JP2739813B2 - 偏波分散補償方法 - Google Patents
偏波分散補償方法Info
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- JP2739813B2 JP2739813B2 JP5320643A JP32064393A JP2739813B2 JP 2739813 B2 JP2739813 B2 JP 2739813B2 JP 5320643 A JP5320643 A JP 5320643A JP 32064393 A JP32064393 A JP 32064393A JP 2739813 B2 JP2739813 B2 JP 2739813B2
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- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/27—Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means
- G02B6/2753—Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means characterised by their function or use, i.e. of the complete device
- G02B6/278—Controlling polarisation mode dispersion [PMD], e.g. PMD compensation or emulation
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
- H04B10/2507—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion
- H04B10/2572—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to forms of polarisation-dependent distortion other than PMD
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】光ファイバを用いた光通信システ
ムにおける偏波分散による波形劣化の抑圧方法に関する
ものである。
ムにおける偏波分散による波形劣化の抑圧方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバを用いた光通信システムにお
いて、信号光を長距離伝送すると、光アイソレータなど
の光部品や光ファイバの偏波分散が蓄積され、大きな値
となる。偏波分散は光ファイバ中の直交する２つの固有
軸（固有偏波モード）間の伝搬遅延時間差によって生じ
る。偏波分散が存在すると、入射偏波状態によっては受
信信号波形が劣化し、受信感度が劣化する。
いて、信号光を長距離伝送すると、光アイソレータなど
の光部品や光ファイバの偏波分散が蓄積され、大きな値
となる。偏波分散は光ファイバ中の直交する２つの固有
軸（固有偏波モード）間の伝搬遅延時間差によって生じ
る。偏波分散が存在すると、入射偏波状態によっては受
信信号波形が劣化し、受信感度が劣化する。
【０００３】従来、信号光を光周波数変調（ＦＭ）し、
伝送路の固有軸を捜し出す方法が知られている（特開平
５−７１３９９号公報）。この方法では、受信側で復調
したＦＭ成分が常に最小となるように、送信側に配置し
た偏波制御素子を用いて、信号光の偏波状態が固有軸と
一致するように制御する。信号光が固有軸の向きに入射
すると偏波分散の影響を受けないため、受信信号が劣化
しないというものである。
伝送路の固有軸を捜し出す方法が知られている（特開平
５−７１３９９号公報）。この方法では、受信側で復調
したＦＭ成分が常に最小となるように、送信側に配置し
た偏波制御素子を用いて、信号光の偏波状態が固有軸と
一致するように制御する。信号光が固有軸の向きに入射
すると偏波分散の影響を受けないため、受信信号が劣化
しないというものである。
【０００４】また、信号光を光のまま増幅し長距離中継
する光増幅中継システムでは、偏波分散だけではなく各
光部品の偏波依存性損失や光増幅器の偏波依存性ゲイン
（または偏波ホールバーニングとも呼ぶ）による影響も
無視することができない。これらの偏波依存性は伝送特
性の劣化や変動を引き起こす。これらの偏波依存性の影
響を抑圧するために、信号光の偏波を変調することが有
効であることが知られている（１９９３年光ファイバ通
信国際会議（開催地サンノゼ、アメリカ）のポスト・デ
ッドライン・ペーパー５番２５−２８頁参照、Ｍ．Ｇ．
Ｔａｙｌｏｒ，”Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｏｆ ｎｅ
ｗ ｐｏｌａｒｉｓａｔｉｏｎ ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ
ｅｆｆｅｃｔ ｉｎ ｌｏｎｇ ｈａｕｌ ｏｐｔｉ
ｃａｌｌｙ ａｍｐｌｉｆｉｅｄ ｓｙｓｔｅｍ”，Ｏ
ＦＣ／ＩＯＯＣ’９３（ＳａｎＪｏｓｅ，ＵＳＡ），Ｐ
Ｄ５，ｐｐ．２５−２７）。また、偏波変調を行うため
に、信号光を光周波数変調し、偏波保存ファイバを通す
ことによって、光周波数に応じた偏波変調を得る方法が
知られている（エレクトロニクス・レターの第２４巻６
号３５８−３６０頁参照、Ｌ．Ｊ．Ｃｉｍｉｎｉ，ｅｔ
ａｌ．，”Ｐｏｌａｒｉｓａｔｉｏｎ−ｉｎｓｅｎｓ
ｉｔｉｖｅ ｃｏｈｅｒｅｎｔ ｌｉｇｈｔｗａｖｅ
ｓｙｓｔｅｍ ｕｓｉｎｇ ｗｉｄｅ−ｄｅｖｉａｔｉ
ｏｎ ＦＳＫ ａｎｄ ｄａｔａ−ｉｎｄｕｃｅｄ ｐ
ｏｌａｒｉｓａｔｉｏｎ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）。この
方式は光位相変調器のような特殊な光素子が不要のた
め、簡易に偏波変調が実現できる。
する光増幅中継システムでは、偏波分散だけではなく各
光部品の偏波依存性損失や光増幅器の偏波依存性ゲイン
（または偏波ホールバーニングとも呼ぶ）による影響も
無視することができない。これらの偏波依存性は伝送特
性の劣化や変動を引き起こす。これらの偏波依存性の影
響を抑圧するために、信号光の偏波を変調することが有
効であることが知られている（１９９３年光ファイバ通
信国際会議（開催地サンノゼ、アメリカ）のポスト・デ
ッドライン・ペーパー５番２５−２８頁参照、Ｍ．Ｇ．
Ｔａｙｌｏｒ，”Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｏｆ ｎｅ
ｗ ｐｏｌａｒｉｓａｔｉｏｎ ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ
ｅｆｆｅｃｔ ｉｎ ｌｏｎｇ ｈａｕｌ ｏｐｔｉ
ｃａｌｌｙ ａｍｐｌｉｆｉｅｄ ｓｙｓｔｅｍ”，Ｏ
ＦＣ／ＩＯＯＣ’９３（ＳａｎＪｏｓｅ，ＵＳＡ），Ｐ
Ｄ５，ｐｐ．２５−２７）。また、偏波変調を行うため
に、信号光を光周波数変調し、偏波保存ファイバを通す
ことによって、光周波数に応じた偏波変調を得る方法が
知られている（エレクトロニクス・レターの第２４巻６
号３５８−３６０頁参照、Ｌ．Ｊ．Ｃｉｍｉｎｉ，ｅｔ
ａｌ．，”Ｐｏｌａｒｉｓａｔｉｏｎ−ｉｎｓｅｎｓ
ｉｔｉｖｅ ｃｏｈｅｒｅｎｔ ｌｉｇｈｔｗａｖｅ
ｓｙｓｔｅｍ ｕｓｉｎｇ ｗｉｄｅ−ｄｅｖｉａｔｉ
ｏｎ ＦＳＫ ａｎｄ ｄａｔａ−ｉｎｄｕｃｅｄ ｐ
ｏｌａｒｉｓａｔｉｏｎ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）。この
方式は光位相変調器のような特殊な光素子が不要のた
め、簡易に偏波変調が実現できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第１に
示した従来の方法では、ＦＭ復調部と偏波制御素子が異
なる地点に配置されているため、制御信号に遅延が生
じ、これが制御応答速度を制限していた。また、第２に
示した偏波保存ファイバを用いて偏波変調を行う従来の
方法では、データの速度が速くなると（例えば１０Ｇｂ
／ｓ以上）、偏波変調に用いた偏波保存ファイバの偏波
分散によって波形劣化を引き起こしてしまう。このよう
な応用での偏波分散の補償方法についてはこれまで知ら
れていなかった。
示した従来の方法では、ＦＭ復調部と偏波制御素子が異
なる地点に配置されているため、制御信号に遅延が生
じ、これが制御応答速度を制限していた。また、第２に
示した偏波保存ファイバを用いて偏波変調を行う従来の
方法では、データの速度が速くなると（例えば１０Ｇｂ
／ｓ以上）、偏波変調に用いた偏波保存ファイバの偏波
分散によって波形劣化を引き起こしてしまう。このよう
な応用での偏波分散の補償方法についてはこれまで知ら
れていなかった。
【０００６】本発明の目的は、受信側だけで偏波分散の
補償を行うことにより、制御信号の伝搬遅延による制御
応答速度の制限を除去すると共に、偏波分散の発生場所
に依らずに全体の偏波分散を打ち消すことのできる偏波
分散補償方法を提供することにある。
補償を行うことにより、制御信号の伝搬遅延による制御
応答速度の制限を除去すると共に、偏波分散の発生場所
に依らずに全体の偏波分散を打ち消すことのできる偏波
分散補償方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の問題点
を解決するために、光ファイバ通信における光部品や光
ファイバが有する偏波分散の影響を抑圧する方法であっ
て、周波数ｆ０で光周波数変調（ＦＭ）された信号光を
光ファイバに入射し、前記光ファイバの出射端において
前記信号光を偏波制御素子に通し、前記偏波制御素子の
出射信号光を補償すべき偏波分散量とほぼ等しい偏波分
散を持った偏波保存ファイバに通した後、前記信号光を
前記偏波保存ファイバの固有軸に対して４５゜の向きに
配置した偏波分離素子で直交する２偏波に分離し、前記
偏波分離素子から出射する信号光のうち少なくとも一方
を受光器で受光して電気信号に変換し、前記電気信号の
うち周波数ｆ0 の成分を検出し、前記周波数ｆ0の成分
の強度が常に最小になるように前記偏波制御素子を制御
することを特徴とする。
を解決するために、光ファイバ通信における光部品や光
ファイバが有する偏波分散の影響を抑圧する方法であっ
て、周波数ｆ０で光周波数変調（ＦＭ）された信号光を
光ファイバに入射し、前記光ファイバの出射端において
前記信号光を偏波制御素子に通し、前記偏波制御素子の
出射信号光を補償すべき偏波分散量とほぼ等しい偏波分
散を持った偏波保存ファイバに通した後、前記信号光を
前記偏波保存ファイバの固有軸に対して４５゜の向きに
配置した偏波分離素子で直交する２偏波に分離し、前記
偏波分離素子から出射する信号光のうち少なくとも一方
を受光器で受光して電気信号に変換し、前記電気信号の
うち周波数ｆ0 の成分を検出し、前記周波数ｆ0の成分
の強度が常に最小になるように前記偏波制御素子を制御
することを特徴とする。
【０００８】
【作用】本発明では、偏波分散による波形劣化を抑圧す
るために、伝送路が有する偏波分散量とほぼ等しい伝搬
遅延時間差を持つ偏波保存ファイバに信号光を通し、２
つの固有軸間の伝搬遅延時間差を打ち消し合うと、受信
信号波形は劣化せず、過剰ペナルティが発生しないとい
う特徴を用いている。伝送路光ファイバの固有軸のうち
伝搬速度の速い軸をｆ１、遅い軸をｓ１とし、偏波保存
ファイバの固有軸を同様にｆ２、ｓ２とすると、伝搬時
間差を打ち消し合うためには、ｆ１とｓ２が、ｓ１とｆ
２とがそれぞれ一致する必要がある。温度変化などで伝
送路光ファイバの固有軸の向きが変動した場合にも、安
定に偏波分散補償を行うために、偏波制御素子を伝送路
光ファイバと偏波保存ファイバとの間に配置する。この
偏波制御素子を制御するための制御信号を得るために、
送信信号光を光周波数変調（ＦＭ）し、光ファイバを伝
送する。受信端で信号光を偏波分離した後、受光し、Ｆ
Ｍ成分を復調する。この動作原理を図３に示す。
るために、伝送路が有する偏波分散量とほぼ等しい伝搬
遅延時間差を持つ偏波保存ファイバに信号光を通し、２
つの固有軸間の伝搬遅延時間差を打ち消し合うと、受信
信号波形は劣化せず、過剰ペナルティが発生しないとい
う特徴を用いている。伝送路光ファイバの固有軸のうち
伝搬速度の速い軸をｆ１、遅い軸をｓ１とし、偏波保存
ファイバの固有軸を同様にｆ２、ｓ２とすると、伝搬時
間差を打ち消し合うためには、ｆ１とｓ２が、ｓ１とｆ
２とがそれぞれ一致する必要がある。温度変化などで伝
送路光ファイバの固有軸の向きが変動した場合にも、安
定に偏波分散補償を行うために、偏波制御素子を伝送路
光ファイバと偏波保存ファイバとの間に配置する。この
偏波制御素子を制御するための制御信号を得るために、
送信信号光を光周波数変調（ＦＭ）し、光ファイバを伝
送する。受信端で信号光を偏波分離した後、受光し、Ｆ
Ｍ成分を復調する。この動作原理を図３に示す。
【０００９】偏波分散を持った光ファイバに、周波数変
調された信号光（光周波数がν１とν２の間で変化）を
入射すると、入射偏波状態が固有軸（ｆ１またはｓ１）
と異なる場合、光周波数に応じて出射偏波状態が変化す
る。これは、固有軸間に伝搬遅延時間差が存在するた
め、互いに直交する２つの固有軸方向の信号光成分の位
相差が、光周波数に応じて変化するために生じる。この
信号光をさらに偏波保存ファイバに通すと、図３（ａ）
のようにｆ１とｓ２が一致している場合、偏波保存ファ
イバの出射光の偏波状態は光周波数に依らず一定とな
る。この信号光を偏波分離素子に通すと、透過光強度は
一定となり、ＦＭ成分は復調されない。また、このと
き、受信波形は劣化していない。
調された信号光（光周波数がν１とν２の間で変化）を
入射すると、入射偏波状態が固有軸（ｆ１またはｓ１）
と異なる場合、光周波数に応じて出射偏波状態が変化す
る。これは、固有軸間に伝搬遅延時間差が存在するた
め、互いに直交する２つの固有軸方向の信号光成分の位
相差が、光周波数に応じて変化するために生じる。この
信号光をさらに偏波保存ファイバに通すと、図３（ａ）
のようにｆ１とｓ２が一致している場合、偏波保存ファ
イバの出射光の偏波状態は光周波数に依らず一定とな
る。この信号光を偏波分離素子に通すと、透過光強度は
一定となり、ＦＭ成分は復調されない。また、このと
き、受信波形は劣化していない。
【００１０】一方、図３（ｂ）に示すようにｆ１とｓ２
が一致していない場合、偏波保存ファイバの出射光の偏
波状態は光周波数に応じて変化する。この信号光を偏波
分離素子に通すと、透過光強度が変化し、この結果、Ｆ
Ｍ成分を復調することができる。このとき、受信波形は
偏波分散の影響を受け、波形劣化を引き起こしている。
が一致していない場合、偏波保存ファイバの出射光の偏
波状態は光周波数に応じて変化する。この信号光を偏波
分離素子に通すと、透過光強度が変化し、この結果、Ｆ
Ｍ成分を復調することができる。このとき、受信波形は
偏波分散の影響を受け、波形劣化を引き起こしている。
【００１１】すなわち、このＦＭ復調信号の強度が常に
最小となるように、偏波保存ファイバの入射側に配置し
た偏波制御素子を制御することにより、ｆ１とｓ２を、
ｓ１とｆ２とを一致させることができる。
最小となるように、偏波保存ファイバの入射側に配置し
た偏波制御素子を制御することにより、ｆ１とｓ２を、
ｓ１とｆ２とを一致させることができる。
【００１２】また、信号光の入射偏波状態が伝送路光フ
ァイバの固有軸（ｆ１またはｓ１）と偶然一致した場合
にも、上記の偏波制御を行うことによって、伝送路光フ
ァイバからの出射信号光の偏波状態は、偏波保存ファイ
バの固有軸（ｆ２またはｓ２）の一方と一致するように
制御されるため、常に偏波分散による波形劣化を抑圧
し、安定に信号を伝送することができる。
ァイバの固有軸（ｆ１またはｓ１）と偶然一致した場合
にも、上記の偏波制御を行うことによって、伝送路光フ
ァイバからの出射信号光の偏波状態は、偏波保存ファイ
バの固有軸（ｆ２またはｓ２）の一方と一致するように
制御されるため、常に偏波分散による波形劣化を抑圧
し、安定に信号を伝送することができる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例について詳細に説明す
る。
る。
【００１４】図１は、本発明の第１の実施例を示す。第
１の実施例では、本発明を１０Ｇｂ／ｓ、光強度変調−
直接検波受信（ＩＭ−ＤＤ）方式に適用したものであ
る。半導体レーザ１はバイアス電流源７によりバイアス
電流１００ｍＡが流され、１．５５μｍでレーザ発振し
ている。このバイアス電流に、発振器５から出力される
周波数１００ｋＨｚの正弦波信号６を重畳することによ
り、半導体レーザ１から出力される信号光２を光周波数
変調（ＦＭ）する。ここで光周波数偏移量が１０ＧＨｚ
となるように、正弦波信号６の振幅は調整してある。こ
の周波数変調された信号光２を強度変調器３に入射し、
伝送する１０Ｇｂ／ｓのデータ信号４に応じた強度変調
を行う。この信号光２を、長さ１００ｋｍの１．５５μ
ｍゼロ分散光ファイバ８に入射する。この光ファイバ８
は製造上の精度の問題からコアが真円からずれているた
め、５０ｐｓの偏波分散（または固有軸間の伝搬遅延時
間差）を持っている。光ファイバ８の出力を偏波制御素
子９に通した後、偏波保存ファイバ１０に入射する。
１の実施例では、本発明を１０Ｇｂ／ｓ、光強度変調−
直接検波受信（ＩＭ−ＤＤ）方式に適用したものであ
る。半導体レーザ１はバイアス電流源７によりバイアス
電流１００ｍＡが流され、１．５５μｍでレーザ発振し
ている。このバイアス電流に、発振器５から出力される
周波数１００ｋＨｚの正弦波信号６を重畳することによ
り、半導体レーザ１から出力される信号光２を光周波数
変調（ＦＭ）する。ここで光周波数偏移量が１０ＧＨｚ
となるように、正弦波信号６の振幅は調整してある。こ
の周波数変調された信号光２を強度変調器３に入射し、
伝送する１０Ｇｂ／ｓのデータ信号４に応じた強度変調
を行う。この信号光２を、長さ１００ｋｍの１．５５μ
ｍゼロ分散光ファイバ８に入射する。この光ファイバ８
は製造上の精度の問題からコアが真円からずれているた
め、５０ｐｓの偏波分散（または固有軸間の伝搬遅延時
間差）を持っている。光ファイバ８の出力を偏波制御素
子９に通した後、偏波保存ファイバ１０に入射する。
【００１５】偏波制御素子９は、光ファイバに側圧を加
えることによって偏波状態を変化させるファイバスクイ
ーザ型偏波制御素子である。また、この偏波制御素子は
５つのスクイーザから構成されており、任意の入射偏波
を任意の出射偏波に変換することができると共に、偏波
の無限追尾動作が可能である（ジャーナル・オブ・ライ
トウェーブ・テクノロジーの第９巻１０号１２１７−１
２２４頁参照、Ｈ．Ｓｈｉｍｉｚｕ ｅｔ ａｌ．，”
Ｈｉｇｈｌｙ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｓｑ
ｕｅｅｚｅｒ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒ
ｏｌｌｅｒ”，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａ
ｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｖｏｌ．９， Ｎｏ．
１０， ｐｐ．１２１７−１２２４， １９９１）。
偏波保存ファイバ１０は固有軸間の伝搬遅延時間差が、
伝送する光ファイバ８の偏波分散量５０ｐｓと等しくな
るように、３３．３ｍの長さに調整してある。
えることによって偏波状態を変化させるファイバスクイ
ーザ型偏波制御素子である。また、この偏波制御素子は
５つのスクイーザから構成されており、任意の入射偏波
を任意の出射偏波に変換することができると共に、偏波
の無限追尾動作が可能である（ジャーナル・オブ・ライ
トウェーブ・テクノロジーの第９巻１０号１２１７−１
２２４頁参照、Ｈ．Ｓｈｉｍｉｚｕ ｅｔ ａｌ．，”
Ｈｉｇｈｌｙ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｓｑ
ｕｅｅｚｅｒ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒ
ｏｌｌｅｒ”，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａ
ｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｖｏｌ．９， Ｎｏ．
１０， ｐｐ．１２１７−１２２４， １９９１）。
偏波保存ファイバ１０は固有軸間の伝搬遅延時間差が、
伝送する光ファイバ８の偏波分散量５０ｐｓと等しくな
るように、３３．３ｍの長さに調整してある。
【００１６】偏波保存ファイバ１０の出射端において、
信号光２を光分岐器（光ファイバカプラ）１１で２つに
分岐し、一方を光受信器１２で受信し、１０Ｇｂ／ｓの
データ信号４を得る。また、光分岐器１１で分岐した信
号光２の他方を、偏波保存ファイバ１０の固有軸に対し
て、光学軸が４５゜傾くように配置した偏波分離素子１
３で互いに直交する２つの偏波状態に分離する。この分
離した信号光２を、デュアルｐｉｎフォトダイオード１
４と増幅器１５で構成されたバランス型光受信器の２つ
の受光部にそれぞれ入射し、電気信号に変換する。増幅
器１５の出力を、１００ｋＨｚを通過させるバンドパス
フィルタ１６に入力し、復調された正弦波信号６の成分
だけを抽出する。このバンドパスフィルタ１６の出力を
強度検出器１７に入力し、正弦波信号６の強度を検出す
る。この正弦波信号６の強度が常に最小となるように、
制御器１９で偏波制御素子９を制御する。制御器１９は
マイクロプロセッサを内蔵しており、常に最小になるよ
うにするための制御には、偏波状態をわずかにふって摂
動を加え最小（または最大）値を探す、山登り法を用い
た。
信号光２を光分岐器（光ファイバカプラ）１１で２つに
分岐し、一方を光受信器１２で受信し、１０Ｇｂ／ｓの
データ信号４を得る。また、光分岐器１１で分岐した信
号光２の他方を、偏波保存ファイバ１０の固有軸に対し
て、光学軸が４５゜傾くように配置した偏波分離素子１
３で互いに直交する２つの偏波状態に分離する。この分
離した信号光２を、デュアルｐｉｎフォトダイオード１
４と増幅器１５で構成されたバランス型光受信器の２つ
の受光部にそれぞれ入射し、電気信号に変換する。増幅
器１５の出力を、１００ｋＨｚを通過させるバンドパス
フィルタ１６に入力し、復調された正弦波信号６の成分
だけを抽出する。このバンドパスフィルタ１６の出力を
強度検出器１７に入力し、正弦波信号６の強度を検出す
る。この正弦波信号６の強度が常に最小となるように、
制御器１９で偏波制御素子９を制御する。制御器１９は
マイクロプロセッサを内蔵しており、常に最小になるよ
うにするための制御には、偏波状態をわずかにふって摂
動を加え最小（または最大）値を探す、山登り法を用い
た。
【００１７】また、制御器１９と偏波制御素子９は同じ
地点に設置していることから、制御信号２０の伝播遅延
時間は無視できる。このため、制御器１９の応答速度
は、偏波制御素子９の最大応答速度である０．１ｍｓに
設定した。この応答速度は、通常、伝送路の温度変化や
振動で生じる偏波変動の速度（１００Ｈｚ、１０ｍｓ程
度）よりは十分速いので、長時間にわたり安定に動作し
た。
地点に設置していることから、制御信号２０の伝播遅延
時間は無視できる。このため、制御器１９の応答速度
は、偏波制御素子９の最大応答速度である０．１ｍｓに
設定した。この応答速度は、通常、伝送路の温度変化や
振動で生じる偏波変動の速度（１００Ｈｚ、１０ｍｓ程
度）よりは十分速いので、長時間にわたり安定に動作し
た。
【００１８】この偏波制御を行うことによって、偏波分
散によって劣化していた１０Ｇｂ／ｓの信号波形を大幅
に改善することができた。このときの受信感度を測定し
た結果、制御を行わない場合、光ファイバ伝送前の受信
感度に対して偏波分散により１０ｄＢの感度劣化が発生
したが、本発明の偏波分散補償の制御を行った場合、感
度劣化は観測されなかった。これにより、本発明の有効
性が確認された。
散によって劣化していた１０Ｇｂ／ｓの信号波形を大幅
に改善することができた。このときの受信感度を測定し
た結果、制御を行わない場合、光ファイバ伝送前の受信
感度に対して偏波分散により１０ｄＢの感度劣化が発生
したが、本発明の偏波分散補償の制御を行った場合、感
度劣化は観測されなかった。これにより、本発明の有効
性が確認された。
【００１９】図２は、本発明の第２の実施例を示す。第
２の実施例では、本発明を光増幅器を用いた光増幅中継
伝送システムに適用したものである。また、伝送路の偏
波依存性損失と偏波ホールバーニングの影響を抑圧する
ために、送信器において偏波保存ファイバを用いた偏波
変調も同時に適用したものである。
２の実施例では、本発明を光増幅器を用いた光増幅中継
伝送システムに適用したものである。また、伝送路の偏
波依存性損失と偏波ホールバーニングの影響を抑圧する
ために、送信器において偏波保存ファイバを用いた偏波
変調も同時に適用したものである。
【００２０】１００ｋＨｚの正弦波信号６で光周波数変
調すると同時に、１０Ｇｂ／ｓのデータ信号４で強度変
調した信号光２を、第１の偏波保存ファイバ２１に入射
する。ここで、信号光２の入射偏波状態が第１の偏波保
存ファイバ２１の固有軸に対して４５゜となるように調
整しておく。また、光周波数偏移量は５ＧＨｚ、第１の
偏波保存ファイバ２１の長さは６６．６ｍ（伝搬遅延時
間差１００ｐｓに相当）に設定することによって、第１
の偏波保存ファイバ２１から出射する信号光の偏波は、
正弦波信号６に応じて、直交する２つの偏波間を変動す
る。この偏波変調が施された信号光２を、エリビュウム
添加ファイバ光増幅器２２と１．５５μｍゼロ分散光フ
ァイバ８で構成された伝送路に入射する。ただし、各区
間の光ファイバ８の長さは５０ｋｍに設定し、１９段の
光増幅中継により総光ファイバ長１０００ｋｍの伝送を
行った。１０００ｋｍ全長での偏波分散は、第１の偏波
保存ファイバ２１、光ファイバ８および光増幅器２２の
偏波分散の蓄積により、全体で約１５０ｐｓであった。
この値は、温度変化などによる伝送路ファイバ８の固有
軸の変動で多少変化するが、ほとんどが第１の偏波保存
ファイバ２１で発生していると考えられる。
調すると同時に、１０Ｇｂ／ｓのデータ信号４で強度変
調した信号光２を、第１の偏波保存ファイバ２１に入射
する。ここで、信号光２の入射偏波状態が第１の偏波保
存ファイバ２１の固有軸に対して４５゜となるように調
整しておく。また、光周波数偏移量は５ＧＨｚ、第１の
偏波保存ファイバ２１の長さは６６．６ｍ（伝搬遅延時
間差１００ｐｓに相当）に設定することによって、第１
の偏波保存ファイバ２１から出射する信号光の偏波は、
正弦波信号６に応じて、直交する２つの偏波間を変動す
る。この偏波変調が施された信号光２を、エリビュウム
添加ファイバ光増幅器２２と１．５５μｍゼロ分散光フ
ァイバ８で構成された伝送路に入射する。ただし、各区
間の光ファイバ８の長さは５０ｋｍに設定し、１９段の
光増幅中継により総光ファイバ長１０００ｋｍの伝送を
行った。１０００ｋｍ全長での偏波分散は、第１の偏波
保存ファイバ２１、光ファイバ８および光増幅器２２の
偏波分散の蓄積により、全体で約１５０ｐｓであった。
この値は、温度変化などによる伝送路ファイバ８の固有
軸の変動で多少変化するが、ほとんどが第１の偏波保存
ファイバ２１で発生していると考えられる。
【００２１】受信側において、第１の実施例と同様に、
信号光２は偏波制御素子９に通し、第２の偏波保存ファ
イバ１０に通す。ここで第２の偏波保存ファイバ１０の
長さは１００ｍ（伝搬遅延時間差１５０ｐｓに相当）に
設定した。第２の偏波保存ファイバ１０から出射する信
号光２を２分岐し、一方を光受信器１２に、他方をＦＭ
復調部へ入射する。復調されたＦＭ成分の強度が常に最
小となるように制御器１９で偏波制御素子９を制御す
る。
信号光２は偏波制御素子９に通し、第２の偏波保存ファ
イバ１０に通す。ここで第２の偏波保存ファイバ１０の
長さは１００ｍ（伝搬遅延時間差１５０ｐｓに相当）に
設定した。第２の偏波保存ファイバ１０から出射する信
号光２を２分岐し、一方を光受信器１２に、他方をＦＭ
復調部へ入射する。復調されたＦＭ成分の強度が常に最
小となるように制御器１９で偏波制御素子９を制御す
る。
【００２２】この結果、制御していない場合、偏波状態
によっては全く受信不可能の状態が存在したが、本発明
の偏波分散補償の制御を行うことによって、感度劣化な
く伝送することができた。また、制御信号２０の伝播遅
延時間は無視できるので、伝送路の温度変化や振動のよ
うな外乱で生じる偏波変動に対しても十分追随すること
ができ、長時間にわたり安定に動作した。これにより、
本発明の有効性が確認された。
によっては全く受信不可能の状態が存在したが、本発明
の偏波分散補償の制御を行うことによって、感度劣化な
く伝送することができた。また、制御信号２０の伝播遅
延時間は無視できるので、伝送路の温度変化や振動のよ
うな外乱で生じる偏波変動に対しても十分追随すること
ができ、長時間にわたり安定に動作した。これにより、
本発明の有効性が確認された。
【００２３】以上のように、本発明では、外乱に依存せ
ずに偏波分散による波形劣化を抑圧することができる。
ずに偏波分散による波形劣化を抑圧することができる。
【００２４】以上、本発明の実施例を２つ説明したが、
本発明はこれら実施例に限定されるものではなく、本発
明の範囲内で種々の変形、変更が可能なことはもちろん
である。例えば、偏波制御素子９としてファイバスクイ
ーザ型の偏波制御素子を用いたが、ニオブ酸リチウムな
どで作った導波路型偏波制御素子、波長板回転型偏波制
御素子、液晶を用いた偏波制御素子など、他のいかなる
種類の偏波制御素子の使用も可能である。
本発明はこれら実施例に限定されるものではなく、本発
明の範囲内で種々の変形、変更が可能なことはもちろん
である。例えば、偏波制御素子９としてファイバスクイ
ーザ型の偏波制御素子を用いたが、ニオブ酸リチウムな
どで作った導波路型偏波制御素子、波長板回転型偏波制
御素子、液晶を用いた偏波制御素子など、他のいかなる
種類の偏波制御素子の使用も可能である。
【００２５】また、データの変復調方式として強度変調
−直接検波受信（ＩＭ−ＤＤ）方式を用いたが、変復調
方式として周波数シフトキーイング（ＦＳＫ）方式や副
搬送波（サブキャリア）方式なども適用することができ
る。ＦＳＫ方式の場合、正弦波信号６を用いずに、デー
タ信号４で兼用することも可能である。また、受信方式
として光ヘテロダイン・ホモダイン受信の適用も可能で
ある。
−直接検波受信（ＩＭ−ＤＤ）方式を用いたが、変復調
方式として周波数シフトキーイング（ＦＳＫ）方式や副
搬送波（サブキャリア）方式なども適用することができ
る。ＦＳＫ方式の場合、正弦波信号６を用いずに、デー
タ信号４で兼用することも可能である。また、受信方式
として光ヘテロダイン・ホモダイン受信の適用も可能で
ある。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
受信側だけで偏波分散の補償を行うことにより、制御信
号の伝搬遅延による制御応答速度の制限を受けることな
く、偏波分散による波形劣化を抑圧することができる。
また、偏波分散の発生場所に依らずに全体の偏波分散を
打ち消すことができる。
受信側だけで偏波分散の補償を行うことにより、制御信
号の伝搬遅延による制御応答速度の制限を受けることな
く、偏波分散による波形劣化を抑圧することができる。
また、偏波分散の発生場所に依らずに全体の偏波分散を
打ち消すことができる。
【図１】第１の実施例の構成図である。
【図２】第２の実施例の構成図である。
【図３】本発明の動作原理の説明図である。
１ 半導体レーザ ２ 信号光 ３ 強度変調器 ４ データ信号 ５ 発振器 ６ 正弦波信号 ７ バイアス電流源 ８ 光ファイバ ９ 偏波制御素子 １０，２１ 偏波保存ファイバ １１ 光分岐器 １２ 光受信器 １３ 偏波分離素子 １４ デュアルｐｉｎフォトダイオード １５ 増幅器 １６ バンドパスフィルタ １７ 強度検出器 １８ 強度信号 １９ 制御器 ２０ 制御信号 ２２ 光増幅器
Claims (3)
- 【請求項１】光ファイバ通信における光部品や光ファイ
バが有する偏波分散の影響を抑圧する方法であって、周
波数ｆ０で光周波数変調（ＦＭ）された信号光を光ファ
イバに入射し、前記光ファイバの出射端において前記信
号光を偏波制御素子に通し、前記偏波制御素子の出射信
号光を補償すべき偏波分散量とほぼ等しい偏波分散を持
った偏波保存ファイバに通した後、前記信号光を前記偏
波保存ファイバの固有軸に対して４５゜の向きに配置し
た偏波分離素子で直交する２偏波に分離し、前記偏波分
離素子から出射する信号光のうち少なくとも一方を受光
器で受光して電気信号に変換し、前記電気信号のうち周
波数ｆ０の成分を検出し、前記周波数ｆ０の成分の強度
が常に最小になるように前記偏波制御素子を制御するこ
とを特徴とする偏波分散補償方法。 - 【請求項２】光ファイバ通信における光部品や光ファイ
バが有する偏波分散の影響を抑圧する方法であって、周
波数ｆ０で光周波数変調（ＦＭ）された信号光を光ファ
イバに入射し、前記光ファイバの出射端において前記信
号光を偏波制御素子に通し、前記偏波制御素子の出射信
号光を補償すべき偏波分散量とほぼ等しい偏波分散を持
った偏波保存ファイバに通した後、この信号光を分岐
し、分岐された信号光の一つを光受信器によりデータ信
号として取り出し、前記分岐された信号光の他の一つを
前記偏波保存ファイバの固有軸に対して４５゜の向きに
配置した偏波分離素子で直交する２偏波に分離し、前記
偏波分離素子から出射する信号光のうち少なくとも一方
を受光器で受光して電気信号に変換し、前記電気信号の
うち周波数ｆ０の成分を検出し、前記周波数ｆ０の成分
の強度が常に最小になるように前記偏波制御素子を制御
することを特徴とする偏波分散補償方法。 - 【請求項３】周波数ｆ０で光周波数変調（ＦＭ）された
信号光を光ファイバに入射する送信側において、その信
号光の入射偏波状態が偏波保存ファイバの固有軸に対し
て４５度となるようにして偏波保存ファイバに入射し、
その後光ファイバに入射することを特徴とする請求項２
または請求項３のいずれかに記載の偏波分散補償方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5320643A JP2739813B2 (ja) | 1993-12-20 | 1993-12-20 | 偏波分散補償方法 |
| US08/357,866 US5473457A (en) | 1993-12-20 | 1994-12-16 | Method and apparatus for compensating dispersion of polarization |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5320643A JP2739813B2 (ja) | 1993-12-20 | 1993-12-20 | 偏波分散補償方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07177088A JPH07177088A (ja) | 1995-07-14 |
| JP2739813B2 true JP2739813B2 (ja) | 1998-04-15 |
Family
ID=18123704
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5320643A Expired - Lifetime JP2739813B2 (ja) | 1993-12-20 | 1993-12-20 | 偏波分散補償方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5473457A (ja) |
| JP (1) | JP2739813B2 (ja) |
Families Citing this family (79)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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