅ変換器の台数を大幅に減らし、尚且つ、広帯域に渡って高密度な信号の多重／分離が可能となる。

光周波数多重技術では、全光学的な信号多重において光周波数多重を行う場合、伝送路の途中、若しくはノードの途中で光変調器を使用する。光周波数多重技術で用いる光変調器は、例えば、ニオブ酸リチウム光変調器（LNｂO₃変調器）や電界吸収型光変調器（Electro Absorption変調器）等が挙げられるが、挿入損失や偏光依存性が大きなデバイスである。しかも、光変調器は、電気信号で変調するため、その処理速度に限界がある。

そこで、非線形媒質を使用して搬送光と信号光との相互位相変調（ＸＰＭ:Cross Phase Modulation）を用いる全光学的な光変調器が知られている。非線形媒質の相互位相変調効果を採用した方式では、非線形光学効果を用いているため、フェムト秒オーダーの応答速度での処理が可能であるため、電気処理に比べて処理速度が非常に速い。しかも、非線形媒質として、光ファイバを使用するため、挿入損失が小さく、伝送路との結合性も良いという利点がある。

国際公開第２０１１／０５２０７５号 特開２０１１−２１５６０３号公報

しかしながら、非線形媒質を使用した全光学的な光変調器でも偏光依存性がある。理想的な偏光状態とは、搬送光の偏光状態と信号光の偏光状態とが平行な状態であり、相互位相変調による位相シフト量が最も高くなる。一方、最悪の偏光状態とは、搬送光の偏光状態と信号光の偏光状態とが直交している状態であり、理想的な状態に比べて、相互位相変調による位相シフト量が最大値から１／３、例えば、４．８ｄＢ低下する。このような光変調器を用いて多地点から信号多重を行った場合には、多重された信号間のレベル差が最大４．８ｄＢ発生する。つまり、相互位相変調を用いた全光学的な光変調器は、信号光及び搬送光の偏光状態に大きく依存すると言える。

偏光依存性を解消する方法として、偏波ダイバーシティ構成を採用する方法も考えられる。しかしながら、この方法では、偏光依存性を解消できる一方で、部品点数が増加してコスト高を招くばかりでなく、挿入損失の増大も招く。

一つの側面では、相互位相変調を用いた全光学的な光変調器の偏光依存性を低減できる光周波数多重装置及び偏光制御方法を提供することを目的とする。

一つの案では、特定周波数のキャリア信号を情報信号で変調した変調信号の信号光と、搬送光とを合波し、信号光で搬送光を相互位相変調して搬送光に信号光の情報信号を周波数多重した光周波数多重信号を生成して出力する非線形媒質を有する。更に、光周波数多重信号の所望の特定周波数の変調信号に関わる変調成分の強度に基づき、変調成分の強度が最大値となる方向に、信号光の偏光状態を制御する制御部を有する。

開示の態様では、相互位相変調を用いた全光学的な光変調器の偏光依存性を低減できる。

図１は、実施例１の全光変調器の一例を示す説明図である。 図２は、ポンプ光偏波（水平直線偏波）及びプローブ光偏波（水平直線偏波→垂直直線偏波）をポアンカレ球上に３次元表現した説明図である。 図３は、図２に示す例でのプローブ光の回転角度に応じたＸＰＭによる位相シフト量の計算結果の一例を示す説明図である。 図４は、ポンプ光偏波（右回り円偏波）及びプローブ光偏波（水平直線偏波→垂直直線偏波）をポアンカレ球上に３次元表現した説明図である。 図５は、図４に示す例でのプローブ光の回転角度に応じたＸＰＭによる位相変調量の計算結果の一例を示す説明図である。 図６は、ポンプ光偏波（水平直線偏波）及びプローブ光偏波（可変）をポアンカレ球上に３次元表現した説明図である。 図７は、図６に示す例でのプローブ光の回転角度に応じたＸＰＭによる変調成分の強度を実測した結果の一例を示す説明図である。 図８は、ポンプ光偏波（右回り円偏波）及びプローブ光偏波（可変）をポアンカレ球上に３次元表現した説明図である。 図９は、図８に示す例でのプローブ光の回転角度に応じたＸＰＭによる変調成分の強度を実測した結果の一例を示す説明図である。 図１０は、実施例２の全光変調器の一例を示す説明図である。 図１１は、監視制御部の一例を示す説明図である。 図１２は、実施例３の光ネットワークの一例を示す説明図である。 図１３は、受信装置の一例を示す説明図である。 図１４は、実施例４の全光変調器の一例を示す説明図である。 図１５は、監視制御部の一例を示す説明図である。 図１６は、偏光モニタで用いるストークス・パラメータ算出方式の一例を示す説明図である。 図１７は、実施例５の光ネットワークの一例を示す説明図である。

以下、図面に基づいて、本願の開示する光周波数多重装置及び偏光制御方法の実施例を詳細に説明する。尚、本実施例により、開示技術が限定されるものではない。また、以下に示す各実施例は、矛盾を起こさない範囲で適宜組み合わせても良い。

図１は、実施例１の全光変調器の一例を示す説明図である。図１に示す全光変調器１は、光伝送路２と接続し、方向性結合部１１と、非線形媒質１２と、光フィルタ１３と、光分岐部１４と、監視制御部１５と、発振器１６と、ミキサ１７と、信号光光源１８と、偏光制御部１９とを有する。

発振器１６は、所望周波数を発振可能とし、特定周波数である、例えば、ＲＦ周波数のキャリア信号ｆ_iを発振して出力する。尚、特定周波数は、情報信号であるベースバンド信号Ｂ_i毎に割当てられるものとする。ベースバンド信号Ｂ_iは、伝送すべき情報自体である。ミキサ１７は、発振器１６からのキャリア信号ｆ_iと、ベースバンド信号Ｂ_iとが入力されると、キャリア信号ｆ_iをベースバンド信号Ｂ_iで変調してサブキャリア変調信号を生成する。更に、ミキサ１７は、生成されたサブキャリア変調信号を信号光光源１８に出力する。信号光光源１８は、サブキャリア変調された中心波長λｓの信号光を出力する。偏光制御部１９は、監視制御部１５からの制御信号に応じて信号光λｓの偏光状態を制御する。

更に、方向性結合部１１は、光伝送路２から伝送される搬送光λｃと、信号光λｓとを合波する。尚、搬送光λｃは、例えば、ＣＷ（Continuous Wave）光等である。非線形媒質１２は、例えば、光ファイバに相当し、搬送光λｃを信号光λｓで相互位相変調して搬送光λｃに信号光λｓの情報を周波数多重して光周波数多重信号を生成して出力する。

光フィルタ１３は、非線形媒質１２から出力される信号光λｓを除去し、搬送光λｃおよび光周波数多重信号を抽出する。光分岐部１４は、抽出された搬送光および光周波数多重信号を光伝送路２に伝送すると共に、その一部を光分岐して監視制御部１５へ出力する。監視制御部１５は、光分岐された搬送光および光周波数多重信号の一部から光周波数多重された信号の変調成分の強度を監視する。更に、監視制御部１５は、監視結果に基づき、信号光の偏光状態を制御すべく、偏光制御部１９を制御する。

では、ここで、非線形媒質１２の相互位相変調について説明する。相互位相変調は、例えば、搬送光等のプローブ光及び、例えば、信号光等のポンプ光が非線形媒質１２に入力された場合に、非線形媒質１２の中でポンプ光の強度に応じた屈折率変化が生じ、プローブ光の位相が変調されるという効果である。

プローブ光の強度Ｐpro、ポンプ光の強度Ｐpum、非線形媒質１２の長さＬ、非線形媒質１２の非線形係数γとし、ポンプ光及びプローブ光の偏光状態の条件を同一とする。非線形位相シフト量φNLは、φNL＝φSPM＋φXPM＝γＰproＬ＋２γＰpumＬで表わすことができる。

右辺第１項の「γＰproＬ」は、プローブ光自身の光強度による非線形位相シフト量φSPMであり、自己位相変調（ＳＰＭ：Self Phase Modulation）に起因したものである。また、右辺第２項の「２γＰpumＬ」は、ポンプ光による相互位相変調（ＸＰＭ）に起因した非線形位相シフト量φXPMであり、ポンプ光の強度とファイバ長との積の２倍に比例する。

また、プローブ光の偏光状態とポンプ光の偏光状態とが直交状態にある場合には、非線形位相シフト量φNLは、φNL＝φSPM＋φXPM＝γＰproＬ＋２γＰpumＬ／３で表わすことができる。つまり、非線形位相シフト量φXPMは、２γＰpumＬ／３となるため、最大値である「２γＰpumＬ」の１／３、すなわち最大値から４．８ｄＢ低下する。

図２は、ポンプ光偏波（水平直線偏波）及びプローブ光偏波（水平直線偏波→垂直直線偏波）をポアンカレ球上に３次元表現した説明図であり、図３は、図２に示す例でのプローブ光の回転角度に応じたＸＰＭによる位相シフト量の計算結果の一例を示す説明図である。図２の（Ａ）に示すポアンカレ球では、ポンプ光の偏光状態が水平直線偏波を示している。図２の（Ｂ）に示すポアンカレ球では、プローブ光の偏光状態が直線偏波状態を保ちながら、水平直線偏波からポアンカレ球上の赤道に沿って９０度回転して垂直直線偏波を示している。ＸＰＭによる位相シフト量は、例えば、ポンプ光の偏光状態を固定とした場合、プローブ光の回転操作に応じて変化する。図３の（Ａ）に示す横軸は、プローブ光の偏光状態の回転角度θを示しており、偏光状態をジョーンズベクトルによる２次元表示した際には、図３の（Ｂ）のような角度関係になる。縦軸は、ＸＰＭによる位相シフト量を最大値で規格化した計算結果を示している。回転角度θが０度で、ポンプ光及びプローブ光の偏光状態が同じ、すなわち、ポンプ光及びプローブ光間の相対角度が０度の場合、ＸＰＭによる位相シフト量は、最大値“０”ｄＢとなる。また、図３の（Ｂ）に示すように、プローブ光の回転角度θの変化に応じたＸＰＭによる位相シフト量を計算した結果によると、プローブ光の偏光状態とポンプ光の偏光状態との間の相対角度が大きくなるに連れて、ＸＰＭによる位相シフト量が低下する。回転角度θが４５度の場合、ＸＰＭによる位相シフト量は、最大値から１．８ｄＢ低下する。更に、回転角度θが９０度の場合、最大値から４．８ｄＢ低下する。

図４は、ポンプ光偏波（右回り円偏波）及びプローブ光偏波（水平直線偏波→垂直直線偏波）をポアンカレ球上に３次元表現した説明図であり、図５は、図４に示す例でのプローブ光の回転角度に応じたＸＰＭによる位相シフト量の計算結果の一例を示す説明図である。図４の（Ａ）に示すポアンカレ球では、ポンプ光の偏光状態が右回り円偏波を示している。図４の（Ｂ）に示すポアンカレ球では、プローブ光の偏光状態が直線偏波を保ちながら水平直線偏波からポアンカレ球上の赤道に沿って９０度回転して垂直直線偏波を示している。この際、ポンプ光の偏光状態が円偏波であるため、図５の（Ｂ）に示すように相対的な角度関係は、保持される。図５の（Ａ）では、プローブ光の偏光状態を水平直線偏波から垂直直線偏波へ回転したとしても、相対的な角度関係が一定のため、ＸＰＭによる位相シフト量の計算結果は最大値から１．８ｄＢ低下のまま一定値となる。

図６乃至図９は、プローブ光の偏光状態の回転操作に応じたＸＰＭによる位相変調量を反映した変調成分の強度を実測した結果を示すものである。図６は、ポンプ光偏波（水平直線偏波）及びプローブ光偏波（可変）をポアンカレ球上に三次元表現した説明図、図７は、図６に示す例でのプローブ光の回転角度に応じたＸＰＭによる変調成分の強度を実測した結果の一例を示す説明図である。図６の（Ａ）に示すポアンカレ球では、ポンプ光の偏光状態が水平直線偏波を示している。図６の（Ｂ）に示すポアンカレ球では、ポンプ光の偏光状態と各相対角度にあるプローブ光の偏光状態が水平直線偏波からポアンカレ球上の赤道に沿って回転する操作を行った場合を示している。尚、相対角度は、赤道上のポンプ光の偏光状態から赤道に沿って、例えば、０度、１５度、３０度、４５度、６０度、７５度及び９０度の７種類を例示した。

図７では、プローブ光の偏光状態とポンプ光の偏光状態との間の相対角度が０度、１５度、３０度や４５度の場合、ＸＰＭによる変調成分の強度は、最大値から１．８ｄＢ以下に低下している実測結果を得た。これに対して、相対角度が６０度、７５度や９０度の場合、ＸＰＭによる変調成分の強度は、最大値から１．８ｄＢを超えて最大４．８ｄＢまで低下している実測結果を得た。

図８は、ポンプ光偏波（右回り円偏波）及びプローブ光偏波（可変）をポアンカレ球上に三次元表現した説明図、図９は、図８に示す例でのプローブ光の回転角度に応じたＸＰＭによる変調成分の強度を実測した結果の一例を示す説明図である。図８の（Ａ）に示すポアンカレ球では、ポンプ光の偏光状態が右回り円偏波を示している。図８の（Ｂ）に示すポアンカレ球では、各相対角度にあるプローブ光の偏光状態がポアンカレ球上の緯線に沿って回転する操作を行った場合を示している。尚、相対角度は、北極上のポンプ光の偏光状態から経線に沿って、例えば、０度、１５度、３０度、４５度、６０度、７５度及び９０度の７種類を例示した。図９では、プローブ光の偏光状態とポンプ光の偏光状態との間の相対角度が０度、１５度、３０度や４５度の場合、ＸＰＭによる変調成分の強度は、最大値から約１．８ｄＢ以下に低下している実測結果を得た。これに対して、相対角度が６０度、７５度や９０度の場合、ＸＰＭによる変調成分の強度は、最大値から１．８ｄＢを超えて最大４．８ｄＢまで低下している実測結果を得た。

その結果、プローブ光及びポンプ光の偏光状態の相対角度が４５度以内、言い換えると、ポアンカレ球の同一半球内にプローブ光及びポンプ光の偏光状態がある場合、ＸＰＭによる変調成分の強度低下は、１．８ｄＢ以内に抑制できることが解る。

そこで、このような結果を踏まえて、前述した実施例１の全光変調器１について説明する。前述したプローブ光は、例えば、搬送光に相当し、ポンプ光は、例えば、信号光に相当する。搬送光は、光ファイバ等の光伝送路２上を伝搬するため、例えば、光伝送路２の振動や温度等の環境変化で偏光状態が揺らぐ。全光変調器１は、偏光状態が揺らいだ状態で搬送光が入力されるため、非線形媒質１２のＸＰＭによって光周波数多重された変調成分の強度が最大４．８ｄＢ低下してしまう。

そこで、全光変調器１内の監視制御部１５は、光周波数多重信号の変調成分の強度を監視する。更に、監視制御部１５は、変調成分の強度の最大値から１．８ｄＢを超えて低下した場合に、変調成分の強度の最大値が１．８ｄＢを超えて低下しないように、信号光の偏光状態を制御すべく、偏光制御部１９を制御する。尚、変調成分の強度の最大値が１．８ｄＢを超えて低下した場合とは、ポワンカレ球で表現すると、信号光の偏光状態が搬送光の偏光状態と異なる半球上にある。偏光制御部１９は、信号光の偏光状態が搬送光の偏光状態と同一半球上に位置するように、信号光の偏光状態を９０度変換する。そして、偏光制御部１９は、偏光状態が９０度変換された信号光を方向性結合部１１に入力する。

その結果、信号光及び搬送光の偏光状態は、同一半球内に位置する、すなわち信号光及び搬送光の相対角度が４５度以内であるため、非線形媒質１２内のＸＰＭによる光周波数多重された信号の変調成分の強度の低下が１．８ｄＢ以内に抑制できる。また、監視制御部１５は、光周波数多重信号を分岐する光分岐部１４が１台であるため、その挿入損失も抑制できる。

実施例１の全光変調器１は、光周波数多重信号の変調成分の強度を監視し、その強度が最大値から１．８ｄＢを超えて低下した場合、信号光の偏光状態を９０度変換する。その結果、ＸＰＭの偏光依存性による変調成分の強度低下を低減できる。

また、全光変調器１は、信号光及び搬送光の偏光状態を監視し、信号光の偏光状態が搬送光の偏光状態と異なる半球上にある場合、信号光の偏光状態が搬送光の偏光状態と同一半球上に位置するように、信号光の偏光状態を９０度回転する。その結果、ＸＰＭの偏光依存性による光周波数多重された信号の変調成分の強度低下を低減できる。

尚、上記実施例１の全光変調器１の監視制御部１５では、光周波数多重信号の変調成分の強度が最大値から１．８ｄＢを超えて低下した場合、信号光の偏光状態を９０度変換した。しかし、偏光の回転を行う閾値は、最大値から１．８ｄＢを超えた時点に限定するわけではなく、最大値から１．８ｄＢを超えて４．８ｄＢまで低下する範囲の任意の時点に閾値を設定し、信号光の偏光状態を９０度変換するようにしても良い。

図１０は、実施例２の全光変調器の一例を示す説明図である。尚、図１に示す全光変調器１と同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。図１０に示す全光変調器１Ａは、光カプラ１１Ａと、非線形媒質１２Ａと、光フィルタ１３Ａと、光カプラ１４Ａと、監視制御部１５Ａと、発振器１６Ａと、ミキサ１７Ａと、信号光光源１８Ａと、偏光制御部１９Ａとを有する。

発振器１６Ａは、特定周波数、例えば、ＲＦ周波数のキャリア信号ｆ_iを発振して出力する。ミキサ１７Ａは、発振器１６Ａからのキャリア信号ｆ_iと、ベースバンド信号Ｂ_iとが入力されると、キャリア信号ｆ_iをベースバンド信号Ｂ_iで変調してサブキャリア変調信号を生成する。更に、ミキサ１７Ａは、生成されたサブキャリア変調信号を信号光光源１８Ａに出力する。信号光光源１８Ａは、サブキャリア変調された中心波長λｓの信号光を出力する。偏光制御部１９Ａは、監視制御部１５Ａからの制御信号に応じて信号光λｓの偏光状態を制御する。

更に、光カプラ１１Ａは、光伝送路２から伝送される搬送光λｃと、信号光λｓとを合波する。非線形媒質１２Ａは、例えば、高非線形ファイバに相当し、搬送光λｃを信号光λｓで相互位相変調して搬送光λｃに信号光λｓの情報を周波数多重して光周波数多重信号を生成して出力する。

光フィルタ１３Ａは、非線形媒質１２Ａから出力される搬送光λｃおよび光周波数多重された信号を抽出する。光カプラ１４Ａは、抽出された搬送光および光周波数多重信号を光伝送路２に伝送すると共に、その一部を光分岐して監視制御部１５Ａへ出力する。監視制御部１５Ａは、光分岐された搬送光および光周波数多重信号の一部から光周波数多重された信号の変調成分の強度を監視する。更に、監視制御部１５Ａは、監視結果に基づき、信号光の偏光状態を制御すべく、偏光制御部１９Ａを制御する。

図１１は、監視制御部１５Ａの一例を示す説明図である。図１１に示す監視制御部１５Ａは、位相強度変換回路２１と、フォトディテクタ２２と、ＲＦフィルタ２３と、ディテクタ２４と、Ａ／Ｄ変換回路２５と、メモリ２６と、演算回路２７と、ドライバ回路２８とを有する。尚、光周波数多重信号は、相互位相変調であるため、変調成分が搬送光の上側波帯及び下側波帯に出現する。変調成分は、上側波帯と下側波帯との位相が９０度反転しているため、フォトディテクタ２２で搬送光を受光したとしても、両者を同時検波した場合に相互に打ち消しあって、変調成分の強度を検出できない。そこで、監視制御部１５Ａは、光周波数多重信号の位相変調信号を強度変調信号に変換する位相強度変換回路２１を内蔵した。位相強度変換回路２１は、周波数帯に応じた分散媒質（分散補償ファイバ）、局発光（ＬＯ）を具備したコヒーレント受信器、或いは、上側波帯及び下側波帯の何れか一方の変調成分を除去する光フィルタ等を使用しても良い。

位相強度変換回路２１は、光カプラ１４Ａで光分岐された光周波数多重信号の一部の位相変調信号を強度変調信号に変換する。フォトディテクタ２２は、光信号である強度変調信号を光電変換する。ＲＦフィルタ２３は、光電変換された強度変調信号から所望の特定周波数の変調成分を抽出する。ディテクタ２４は、抽出された所望の特定周波数の変調成分を検波して電圧信号を出力する。Ａ／Ｄ変換回路２５は、変調成分の電圧信号をデジタル変換して変調成分の強度としてメモリ２６に格納する。

演算回路２７は、メモリ２６に格納された変調成分の強度の履歴を比較し、特定周波数の変調成分の強度が最大値から所定閾値を超えて低下したか否かを判定し、判定結果をドライバ回路２８に出力する。尚、演算回路２７は、変調成分の強度が所定閾値、例えば、１．８ｄＢを超えて低下したか否かを判定する。ドライバ回路２８は、変調成分の強度が１．８ｄＢを超えて低下した場合、信号光の偏光状態の９０度回転を指示する制御信号を偏光制御部１９Ａに出力する。偏光制御部１９Ａは、ドライバ回路２８からの制御信号に応じて信号光の偏光状態を制御する。

その結果、変調成分の強度が最大値から１．８ｄＢを超えて低下した場合、信号光の偏光状態を９０度回転することで、変調成分の強度低下を最大値から１．８ｄＢ以内に抑制できる。

尚、偏光制御部１９Ａは、例えば、波長板を備えたものや、ファイバスクイーザー型（ファイバ応力印加型）、液晶型、ファラデーローテーター型等を使用しても良い。例えば、General Photonics社から市販されている偏波スイッチ（製品名：Pola Switch）は、2〜3 Vの電圧を印加することで、信号光の偏光状態を９０度回転させることが可能である。

実施例２の全光変調器１Ａは、光周波数多重信号の変調成分の強度を監視し、変調成分の強度が最大値から１．８ｄＢを超えて低下した場合、信号光の偏光状態を９０度変換する。その結果、ＸＰＭの偏光依存性による光周波数多重された信号の変調成分の強度低下を低減できる。

更に、全光変調器１Ａは、偏波ダイバーシティ構成に比較して、光周波数多重信号を分岐する光分岐部１４が１台であるため、その挿入損失を抑制できる。

尚、上記実施例２の全光変調器１Ａの監視制御部１５Ａでは、変調成分の強度が最大値から１．８ｄＢを超えて低下した場合、信号光の偏光状態を９０度変換した。しかし、偏光の回転を行う閾値は、最大値から１．８ｄＢを超えた時点に限定するわけではなく、最大値から１．８ｄＢを超えて４．８ｄＢまで低下する範囲の任意の時点に閾値を設定し、信号光の偏光状態を９０度変換するようにしても良い。

上記実施例２では、全光変調器１Ａ内に監視制御部１５Ａを内蔵したが、全光変調器１Ａ内に内蔵するのではなく、光周波数多重信号を受信する受信装置に監視制御部を内蔵しても良く、この場合の実施の形態につき、実施例３として以下に説明する。

図１２は、実施例３の光ネットワークの一例を示す説明図である。図１２に示す光ネットワーク３０は、搬送光光源３１と、複数の全光変調器１Ｂ−１〜１Ｂ−ｎと、受信装置３とを有する。全光変調器１Ｂ−１は、全光変調器１Ｂ−ｊとの間を光伝送路２−１で接続する。更に、全光変調器１Ｂ−ｊは、全光変調器１Ｂ−ｎとの間を光伝送路２−ｊで接続する。更に、全光変調器１Ｂ−ｎは、受信装置３との間を光伝送路２−ｎで接続する。

全光変調器１Ｂ−ｊは、光カプラ１１Ｂと、非線形媒質１２Ｂと、光フィルタ１３Ｂと、発振器１６Ｂと、ミキサ１７Ｂと、信号光光源１８Ｂと、偏光制御部１９Ｂとを有する。

発振器１６Ｂは、特定周波数、例えば、ＲＦ周波数のキャリア信号ｆ_iを発振して出力する。ミキサ１７Ｂは、発振器１６Ｂからのキャリア信号ｆ_iと、ベースバンド信号Ｂ_iとが入力されると、キャリア信号ｆ_iをベースバンド信号Ｂ_iで変調してサブキャリア変調信号を生成する。更に、ミキサ１７Ｂは、生成されたサブキャリア変調信号を信号光光源１８Ｂに出力する。信号光光源１８Ｂは、サブキャリア変調された中心波長λｓの信号光を出力する。偏光制御部１９Ｂは、受信装置３からの制御信号に応じて信号光λｓの偏光状態を制御する。

更に、光カプラ１１Ｂは、光伝送路２から伝送される搬送光λｃと、信号光λｓとを合波する。非線形媒質１２Ｂは、例えば、高非線形ファイバに相当し、搬送光λｃを信号光λｓで相互位相変調して搬送光λｃに信号光λｓの情報を周波数多重して光周波数多重信号を生成して出力する。光フィルタ１３Ｂは、非線形媒質１２Ｂから出力される搬送光λｃおよび光周波数多重信号を抽出し、抽出された搬送光λｃおよび光周波数多重信号を光伝送路２−ｊに出力する。尚、他の全光変調器１Ｂ−１及び１Ｂ−ｎの内部構成は、全光変調器１Ｂ−ｊの内部構成と同一であるため、同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。

全光変調器１Ｂ−１は、搬送光光源３１からの搬送光を信号光で相互位相変調して光周波数多重信号を光伝送路２−１に伝送する。全光変調器１Ｂ−ｊは、光伝送路２−ｊ−１からの光周波数多重信号を受光し、光周波数多重信号の搬送光を信号光で相互位相変調して光周波数多重信号を光伝送路２−ｊに伝送する。更に、全光変調器１Ｂ−ｎは、光伝送路２−ｎ−１からの光周波数多重信号を受光し、光周波数多重信号の搬送光を信号光で相互位相変調して光周波数多重信号を光伝送路２−ｎに伝送する。

更に、受信装置３は、光伝送路２−ｎから光周波数多重信号を受信する。受信装置３は、受信器４０と、監視制御部５０とを有する。図１３は、受信装置３の一例を示す説明図である。図１３に示す受信器４０は、位相強度変換回路４１と、フォトディテクタ４２と、パワーディバイダ４３と、複数のＲＦフィルタ４４と、複数のパワーディバイダ４５と、復調回路４６とを有する。尚、ＲＦフィルタ４４及びパワーディバイダ４５は、光周波数多重信号内に多重されたキャリア信号の特定周波数毎に個別に備える。

位相強度変換回路４１は、光周波数多重信号の位相変調信号を強度変調信号に変換する。フォトディテクタ４２は、光信号である強度変調信号を光電変換する。パワーディバイダ４３は、光周波数多重信号内に多重化された変調成分の特定周波数のチャネル数分に光周波数多重信号を分岐して各ＲＦフィルタ４４に出力する。尚、パワーディバイダ４３は、特定周波数のチャネル数分に光周波数多重信号を分岐するため、その分岐数に応じて増幅器を使用しても良い。

各ＲＦフィルタ４４は、光周波数多重信号内に多重化された所望の特定周波数の変調成分を夫々抽出する。各パワーディバイダ４５は、抽出された特定周波数の変調成分を分岐して復調回路４６及び監視制御部５０に出力する。各復調回路４６は、特定周波数の変調成分を情報信号に復調してデータ出力する。尚、復調回路４６は、例えば、包絡線検波器、２乗検波器、同期検波器、位相検波器や周波数検波器等を使用しても良い。

監視制御部５０は、複数のディテクタ５１と、複数のＡ／Ｄ変換回路５２と、複数のメモリ５３と、演算回路５４と、複数のドライバ回路５５とを有する。ディテクタ５１、Ａ／Ｄ変換回路５２、メモリ５３及びドライバ回路５５は、光周波数多重信号内に多重されたキャリア信号の特定周波数毎に個別に備える。尚、演算回路５４は、１個としたが、特定周波数毎に個別に備えるようにして良い。

各ディテクタ５１は、受信器４０内のパワーディバイダ４５で分割された所望の特定周波数の変調成分を検波して電圧信号を出力する。各Ａ／Ｄ変換回路５２は、変調成分の電圧信号をデジタル変換して変調成分の強度としてメモリ５３に格納する。

演算回路５４は、各メモリ５３に格納された変調成分の強度の履歴を比較し、特定周波数の変調成分の強度が最大値から所定閾値を超えて低下したか否かを特定周波数の変調成分毎に判定し、特定周波数の変調成分毎の判定結果をドライバ回路５５に出力する。尚、演算回路５４は、変調成分の強度が所定閾値、例えば、１．８ｄＢを超えて低下したか否かを判定する。

ドライバ回路５５は、特定周波数の変調成分の判定結果に応じて、特定周波数の変調成分の強度が所定閾値を超えて低下した場合、特定周波数のキャリア信号を変調した信号光の偏光状態を制御する偏光制御部１９Ｂに対して制御信号を出力する。全光変調器１Ｂ内の偏光制御部１９Ｂは、制御信号に応じて信号光の偏光状態を９０度変換する。

その結果、受信装置３内の監視制御部５０は、各全光変調器１Ｂ−１〜１ｎで相互位相変調された特定周波数の変調成分の強度を監視する。そして、監視制御部５０は、特定周波数の変調成分の強度が最大値から１．８ｄＢを超えて低下した場合、当該特定周波数の変調成分に関わる信号光の偏光状態を９０度変換すべく、当該信号光の偏光状態を制御する偏光制御部１９Ｂに制御信号を出力する。すなわち、受信装置３内の監視制御部５０は、光ネットワーク３０内の全光変調器１Ｂ−１〜１Ｂ−ｎの光周波数多重信号内の各特定周波数の変調成分の強度を一括監視し、その監視結果に基づき、全光変調器毎に偏光制御部１９Ｂを個別制御する。

実施例３の受信装置３内の監視制御部５０は、各全光変調器１Ｂ−１〜１ｎで相互位相変調された特定周波数の変調成分の強度を監視する。そして、監視制御部５０は、特定周波数の変調成分の強度が最大値から１．８ｄＢを超えて低下した場合、当該特定周波数の変調成分に関わる信号光の偏光状態を９０度変換すべく、当該信号光の偏光状態を制御する偏光制御部１９Ｂに制御信号を出力する。その結果、各全光変調器では、監視制御部を内蔵する必要はなく、しかも、光周波数多重信号の一部を分岐する光カプラも必要なくなるため、光ネットワーク３０全体の部品点数を大幅に削減できることは勿論のこと、光周波数多重信号の光挿入損失を軽減できる。しかも、ＸＰＭの変調依存性による変調成分の強度の低下を抑制することができる。

尚、受信装置３内の監視制御部５０では、光周波数多重信号の変調成分の強度が最大値から１．８ｄＢを超えて低下した場合、信号光の偏光状態を９０度変換した。しかし、偏光の回転を行う閾値は、最大値から１．８ｄＢを超えた時点に限定するわけではなく、最大値から１．８ｄＢを超えて４．８ｄＢまで低下する範囲の任意の時点に閾値を設定し、信号光の偏光状態を９０度変換するようにしても良い。

また、前述した実施例２の光変調器１Ａの監視制御部１５Ａでは、非線形媒質１２Ａで搬送光を信号光で相互位相変調して光周波数多重信号の一部を光分岐して特定周波数の変調成分を監視し、監視結果に基づき信号光の偏光状態を制御した。しかしながら、非線形媒質１２Ａで搬送光及び信号光を相互位相変調する前に、搬送光の偏光状態及び信号光の偏光状態を監視する偏光モニタを使用しても良く、この場合の実施の形態につき、実施例４として以下に説明する。

図１４は、実施例４の全光変調器１Ｃの一例を示す説明図である。図１４に示す全光変調器１Ｃは、光カプラ１１Ｃと、非線形媒質１２Ｃと、光フィルタ１３Ｃと、監視制御部１５Ｃと、発振器１６Ｃと、ミキサ１７Ｃと、信号光光源１８Ｃと、偏光制御部１９Ｃとを有する。

発振器１６Ｃは、特定周波数、例えば、ＲＦ周波数のキャリア信号ｆ_iを発振して出力する。ミキサ１７Ｃは、発振器１６Ｃからのキャリア信号ｆ_iと、ベースバンド信号Ｂ_iとが入力されると、キャリア信号ｆ_iをベースバンド信号Ｂ_iで変調してサブキャリア変調信号を生成する。更に、ミキサ１７Ｃは、生成されたサブキャリア変調信号を信号光光源１８Ｃに出力する。信号光光源１８Ｃは、サブキャリア変調された中心波長λｓの信号光を出力する。偏光制御部１９Ｃは、監視制御部１５Ｃからの制御信号に応じて信号光λｓの偏光状態を制御する。

更に、光カプラ１１Ｃは、光伝送路２から伝送される搬送光λｃと、信号光λｓとを合波する。非線形媒質１２Ｃは、例えば、高非線形ファイバに相当し、搬送光λｃを信号光λｓで相互位相変調して搬送光λｃに信号光λｓの情報を周波数多重して光周波数多重信号を生成して出力する。

光フィルタ１３Ｃは、非線形媒質１２Ｃから出力される搬送光λｃおよび光周波数多重信号を抽出する。監視制御部１５Ｃは、光カプラ１１Ｃで搬送光及び信号光の一部を光分岐し、光分岐された搬送光及び信号光の偏光状態を監視する。尚、光カプラ１１Ｃは、２入力：２出力の光カプラを用いる必要は無く、搬送光と信号光をＷＤＭカプラ等で低損失に合波させた後、パワー分岐用の光カプラでパワーの一部を分岐する構成にしても良い。更に、監視制御部１５Ｃは、監視結果に基づき、信号光の偏光状態を制御すべく、偏光制御部１９Ｃを制御する。

図１５は、監視制御部１５Ｃの一例を示す説明図である。図１５に示す監視制御部１５Ｃは、光フィルタ６１と、偏光モニタ６２と、メモリ６３と、演算回路６４と、ドライバ回路６５とを有する。光フィルタ６１は、搬送光或いは信号光を抽出する。偏光モニタ６２は、例えば、ポラリメータ等に相当し、抽出された搬送光或いは信号光の偏光状態を監視する。偏光モニタ６２は、搬送光或いは信号光の偏光状態を１台のポラリメータで監視するために、一度、搬送光の入力を遮断し、光フィルタ６１の透過帯域を信号光λｓに合わせた状態で信号光の偏光状態を記録する。この際、信号光は伝送路を伝搬していないため、信号光を伝搬する偏波制御器や光カプラ、監視・制御回路カプラ間のファイバ長を極力短く構成することや、偏波保持ファイバを用いることで偏光状態を一定に保つことができる。その後、偏光モニタ６２は、光フィルタ６１の透過帯域を搬送光波長λｃに合わせることで、搬送光の偏光状態を監視し、同一ポアンカレ球面上で、両者の偏光状態の相対角度を把握する。

更に、偏光モニタ６２は、信号光の偏光状態に対して９０度回転した偏光面がポアンカレ球面上のどの位置にある半球かを赤道若しくは経線で区分する。偏光モニタ６２は、例えば、信号光の偏光状態が右回り円偏波の場合、赤道で半球を区分する（図８参照）。また、偏光モニタ６２は、例えば、信号光の偏光状態が水平直線偏波の場合、信号光の偏光状態の経線で半球を区分する（図６参照）。

更に、偏光モニタ６２は、例えば、ストークス・パラメータを用いて搬送光の偏光状態を観測し、その観測結果をメモリ６３に格納する。図１６は、偏光モニタ６２内の測定回路の一例を示す説明図である。図１６に示す測定回路１００は、ストークス・パラメータを測定する回路である。測定回路１００は、第１の光カプラ１０１と、第２の光カプラ１０２と、第３の光カプラ１０３と、第１のＰＤ１０４と、第２のＰＤ１０５と、第３のＰＤ１０６と、第４のＰＤ１０７とを有する。更に、測定回路１００は、第１の偏光子１０８と、第２の偏光子１０９と、第３の偏光子１１０と、１／４波長板１１１とを有する。

第１の光カプラ１０１は、光信号を３：１に光分岐し、光信号全体の２５％分の光信号を第２のＰＤ１０５側に入力する。第２の光カプラ１０２は、第１の光カプラ１０１からの光信号を２：１に光分岐し、光信号全体の２５％分の光信号を第３のＰＤ１０６側に入力する。第３の光カプラ１０３は、第２の光カプラ１０２からの光信号を１：１に光分岐し、光信号全体の２５％分の光信号を第４のＰＤ１０７側及び第１のＰＤ１０４に入力する。

また、第２のＰＤ１０５は、第１の光カプラ１０１から基準面０°である第１の偏光子１０８を透過した光信号を受光して光強度ＰＤ２を得る。第３のＰＤ１０６は、第２の光カプラ１０２から基準面に対して４５°傾いた第２の偏光子１０９を透過した光信号を受光して光強度ＰＤ３を得る。第４のＰＤ１０７は、第３の光カプラ１０３から１／４波長板１１１及び、基準面から４５°傾いた第３の偏光子１１０を透過した光信号を受光して光強度ＰＤ４を得る。更に、第１のＰＤ１０４は、第３の光カプラ１０３から光信号を受光して光強度ＰＤ１を得る。

光強度Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３及びＰ４を用いて、ストークス・パラメータＳ_０、Ｓ_１、Ｓ_２及びＳ_３は、例えば、Ｓ_０＝ＰＤ１、Ｓ_１＝２ＰＤ２−ＰＤ１、Ｓ_２＝２ＰＤ３−ＰＤ１及びＳ_３＝２ＰＤ４−ＰＤ１で表現できる。Ｓ_０は、入力光の強度を表し、Ｓ_１は、水平直線偏波成分（０度）を表し、Ｓ_２は、４５度傾いた直線偏波成分を表し、Ｓ_３は、右回り円偏波成分を表す。完全偏光では、Ｓ_０ ^２＝Ｓ_１ ^２＋Ｓ_２ ^２＋Ｓ_３ ^２で表現できる。

そして、ストークス・パラメータ（Ｓ_０、Ｓ_１、Ｓ_２、Ｓ_３）は、Ｓ_１、Ｓ_２及びＳ_３を空間直交座標系の各軸とし、強度Ｓ_０を半径とする球面上の１点に位置した球をポアンカレ球として生成できる。

次に、演算回路６４は、偏光モニタで取得された信号光の偏光状態と搬送光の偏光状態との相対角度を算出し、算出された相対角度に基づき、搬送光の偏光状態が信号光の偏光状態と異なる半球にあるか否かを判定する。

演算回路６４は、例えば、信号光の偏光状態が右回り円偏波の場合、図８に示す通り、赤道で半球を区分し、搬送光の偏光状態が信号光の偏光状態と異なる半球にあるか否かを判定する。そして、ドライバ回路６５は、搬送光の偏光状態が信号光の偏光状態と異なる半球にある場合、例えば、相対角度が６０度、７５度や９０度の信号光の偏光状態を９０度回転する制御信号を偏光制御部１９Ｃに出力する。偏光制御部１９Ｃは、９０度変換に応じて、例えば、相対角度が６０度、７０度や９０度の搬送光の偏光状態を信号光の偏光状態と同一半球上に移動する。その結果、搬送光及び信号光の偏光状態の相対角度が４５度以内になるためＸＰＭの偏光依存性による変調成分の強度の低下を大幅に軽減できる。

また、演算回路６４は、例えば、信号光の偏光状態が水平直線偏波の場合、図６に示す通り、信号光の偏光状態がある経線で半球を区分し、搬送光の偏光状態が信号光の偏光状態と異なる半球にあるか否かを判定する。そして、ドライバ回路６５は、搬送光の偏光状態が信号光の偏光状態と異なる半球にある場合、例えば、相対角度が６０度、７５度や９０度の信号光の偏光状態を９０度回転する制御信号を偏光制御部１９Ｃに出力する。偏光制御部１９Ｃは、９０度変換に応じて、例えば、相対角度が６０度、７０度や９０度の搬送光の偏光状態を信号光の偏光状態と同一半球上に移動する。その結果、搬送光及び信号光の偏光状態の相対角度が４５度以内になるためＸＰＭの偏光依存性による変調成分の強度の低下を大幅に軽減できる。

尚、偏光制御部１９Ｃは、例えば、波長板を備えたものや、ファイバスクイーザー型（ファイバ応力印加型）、液晶型、ファラデーローテーター型等を使用しても良く、例えば、General Photonics社から市販されている偏波スイッチ（製品名：Pola Switch）は、２〜３Ｖの電圧を印加することで、信号光の偏光状態を９０度回転できる。

実施例３の全光変調器１Ｃでは、搬送光及び信号光の偏光状態を監視し、搬送光及び信号光の偏光状態が常に同じ半球内に制御されるため、非線形媒質１２ＣのＸＰＭの偏光依存性による変調成分の強度の低下を低減できる。

更に、全光変調器１Ｃは、偏波ダイバーシティ構成に比較して、搬送光側に付加される挿入損失が光カプラ１１Ｃのみとなるため、挿入損失を低減できる。

尚、上記実施例１〜４では、光伝送路２上で搬送光の偏光状態に揺らぎが生じた場合、信号光の偏光状態を制御したが、信号光の偏光状態に揺らぎがある場合の実施の形態につき、実施例５として以下に説明する。

図１７は、実施例５の光ネットワークの一例を示す説明図である。図１７に示す光ネットワーク３０Ａは、複数の送信装置７０_１〜７０_ｎと、複数の光伝送路７４_１〜７４_ｎと、光伝送装置８０とを有する。各送信装置７０_１〜７０_ｎは、発振器７１と、ミキサ７２と、信号光光源７３とを有する。

発振器７１は、特定周波数である、例えば、ＲＦ周波数のキャリア信号ｆを発振して出力する。ミキサ７２は、発振器７１からのキャリア信号ｆと、ベースバンド信号Ｂとが入力されると、キャリア信号ｆをベースバンド信号Ｂで変調してサブキャリア変調信号を生成する。更に、ミキサ７２は、生成されたサブキャリア変調信号を信号光光源７３に出力する。信号光光源７３は、サブキャリア変調された信号光を出力する。

光伝送装置８０は、送信装置７０_１〜７０_ｎ毎に接続する光伝送路７４_１〜７４_ｎと接続し、各光伝送路７４_１〜７４_ｎを通じて送信装置７０_１〜７０_ｎからの信号光を夫々受光する。光伝送装置８０は、搬送光光源８１と、複数の全光変調部９０_１〜９０_ｎと、複数の偏光制御部８２_１〜８２_ｎと、受信部１００とを有する。全光変調部９０_１〜９０_ｎ及び偏光制御部８２_１〜８２_ｎは、送信装置７０_１〜７０_ｎに関わる光伝送路７４_１〜７４_ｎ毎に配置する。

搬送光光源８１は、波長λｃの搬送光を出力する。各全光変調器９０_１〜９０_ｎは、光カプラ９１と、非線形媒質９２と、光フィルタ９３とを有する。光カプラ９１は、搬送光光源８１から伝送される搬送光λｃと、信号光とを合波する。非線形媒質９２は、例えば、高非線形ファイバに相当し、搬送光λｃを信号光で相互位相変調して搬送光λｃに信号光の情報を周波数多重して光周波数多重信号を生成して出力する。光フィルタ９３は、非線形媒質９２から出力される搬送光λｃおよび光周波数多重信号を抽出する。

各全光変調器９０_１〜９０_ｎは、各信号光によって搬送光を相互位相変調して搬送光λｃおよび光周波数多重信号を出力する。そして、全光変調器９０_ｎは、光周波数多重信号を受信部１００に出力する。受信部１００は、位相強度変換回路１０１と、フォトディテクタ１０２と、パワーディバイダ１０３と、複数のＲＦフィルタ１０４と、監視制御部１０５とを有する。

位相強度変換回路１０１は、全光変調器９０_ｎからの光周波数多重信号の位相変調信号を強度変調信号に変換する。フォトディテクタ１０２は、光信号である強度変調信号を光電変換する。パワーディバイダ１０３は、送信装置７０の台数分に強度変調信号を分岐し、分岐された強度変調信号を各ＲＦフィルタ１０４に出力する。各ＲＦフィルタ１０４は、光電変換された強度変調信号から所望の特定周波数の変調成分を抽出する。各ＲＦフィルタ１０４は、抽出された特定周波数の変調成分をデータ出力すると共に、その一部を監視制御部１０５に出力する。

監視制御部１０５は、ＲＦフィルタ１０４毎に、抽出された所望の特定周波数の変調成分を検波して変調成分の強度を検出する。更に、監視制御部１０５は、特定周波数の変調成分の強度が最大値から所定閾値、例えば、１．８ｄＢを超えて低下したか否かを判定する。監視制御部１０５は、変調成分の強度が１．８ｄＢを超えて低下した場合、該当する特定周波数の信号光の偏光状態の９０度回転を指示する制御信号を偏光制御部８２_１〜８２_ｎに出力する。

各偏光制御部８２_１〜８２_ｎは、送信装置７０_１〜７０_ｎ毎に、制御信号に応じて、光伝送路７４_１〜７４_ｎを伝搬する信号光の偏光状態を制御する。変調成分の強度が最大値から１．８ｄＢを超えて低下した場合、信号光の偏光状態を９０度回転する。その結果、変調成分の強度低下を最大値から１．８ｄＢ以内に抑制できる。

実施例５の光伝送装置８０は、信号光の偏光状態に揺らぎが生じたとしても、光周波数多重信号の変調成分の強度を監視し、変調成分の強度が最大値から１．８ｄＢを超えて低下した場合、信号光の偏光状態を９０度変換する。その結果、ＸＰＭの偏光依存性による変調成分の強度の低下を低減できる。

尚、上記実施例５の監視制御部１０５では、変調成分の強度が最大値から１．８ｄＢを超えて低下した場合、信号光の偏光状態を９０度変換した。しかし、偏光の回転を行う閾値は、最大値から１．８ｄＢを超えた時点に限定するわけではなく、最大値から１．８ｄＢを超えて４．８ｄＢまで低下する範囲の任意の時点に閾値を設定し、信号光の偏光状態を９０度変換するようにしても良い。

また、上記実施例の非線形媒質１２（１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、９２）としては、例えば、光ファイバ、半導体光増幅器、シリコン細線導波路等の高屈折率差光導波路等を使用しても良い。特に、光ファイバとしては、コア部にゲルマニウムを添加し、コア径を狭窄化して非線形係数を高めた高非線形ファイバをはじめ、コアにゲルマニウムやビスマス等をドープして非線形屈折率を高めたファイバや導波路等を採用すると良い。更に、モードフィールドを小さくして光パワー密度を高めたファイバや導波路や、カルコゲナイドガラスを用いたファイバや導波路や、フォトニック結晶ファイバや導波路等を採用しても良い。

また、他の非線形媒質１２（１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、９２）として、量子井戸構造の半導体光アンプ、量子ドット半導体光アンプ、シリコンフォトニクス型導波路等を使用しても良い。更に、他の非線形媒質としては、三光波混合等の２次の非線形光学効果を発生させるデバイスを使用しても良い。この場合、デバイスは、例えば、擬似位相整合構造を有するLiNbO₃導波路、GaAlAs素子や、２次非線形光学結晶等を使用しても良い。尚、２次の非線形光学媒質を用いる場合でも、位相整合がとれる波長配置をとる構成が好ましい。

また、サブキャリアの変調信号及び変調信号光は、例えば、振幅変調信号、位相変調信号、周波数変調信号、多値変調信号、周波数多重信号又は直交周波数多重（OFDM）信号や直交振幅変調（QAM）信号等にも適用可能である。

また、図示した各部の各構成要素は、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各部の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。

以上、本実施例を含む実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。

（付記１）特定周波数のキャリア信号を情報信号で変調した変調信号の信号光と、搬送光とを合波し、前記信号光で前記搬送光を相互位相変調して前記搬送光に前記信号光の情報信号を周波数多重した光周波数多重信号を生成して出力する非線形媒質と、
前記光周波数多重信号の所望の特定周波数の変調信号に関わる変調成分の強度に基づき、前記変調成分の強度が最大値となる方向に、前記信号光の偏光状態を制御する制御部と
を有することを特徴とする光周波数多重装置。

（付記２）前記制御部は、
前記光周波数多重信号の所望の特定周波数の変調信号に関わる変調成分の強度が最大値から所定閾値を超えて低下した場合に、前記信号光の偏光状態を制御することを特徴とする付記１に記載の光周波数多重装置。

（付記３）前記制御部は、
前記光周波数多重信号の所望の特定周波数の変調信号に関わる変調成分の強度が最大値から所定閾値である１．８ｄＢを超えて低下した場合に、前記信号光の偏光状態を制御することを特徴とする付記１に記載の光周波数多重装置。

（付記４）前記制御部は、
前記光周波数多重信号の一部を強度変調信号に変換する強度変換部と、
変換された強度変調信号を光電変換する光電変換部と、
光電変換された強度変調信号の所望の特定周波数の変調信号に関わる変調成分を抽出する抽出部と、
抽出された変調成分の強度を検出する強度検出部と
を有することを特徴とする付記２又は３に記載の光周波数多重装置。

（付記５）前記制御部は、
前記信号光の偏光状態を９０度変換して、前記信号光の偏光状態と前記搬送光の偏光状態との間の相対角度を４５度以内にすることを特徴とする付記１〜４の何れか一つに記載の光周波数多重装置。

（付記６）前記光周波数多重信号を受信する受信装置が前記光周波数多重信号の所望の特定周波数の変調信号に関わる変調成分の強度が最大値から所定閾値を超えて低下した場合に制御信号を出力し、
前記制御部は、
前記受信装置からの前記制御信号を検出した場合に、前記信号光の偏光状態を制御することを特徴とする付記１に記載の光周波数多重装置。

（付記７）前記受信装置は、
各光周波数多重装置で相互位相変調された前記光周波数多重信号の複数の特定周波数の変調信号に関わる変調成分の内、所望の特定周波数の変調信号に関わる変調成分を抽出し、抽出された所望の特定周波数の変調信号に関わる変調成分の強度が所定閾値を超えて低下した場合に、当該所望の特定周波数の変調信号に関わる信号光で相互位相変調した前記光周波数多重装置の前記制御部に対して前記制御信号を出力することを特徴とする付記６に記載の光周波数多重装置。

（付記８）前記受信装置は、
前記光周波数多重信号の一部を強度変調信号に変換する強度変換部と、
変換された強度変調信号を光電変換する光電変換部と、
光電変換された強度変調信号の各特定周波数の変調信号に関わる変調成分を抽出する第１の抽出部と、
抽出された複数の変調成分の内、所望の特定周波数の変調信号に関わる変調成分を抽出する第２の抽出部と、
抽出された変調成分の強度を検出する検出部と
を有することを特徴とする付記７に記載の光周波数多重装置。

（付記９）前記制御部は、
前記信号光の偏光状態を９０度変換して、前記信号光の偏光状態と前記搬送光の偏光状態との間の相対角度を４５度以内にすることを特徴とする付記６〜８の何れか一つに記載の光周波数多重装置。

（付記１０）特定周波数のキャリア信号を情報信号で変調した変調信号の信号光と、搬送光とを合波し、前記信号光で前記搬送光を相互位相変調して前記搬送光に前記信号光の情報信号を周波数多重した光周波数多重信号を生成して出力する非線形媒質と、
前記非線形媒質の入力の前段で合波された前記信号光及び前記搬送光の一部を抽出して前記搬送光の偏光状態及び前記信号光の偏光状態を取得する偏光モニタと、
前記偏光モニタで取得された前記搬送光の偏光状態を基準にして前記信号光の偏光状態を制御する制御部と
を有することを特徴とする光周波数多重装置。

（付記１１）前記制御部は、
前記偏光モニタで取得された前記信号光の偏光状態及び前記搬送光の偏光状態を示すポワンカレ球を用いて、前記信号光の偏光状態が前記搬送光の偏光状態と異なる半球上に位置する場合に、前記信号光の偏光状態が前記搬送光の偏光状態と同一の半球上に位置するように、前記信号光の偏光状態を制御することを特徴とする付記１０に記載の光周波数多重装置。

（付記１２）前記制御部は、
前記搬送光の偏光状態が円偏波で前記信号光の偏光状態が直線偏波の場合に、前記信号光の偏光状態が前記搬送光の偏光状態と異なる半球上に位置する場合に、前記信号光の偏光状態が前記搬送光の偏光状態と同一の半球上に位置するように、前記信号光の偏光状態を９０度変換することを特徴とする付記１１に記載の光周波数多重装置。

（付記１３）前記制御部は、
前記搬送光の偏光状態及び前記信号光の偏光状態が直線偏波の場合に、前記信号光の偏光状態が前記搬送光の偏光状態と異なる半球上に位置する場合に、前記信号光の偏光状態が前記搬送光の偏光状態と同一の半球上に位置するように、前記信号光の偏光状態を９０度変換することを特徴とする付記１１に記載の光周波数多重装置。

（付記１４）異なる特定周波数のキャリア信号を情報信号で変調した変調信号の信号光毎に配置され、前記信号光を伝送する複数の光伝送路と、
前記光伝送路毎に配置され、前記光伝送路から伝送された信号光の偏光状態を制御する複数の偏光制御部と、
前記偏光制御部毎に配置され、前記偏光制御部を通じて伝送された前記信号光で搬送光を相互位相変調して前記搬送光に前記信号光の情報信号を周波数多重した光周波数多重信号を生成して出力する複数の非線形媒質と、
前記光周波数多重信号内の各特定周波数の変調信号に関わる変調成分を監視し、前記特定周波数の変調信号に関わる変調成分毎に、当該特定周波数に関わる変調成分の強度が所定閾値を超えて低下した場合に、当該特定周波数に関わる変調信号の信号光に対応した前記偏光制御部に対して、前記変調成分の強度が最大値となる方向に、前記信号光の偏光状態を制御すべく指示する制御部と
を有することを特徴とする光周波数多重装置。

（付記１５）光周波数多重装置の偏光制御方法であって、
前記光周波数多重装置は、
特定周波数のキャリア信号を情報信号で変調した変調信号の信号光と、搬送光とを合波し、非線形媒質を通じて前記信号光で前記搬送光を相互位相変調して前記搬送光に前記信号光の情報信号を周波数多重した光周波数多重信号を生成し、
前記光周波数多重信号の所望の特定周波数の変調信号に関わる変調成分の強度に基づき、前記変調成分の強度が最大値となる方向に、前記信号光の偏光状態を制御する
各処理を実行することを特徴とする偏光制御方法。

（付記１６）光周波数多重装置の偏光制御方法であって、
前記光周波数多重装置は、
特定周波数のキャリア信号を情報信号で変調した変調信号の信号光と、搬送光とを合波し、非線形媒質を通じて前記信号光で前記搬送光を相互位相変調して前記搬送光に前記信号光の情報信号を周波数多重した光周波数多重信号を生成し、
前記非線形媒質の入力の前段で合波された前記信号光及び前記搬送光の一部を抽出して前記搬送光の偏光状態及び前記信号光の偏光状態を取得し、
取得された前記搬送光の偏光状態を基準にして前記信号光の偏光状態を制御する
各処理を実行することを特徴とする偏光制御方法。

１ 全光変調器
１Ａ 全光変調器
１Ｂ−１〜１Ｂ−ｎ 全光変調器
３ 受信装置
１２ 非線形媒質
１２Ａ 非線形媒質
１２Ｂ 非線形媒質
１２Ｃ 非線形媒質
１５ 監視制御部
１５Ａ 監視制御部
１９ 偏光制御部
１９Ａ 偏光制御部
２１ 位相強度変換回路
２２ フォトディテクタ
２３ ＲＦフィルタ
２４ ディテクタ
５０ 監視制御部

Claims (13)

1. 特定周波数のキャリア信号を情報信号で変調した変調信号の信号光と、搬送光とを合波し、前記信号光で前記搬送光を相互位相変調して前記搬送光に前記信号光の情報信号を周波数多重した光周波数多重信号を生成して出力する非線形媒質と、
   前記光周波数多重信号の所望の特定周波数の変調信号に関わる変調成分の強度に基づき、前記変調成分の強度が最大値となる方向に、前記信号光の偏光状態を制御する制御部と
   を有することを特徴とする光周波数多重装置。
2. 前記制御部は、
   前記光周波数多重信号の所望の特定周波数の変調信号に関わる変調成分の強度が最大値から所定閾値を超えて低下した場合に、前記信号光の偏光状態を制御することを特徴とする請求項１に記載の光周波数多重装置。
3. 前記制御部は、
   前記光周波数多重信号の所望の特定周波数の変調信号に関わる変調成分の強度が最大値から所定閾値である１．８ｄＢを超えて低下した場合に、前記信号光の偏光状態を制御することを特徴とする請求項１に記載の光周波数多重装置。
4. 前記制御部は、
   前記信号光の偏光状態を９０度変換して、前記信号光の偏光状態と前記搬送光の偏光状態との間の相対角度を４５度以内にすることを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の光周波数多重装置。
5. 前記光周波数多重信号を受信する受信装置が前記光周波数多重信号の所望の特定周波数の変調信号に関わる変調成分の強度が最大値から所定閾値を超えて低下した場合に制御信号を出力し、
   前記制御部は、
   前記受信装置からの前記制御信号を検出した場合に、前記信号光の偏光状態を制御することを特徴とする請求項１に記載の光周波数多重装置。
6. 前記受信装置は、
   各光周波数多重装置で相互位相変調された前記光周波数多重信号の複数の特定周波数の変調信号に関わる変調成分の内、所望の特定周波数の変調信号に関わる変調成分を抽出し、抽出された所望の特定周波数の変調信号に関わる変調成分の強度が所定閾値を超えて低下した場合に、当該所望の特定周波数の変調信号に関わる信号光で相互位相変調した前記光周波数多重装置の前記制御部に対して前記制御信号を出力することを特徴とする請求項５に記載の光周波数多重装置。
7. 特定周波数のキャリア信号を情報信号で変調した変調信号の信号光と、搬送光とを合波し、前記信号光で前記搬送光を相互位相変調して前記搬送光に前記信号光の情報信号を周波数多重した光周波数多重信号を生成して出力する非線形媒質と、
   前記非線形媒質の入力の前段で合波された前記信号光及び前記搬送光の一部を抽出して前記搬送光の偏光状態及び前記信号光の偏光状態を取得する偏光モニタと、
   前記偏光モニタで取得された前記搬送光の偏光状態を基準にして前記信号光の偏光状態を制御する制御部と
   を有することを特徴とする光周波数多重装置。
8. 前記制御部は、
   前記偏光モニタで取得された前記信号光の偏光状態及び前記搬送光の偏光状態を示すポワンカレ球を用いて、前記信号光の偏光状態が前記搬送光の偏光状態と異なる半球上に位置する場合に、前記信号光の偏光状態が前記搬送光の偏光状態と同一の半球上に位置するように、前記信号光の偏光状態を制御することを特徴とする請求項７に記載の光周波数多重装置。
9. 前記制御部は、
   前記搬送光の偏光状態が円偏波で前記信号光の偏光状態が直線偏波の場合に、前記信号光の偏光状態が前記搬送光の偏光状態と異なる半球上に位置する場合に、前記信号光の偏光状態が前記搬送光の偏光状態と同一の半球上に位置するように、前記信号光の偏光状態を９０度変換することを特徴とする請求項８に記載の光周波数多重装置。
10. 前記制御部は、
    前記搬送光の偏光状態及び前記信号光の偏光状態が直線偏波の場合に、前記信号光の偏光状態が前記搬送光の偏光状態と異なる半球上に位置する場合に、前記信号光の偏光状態が前記搬送光の偏光状態と同一の半球上に位置するように、前記信号光の偏光状態を９０度変換することを特徴とする請求項８に記載の光周波数多重装置。
11. 異なる特定周波数のキャリア信号を情報信号で変調した変調信号の信号光毎に配置され、前記信号光を伝送する複数の光伝送路と、
    前記光伝送路毎に配置され、前記光伝送路から伝送された信号光の偏光状態を制御する複数の偏光制御部と、
    前記偏光制御部毎に配置され、前記偏光制御部を通じて伝送された前記信号光で搬送光を相互位相変調して前記搬送光に前記信号光の情報信号を周波数多重した光周波数多重信号を生成して出力する複数の非線形媒質と、
    前記光周波数多重信号内の各特定周波数の変調信号に関わる変調成分を監視し、前記特定周波数の変調信号に関わる変調成分毎に、当該特定周波数に関わる変調成分の強度が所定閾値を超えて低下した場合に、当該特定周波数に関わる変調信号の信号光に対応した前記偏光制御部に対して、前記変調成分の強度が最大値となる方向に、前記信号光の偏光状態を制御すべく指示する制御部と
    を有することを特徴とする光周波数多重装置。
12. 光周波数多重装置の偏光制御方法であって、
    前記光周波数多重装置は、
    特定周波数のキャリア信号を情報信号で変調した変調信号の信号光と、搬送光とを合波し、非線形媒質を通じて前記信号光で前記搬送光を相互位相変調して前記搬送光に前記信号光の情報信号を周波数多重した光周波数多重信号を生成し、
    前記光周波数多重信号の所望の特定周波数の変調信号に関わる変調成分の強度に基づき、前記変調成分の強度が最大値となる方向に、前記信号光の偏光状態を制御する
    各処理を実行することを特徴とする偏光制御方法。
13. 光周波数多重装置の偏光制御方法であって、
    前記光周波数多重装置は、
    特定周波数のキャリア信号を情報信号で変調した変調信号の信号光と、搬送光とを合波し、非線形媒質を通じて前記信号光で前記搬送光を相互位相変調して前記搬送光に前記信号光の情報信号を周波数多重した光周波数多重信号を生成し、
    前記非線形媒質の入力の前段で合波された前記信号光及び前記搬送光の一部を抽出して前記搬送光の偏光状態及び前記信号光の偏光状態を取得し、
    取得された前記搬送光の偏光状態を基準にして前記信号光の偏光状態を制御する
    各処理を実行することを特徴とする偏光制御方法。

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