JP4868995B2 - 偏波直交多重信号光再生装置及び偏波直交多重信号光再生方法 - Google Patents

Description

本発明は、伝送する際に劣化した偏波直交多重信号及び偏波直交多重信号光再生方法を再生する偏波直交多重信号光再生装置に関する。

一般に、光ファイバなどを介して伝送される光信号は、長距離伝送の際、波形劣化が生じるため光信号を中継し再生する必要があり、このため、光再生装置として、等化増幅機能と波形整形機能を備えた２Ｒ再生装置や、さらにリタイミング/識別再生機能を備えた３Ｒ再生装置が開発されている。更に、チャネルあたりの伝送速度が高速になるに従い、光信号を光のまま信号処理を行う光２Ｒ再生装置、光３Ｒ再生が開発されている（特許文献１参照）。この光３Ｒ再生装置は、図９に示すように、入力された光信号から分離光信号を分離し、分離光信号をクロックパルス抽出部に入力してクロックパルス信号を生成し、このクロックパルス信号と光信号を光信号再生部２１に入力して光信号を再生するように構成されている。

一方、従来より、偏波直交多重信号の研究が行なわれており、この偏波直交多重信号は、１bitごと偏波状態が直交しているため、高速であっても干渉が生じ難く、伝送特性を向上することが可能である。
特開２００１−２４９３７１

しかしながら、一般的に光信号処理を行うためのクロックパルス抽出部や光信号光再生部は、入力される偏波の角度などの偏波状態によって良好な動作が得られないという偏波依存性を有する。一方で、光伝搬媒体である光ファイバ中を偏波直交多重信号が伝搬すると、一般的に光ファイバの周囲環境である圧力、振動、温度変化が加わることにより、光信号の偏波状態が回転するなど著しく変動する。このため、偏波直交多重信号について光信号処理によるクロックパルスの抽出などを行なう場合、一般的な光信号処理によるクロックパルス抽出部などによっては、良好な動作が得られないという問題がある。
そこで、本発明は、偏波直交多重信号であっても、光信号処理により良好な動作を得ることが可能な偏波直交多重信号光再生装置及び偏波直交多重信号光再生方法を提供することを目的とする。

以上の目的を達成するため、本発明は、入力された偏波直交多重信号から分離光信号を分離する光信号分離手段と、該分離光信号からクロックパルスを抽出するクロックパルス抽出手段と、前記偏波直交多重信号を前記クロックパルス抽出手段によって抽出されたクロックパルスに同期させて光再生信号を得る光信号再生手段と、を備えた偏波直交多重信号光再生装置であって、前記偏波直交多重信号の直交する偏波をその進行方向を軸とする所定の角度で固定させた偏波状態で、前記偏波直交多重信号を出力する偏波制御手段をさらに備え、前記クロックパルス抽出手段には、前記偏波制御手段から出力された後の偏波直交多重信号が入力されることを特徴とする。

以上のように、本発明に係る偏波直交多重信号光再生装置によれば、少なくともクロックパルス抽出手段に入力する光信号を偏波制御手段によって進行方向を軸とする所定の角度に固定させた偏波状態に制御することにより、偏波状態の変動をなくすことができるので、少なくともクロックパルス抽出手段の偏波依存性が補償されて、良好なクロックパルスを抽出することができる。

本発明に係る偏波直交多重信号光再生装置において、前記偏波制御手段は、前記偏波直交多重信号の直交する偏波が前記偏波直交多重信号の進行方向に対する水平方向及び垂直方向に位置する偏波状態に前記偏波直交多重信号を調整した後に、前記進行方向を軸として前記偏波直交多重信号を回転させて前記水平方向に対して４５°／１３５°の偏波状態とすることが好ましい。このように水平方向及び垂直方向に位置する偏波状態は、本発明により、他の偏波状態から必ず水平方向及び垂直方法に制御でき、直線偏波状態に調整された光信号を水平方向に対して４５°／１３５°とすることによりクロック抽出手段に最適な偏波状態で入力することができる。

また、本発明に係る偏波直交多重信号光再生装置において、前記偏波制御手段は、前記光信号分離手段によって分離された分離光信号を前記所定の角度で固定された偏波状態で出力しても良く、この場合、出力した分離光信号を前記クロックパルス抽出手段に入力させても良い。

さらに、前記偏波制御手段は、前記光信号分離手段によって分離される前の前記偏波直交多重信号を前記所定の角度で固定された偏波状態で出力しても良く、この場合、出力した分離光信号を前記光信号分離手段に入力させても良い。このように構成することによって、偏波状態を制御した後に偏波直交多重信号を光信号再生手段に入力することができるので、光信号光再生手段についても偏波依存性が補償されて、良好な光信号光再生の動作を確保することができる。

またさらに、前記光信号分離手段は、前記光信号再生手段によって処理された光信号から分離光信号を分離しても良く、この場合、分離した光信号は、分離光信号を前記クロックパルス抽出手段に入力させても良い。このように光信号光再生手段によって処理された光信号をフィードバックすることによりクロックパルスが抽出されるため、より精度のよいクロックパルスを得ることができる。

さらに、本発明に係る偏波直交多重信号光再生装置は、前記光信号分離手段に入力される前に光信号の波形整形を行う光波形整形装置を備えても良く、前記光再生手段から出力された光信号の波形整形を行う光波形整形装置を更に備えても良い。前記クロックパルス抽出手段は、電気信号によって処理されていることが好ましい。

また、本発明は、上記目的を達成するために、入力された偏波直交多重信号から分離光信号に分離する光信号分離工程と、該分離光信号からクロックパルスを抽出するクロックパルス抽出工程と、前記偏波直交多重信号を前記クロックパルス抽出手段によって抽出されたクロックパルスに同期させて光再生信号を得る光信号再生工程と、を備えた偏波直交多重信号光再生方法であって、前記偏波直交多重信号の直交する偏波をその進行方向を軸とする所定の角度で固定させた偏波状態で、前記偏波直交多重信号を出力する偏波制御工程をさらに備え、前記クロックパルス抽出工程には、前記偏波制御工程から出力された後の偏波直交多重信号が入力されることを特徴とする。

本発明に係る偏波直交多重信号光再生方法において、前記偏波制御工程は、前記偏波制御工程は、前記偏波直交多重信号の直交する偏波が前記偏波直交多重信号の進行方向に対する水平方向及び垂直方向に位置する偏波状態に前記偏波直交多重信号を調整した後に、前記進行方向を軸として前記偏波直交多重信号を回転させて前記水平方向に対して４５°／１３５°の偏波状態とすることが好ましい。また、前記偏波制御工程は、前記光信号分離工程によって分離された分離光信号を前記所定の角度で固定された偏波状態で出力しても良く、また、前記偏波制御工程は、前記光信号分離工程によって分離される前の前記偏波直交多重信号を前記所定の角度で固定された偏波状態で出力しても良い。さらに、前記光信号分離工程は、前記光信号再生工程によって処理された光信号から分離光信号を分離しても良い。

以上のように本発明によれば、偏波直交多重信号であっても、良好な動作を得ることが可能な偏波直交多重信号光再生装置を提供することができる。

次に、本発明に係る偏波直交多重信号光再生装置の第１の実施例について図面に基づいて説明する。図１は、第１の実施例に係る偏波直交多重信号光再生装置のブロック図である。第１の実施例に係る偏波直交多重信号光再生装置は、光信号を入力しその光信号から分離光信号を分離する光信号分離部１と、光信号分離部１から分離光信号を入力して偏波状態を制御して出力する偏波制御部２と、偏波制御部２で制御された分離光信号を入力しこの分離光信号からクロックパルスを抽出するクロックパルス抽出部３と、一方に光信号分離部１から光信号を入力し他方にクロックパルス抽出部３からクロックパルスを入力して、光信号をクロックパルスに同期させて再生した光信号を出力する光信号光再生部４とを備えている。

光信号分離部１は、光カプラなどを備え、一方から入力した光信号を任意の比率に従って分離光信号を偏波直交多重信号の状態で分離するよう構成されている。ここで、光信号分離手段１に入力される光信号の偏波状態や分離された分離光信号の偏波状態は、進行方向を軸として回転するなど変動しており、例えば、図２（ａ）に示すように、直交偏波信号の水平方向及び垂直方向に位置する０°／９０°の偏波状態がｘ度回転した偏波状態で入力される。

偏波制御部２は、偏波状態を調整する偏波コントローラ５と、偏波コントローラ５から出力された一部の光信号を入力し垂直成分と水平成分とに分離する偏波ビームスプリッタ６と、この垂直成分と水平成分のいずれかのクロック強度をモニタしてクロック強度が最大となるよう制御値を偏波コントローラ５に出力し、図２（ｂ）に示すように、一方の偏波が進行方向を軸とする水平方向及び垂直成分に位置する０°／９０°の偏波状態に分離光信号を動的制御するクロックモニタ７と、クロックモニタ７で制御された０°／９０°の偏波状態の偏波を入力してλ／２波長板を用いて偏光軸を４５°回転させて、図２（ｃ）に示すように、偏波それぞれが前記水平方向に対して４５°と１３５°とする４５°／１３５°の偏波状態に回転制御するλ／２回転子８と、を備えている。０°／９０°の偏波状態の場合、クロックモニタ７のモニタの値が最大値となるので、０°／９０°からずれた状態に比して偏波状態を確実に制御することができるとともに偏波ビームスプリッタ６から安定して出力することができる。また、４５°／１３５°の偏波状態に調整することにより、後述する半導体モード同期レーザ１１に最適な偏波状態で入力することができる。

クロックパルス抽出部３は、入力された光信号の強度を減衰させ、半導体モード同期レーザへの最適な光入力レベルとなるように動的に調整する光可変減衰器９と、入出力端子を３つ有し第１の端子から入力された光信号を第２の端子に出力し、第２の端子から入力された光信号を第３の端子に出力するサーキュレータ１０と、発振信号の周波数に近い光信号を注入するとこれと同じ周波数のクロックパルスを出力する注入同期現象を用いた半導体モード同期レーザ（ＭＬＬＤ）１１と、を備えている。

光信号光再生部４は、入力された光信号を電気信号に変換する光受信機１２と、入力された電気信号のクロック周波数のみを増幅するクロックアンプ１３と、入力された電気信号のクロック信号のみを通過させるクロックバンドパスフィルタ（クロックＢＰＦ）１４と、一方から入力された光信号を他方から入力された変調信号に応じて位相、振幅などを変化させて出力する光変調器１５と、を備えている。

第１の実施例に係る偏波直交多重信号光再生装置には、さらに入力された光信号を増幅して出力する光アンプ１６が入口に設置され、再生された光信号を入力して信号を増幅して外部に出力する光アンプ１８が出力端直前に設置されている。また、光信号分離部１と光変調器１５との間には、入力された光信号に遅延時間を与えることによってタイミングを計り出力を行う光ディレイライン１７が設置されている。ここで、光変調器１５は、電界吸収型変調器やＬｉＮｂＯ３変調器によって構成することができる。

次に、第１の実施例に係る偏波直交多重信号光再生装置の動作について説明する。伝送により劣化及び減衰した偏波直交多重信号が光アンプ１６に入力されると、光アンプ１６は、それを増幅し、光信号分離部１は、偏波直交多重信号から分離光信号を分離する。分離された分離光信号が偏波制御部２に入力されると、クロックモニタ７は、偏波コントローラ５を動的に制御して分離光信号を０°／９０°の状態（図２の（ｂ））に調整した後、λ／２回転子８を制御して分離光信号を４５°／１３５°の偏波状態（図２の（ｃ））に制御して出力する。

４５°／１３５°の偏波状態に制御された分離光信号は、クロックパルス抽出部３に入力され、光可変減衰器９は、一定の光信号レベルとなるように強度を調整した後、ＭＬＬＤ１１に注入し分離光信号と同一周期を有するクロックパルスを発生する。

次に、クロックパルス抽出部３によって抽出されたクロックパルスが光信号再生部４に入力されると、光受信器１２は、光信号であるクロックパルスを電気信号に変換し、その後、クロックアンプ１３は、クロックパルス付近のみ電気信号を増幅し、更に、クロックＢＰＦ１４は、クロックパルス以外の電気信号ノイズをフィルタリングによって除去することによって波形整形を行う。

最後に、このように生成されたクロックパルスが変調信号として一方に入力され、他方に出力信号が最も安定するように遅延時間が与えられた偏波直交多重信号を光ディレイライン１７から入力されると、光変調器１５は、偏波直交多重信号を変調信号であるクロックパルスに同期させて光信号を生成する。更に、アンプ１８は、この光信号を増幅して再生された光信号を出力する。

このように第１の実施例に係る偏波直交多重信号光再生装置によれば、偏波コントローラ５によって０°／９０°に偏波状態を動的制御した後、λ／２回転子８によって４５°／１３５°に回転させ、半導体モード同期レーザ１１に入力するのに最適な偏波状態に制御することができる。また、光ファイバ中の光の偏波状態は光ファイバの外部環境の温度等によって常に変化するが、クロックモニタ７によって制御ループを構成し常に最適な偏波状態に制御することができる。更に、クロックパルス抽出部３においてクロックを抽出する工程をすべて光信号処理で行うことにより信号処理の高速化を実現し、光信号再生部４においてクロックアンプ１３やクロックＢＰＦ１４を用いて波形整形する工程を電気信号処理で行うことで、ＮＯＬＭ等を用いた際の複雑な偏波制御を行わずに波形整形を行うことができる。

次に、本発明に係る偏波直交多重信号光再生装置の第２の実施例について図３に基づいて説明する。第２の実施例に係る偏波直交多重信号光再生装置において、光信号分離部１、偏波制御部２、クロックパルス抽出部３及び光信号光再生部４は、図３に示すように、入力された光信号を偏波制御部２によって４５°／１３５°の偏波状態に調整した後、光信号分離部１によって分離光信号を分離するように配置されている。ここで、光変調器１５は、入力された光信号の偏波状態に出力信号の状態が依存する偏波依存性を有することが多いが、このように入力した光信号を偏波制御部２によって偏波状態を制御した後に光変調器１５に入力することにより、光変調器１５における信号の偏波依存性を補償することができる。

更に、本発明に係る偏波直交多重信号光再生装置の第３の実施例について図４に基づいて説明する。第３の実施例に係る偏波直交多重信号光再生装置において、光信号分離部１、偏波制御部２、クロックパルス抽出部３及び光信号再生部４は、図４に示すように、偏波制御部２によって４５°／１３５°の偏波状態に制御された偏波直交多重信号が光信号再生部４に入力され、光信号再生部４から出力された偏波直交多重信号が光信号分離部１によって分離されてクロックパルス抽出部３に入力され、光信号再生部４は、そのクロックパルス抽出部３によって抽出されたクロックパルスに同期させて光再生を行なうように配置されている。このような第３の実施例に係る偏波直交多重信号光再生装置において、偏波制御部２は、入力された偏波直交多重信号を４５°／１３５°の偏波状態に調整して光変調器１５に出力し、光変調器１５は、入力された光信号を変調信号であるクロックパルスに同期させて再生光信号を生成する。このクロックパルスは、光変調器１５から出力された再生光信号の一部を光ディレイライン１７やクロックパルス抽出部３に入力することで生成された信号である。このように、光信号再生部４によって波形整形された光信号をフィードバックすることによりクロックパルスが抽出されるため、より特性のよいクロックパルスを得ることができる。

また、図５乃至８に示すように、光信号再生処理の前後に光波形整形装置１９を設置することにより、光３Ｒ再生機能全体として、機能を向上させることができ、更に特性のよい光再生を実現することができる。

本発明の第１の実施例に係る偏波直交多重信号光再生装置のブロック図である。 偏波直交多重信号光再生装置における偏波状態を示す偏波の斜視図及び偏角を示す図である。 第２の実施例に係る偏波直交多重信号光再生装置のブロック図である。 第３の実施例に係る偏波直交多重信号光再生装置のブロック図である。 他の実施例に係る偏波直交多重信号光再生装置のブロック図である。 他の実施例に係る偏波直交多重信号光再生装置のブロック図である。 他の実施例に係る偏波直交多重信号光再生装置のブロック図である。 他の実施例に係る偏波直交多重信号光再生装置のブロック図である。 従来の実施例に係る光再生装置のブロック図である。

符号の説明

１…光信号分離部、２…偏波制御部、３…クロックパルス抽出部、４…光信号再生部、５…偏波コントローラ、６…偏波ビームスプリッタ、７…クロックモニタ、８…λ／２回転子、９…光可変減衰器、１０…サーキュレータ、１１…ＭＬＬＤ、１２…光受信器、１３…クロックアンプ、１４…クロックＢＰＦ、１５…光変調器、１６，１８…光アンプ、１７…光ディレイライン、１９…光波形整形装置。

Claims (8)

1. 入力された偏波直交多重信号から分離光信号を分離する光信号分離手段と、
   該分離光信号からクロックパルスを抽出するクロックパルス抽出手段と、
   前記偏波直交多重信号を前記クロックパルス抽出手段によって抽出されたクロックパルスに同期させて光信号を生成する光変調器を有し、該光変調器により生成した光信号を増幅して光再生信号を得る光信号再生手段と、を備えた偏波直交多重信号光再生装置であって、
   前記偏波直交多重信号の直交する偏波をその進行方向を軸とする所定の角度で固定させた偏波状態で、前記偏波直交多重信号を出力する偏波制御手段をさらに備え、
   前記クロックパルス抽出手段は、注入同期現象を用いた半導体モード同期レーザを有しており、前記偏波制御手段から出力された後の偏波直交多重信号が入力されると、前記分離光信号と同一周期を有するクロックパルスを発生し、
   前記偏波制御手段は、前記光信号分離手段によって分離された分離光信号を前記所定の角度で固定された偏波状態で出力する
   ことを特徴とする偏波直交多重信号光再生装置。
2. 入力された偏波直交多重信号をクロックパルスに同期させて光信号を生成する光変調器を有し、該光変調器により生成した光信号を増幅して光再生信号を得る光信号再生手段と、
   該光信号再生手段によって処理された光信号である前記偏波直交多重信号から分離光信号を分離する光信号分離手段と、
   該分離光信号から前記クロックパルスを抽出して前記光信号再生手段に入力するクロックパルス抽出手段と、を備えた偏波直交多重信号光再生装置であって、
   前記偏波直交多重信号の直交する偏波をその進行方向を軸とする所定の角度で固定させた偏波状態で、前記偏波直交多重信号を出力する偏波制御手段をさらに備え、
   前記クロックパルス抽出手段は、注入同期現象を用いた半導体モード同期レーザを有しており、前記偏波直交多重信号が入力されると、前記分離光信号と同一周期を有するクロックパルスを発生し、
   前記偏波制御手段は、前記光信号分離手段によって分離された分離光信号を前記所定の角度で固定された偏波状態で出力する
   ことを特徴とする偏波直交多重信号光再生装置。
3. 前記偏波制御手段は、前記偏波直交多重信号の直交する偏波が前記偏波直交多重信号の進行方向に対する水平方向及び垂直方向に位置する偏波状態に前記偏波直交多重信号を調整した後に、前記進行方向を軸として前記偏波直交多重信号を回転させて前記水平方向に対して４５°／１３５°の偏波状態とすることを特徴とする請求項１又は２記載の偏波直交多重信号光再生装置。
4. 前記光信号分離手段に入力される前に光信号の波形整形を行う光波形整形装置を備えたことを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の偏波直交多重信号光再生装置。
5. 前記光再生手段から出力された光信号の波形整形を行う光波形整形装置を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載の偏波直交多重信号光再生装置。
6. 入力された偏波直交多重信号から分離光信号に分離する光信号分離工程と、
   該分離光信号からクロックパルスを抽出するクロックパルス抽出工程と、
   前記偏波直交多重信号を前記クロックパルス抽出手段によって抽出されたクロックパルスに同期させて光信号を生成する光変調器を用い、該光変調器により生成した光信号を増幅して光再生信号を得る光信号再生工程と、を備えた偏波直交多重信号光再生方法であって、
   前記偏波直交多重信号の直交する偏波をその進行方向を軸とする所定の角度で固定させた偏波状態で、前記偏波直交多重信号を出力する偏波制御工程をさらに備え、
   前記クロックパルス抽出工程では、注入同期現象を用いた半導体モード同期レーザが用いられ、前記偏波制御工程にて出力された後の偏波直交多重信号が入力されると、前記分離光信号と同一周期を有するクロックパルスを発生し、
   前記偏波制御工程では、前記光信号分離工程によって分離された分離光信号を前記所定の角度で固定された偏波状態で出力する
   ことを特徴とする偏波直交多重信号光再生方法。
7. 入力された偏波直交多重信号をクロックパルスに同期させて光信号を生成する光変調器を用い、該光変調器により生成した光信号を増幅して光再生信号を得る光信号再生工程と、
   該光信号再生工程によって処理された光信号である前記偏波直交多重信号から分離光信号を分離する光信号分離工程と、
   該分離光信号から前記クロックパルスを抽出するクロックパルス抽出工程と、を備えた偏波直交多重信号光再生方法であって、
   前記偏波直交多重信号の直交する偏波をその進行方向を軸とする所定の角度で固定させた偏波状態で、前記偏波直交多重信号を出力する偏波制御工程をさらに備え、
   前記クロックパルス抽出工程は、注入同期現象を用いた半導体モード同期レーザが用いられ、前記偏波直交多重信号が入力されると、前記分離光信号と同一周期を有するクロックパルスを発生し、
   前記偏波制御工程では、前記光信号分離工程によって分離された分離光信号を前記所定の角度で固定された偏波状態で出力する
   ことを特徴とする偏波直交多重信号光再生方法。
8. 前記偏波制御工程では、前記偏波直交多重信号の直交する偏波が前記偏波直交多重信号の進行方向に対する水平方向及び垂直方向に位置する偏波状態に前記偏波直交多重信号を調整した後に、前記進行方向を軸として前記偏波直交多重信号を回転させて前記水平方向に対して４５°／１３５°の偏波状態とすることを特徴とする請求項６又は７記載の偏波直交多重信号光再生方法。
   

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