JP4930618B2 - Polarization mode dispersion generator, polarization mode dispersion compensator, and polarization mode dispersion emulator - Google Patents

Description

この発明は、光通信システムにおける光信号の時間波形が歪む要因の一つである偏波モード分散（PMD: Polarization Mode Dispersion）を補償する装置、及び光通信システムのPMD耐性の評価等に必要とされる擬似的PMDを発生させるPMDエミュレーターに関する。   The present invention is necessary for an apparatus for compensating for polarization mode dispersion (PMD), which is one of the factors that distort the time waveform of an optical signal in an optical communication system, and for evaluating PMD tolerance of an optical communication system. Relates to a PMD emulator that generates a simulated PMD.

高速光通信において通信性能を制限する要因の一つは、光信号を構成する光パルスが光ファイバ伝送路を伝播することによってその時間波形が歪むことにある。光パルスの時間波形が歪む要因の一つが、光ファイバ伝送路が有する複屈折率構造に基づいて発生するPMDであり、PMDは以下に示すメカニズムによって発現する。   One of the factors that limit communication performance in high-speed optical communication is that the time waveform is distorted by the propagation of optical pulses constituting an optical signal through an optical fiber transmission line. One factor that distorts the time waveform of an optical pulse is PMD that occurs based on the birefringence structure of the optical fiber transmission line, and PMD is expressed by the following mechanism.

光ファイバの製造過程における製造誤差、光ファイバ伝送路の敷設状況による曲げ、捩れ、押圧等による応力の影響により、光ファイバのコアの断面形状が真円からずれることによって光ファイバに複屈折性が生じる。この複屈折性によって、光ファイバを伝播する光パルスの位相速度が光電場の振動方向に依存する現象が生じる。このように複屈折媒体を光パルスが伝播する際の位相速度が大きくなる振動方向が進相軸（fast axis）、小さくなる方向が遅相軸（slow axis）と呼ばれる。   The optical fiber has a birefringence due to the manufacturing error in the optical fiber manufacturing process, the stress due to bending, twisting, pressing, etc. due to the laying condition of the optical fiber transmission line, and the cross-sectional shape of the optical fiber core deviates from a perfect circle Arise. This birefringence causes a phenomenon in which the phase velocity of the optical pulse propagating through the optical fiber depends on the vibration direction of the photoelectric field. The vibration direction in which the phase velocity when the light pulse propagates through the birefringent medium in this manner is called the fast axis, and the direction in which the light pulse becomes smaller is called the slow axis.

光パルスが光ファイバを伝播すると、この複屈折性に起因して、光パルスの直交する偏波成分の間に伝播時間差、すなわち微分群遅延（DGD：Differential Group Delay）が生じる。この現象がPMDである。以後、光パルスの光搬送波の偏波成分というところを、単に光パルスの偏波成分ということもある。   When the optical pulse propagates through the optical fiber, due to the birefringence, a propagation time difference, that is, a differential group delay (DGD) occurs between the orthogonal polarization components of the optical pulse. This phenomenon is PMD. Hereinafter, the polarization component of the optical carrier of the optical pulse may be simply referred to as the polarization component of the optical pulse.

図1(A)〜(D)を参照して、このPMDによって、この光ファイバを伝播する光パルスの時間波形が歪む現象を説明する。図1(A)〜図1(D)は、光パルスが複屈折性を有する光ファイバを伝播することによって受ける光パルスの時間波形の変化の様子の説明に供する図である。   With reference to FIGS. 1A to 1D, a phenomenon in which the time waveform of an optical pulse propagating through the optical fiber is distorted by the PMD will be described. 1 (A) to 1 (D) are diagrams for explaining the change of the time waveform of an optical pulse received by propagating the optical pulse through an optical fiber having birefringence.

図1(A)は、光通信システムの概略的基本構成を示すブロック構成図であり、送信器40と受信器44とが光ファイバで構成される光ファイバ伝送路42によって接続されており、光信号43がこの光ファイバ伝送路42を伝播して送信器40から受信器44に伝送される。   FIG. 1 (A) is a block configuration diagram showing a schematic basic configuration of an optical communication system, in which a transmitter 40 and a receiver 44 are connected by an optical fiber transmission line 42 formed of an optical fiber. A signal 43 propagates through the optical fiber transmission line 42 and is transmitted from the transmitter 40 to the receiver 44.

図1(B)は送信器40から出力される光信号の時間波形を示す図であり、図1(C)は受信器44で受信される光信号の時間波形を示す図であり、図1(D)は光ファイバ伝送路42を伝播中の光信号の時間波形を直交2偏波成分に分けてそれぞれの偏波成分の時間波形およびそれらの時間軸上での位置関係を模式的に示す図である。図1(B)及び図1(C)において横軸は時間軸を縦軸は信号強度をそれぞれ任意スケールで示してあり、図1(D)において横軸は時間軸示しており、直交するPSP+軸及びPSP-軸の方向に対する光強度をそれぞれの軸に対して模式的に示してある。ここで、PSP+軸は進相軸であり、PSP-軸は遅相軸であり、PSP+軸及びPSP-軸は、偏波モードの方向を示す主偏光状態（PSP: Principal States of Polarization）を指定する座標軸である。   1B is a diagram illustrating a time waveform of an optical signal output from the transmitter 40, and FIG. 1C is a diagram illustrating a time waveform of an optical signal received by the receiver 44. (D) divides the time waveform of the optical signal propagating through the optical fiber transmission line 42 into two orthogonal polarization components, and schematically shows the time waveforms of the respective polarization components and their positional relationships on the time axis. FIG. 1 (B) and 1 (C), the horizontal axis indicates the time axis, and the vertical axis indicates the signal intensity on an arbitrary scale.In FIG. 1 (D), the horizontal axis indicates the time axis, and the orthogonal PSP + The light intensity in the direction of the axis and the PSP-axis is schematically shown for each axis. Here, the PSP + axis is the fast axis, the PSP- axis is the slow axis, and the PSP + axis and the PSP- axis specify the principal state of polarization (PSP) indicating the direction of the polarization mode. Coordinate axes to be

送信器40から出力された直後の光信号は、図1(B)に示すように時間歪のない光パルスから構成されている。図1(B)では、「1,1,0,1」で与えられる2値デジタル光信号を例にとって示してあり、1ビットあたりの時間スロットの幅はT_bである。一方、受信器44で受信される光信号は、図1(C)に示すようにその時間波形が歪んでいる。 The optical signal immediately after being output from the transmitter 40 is composed of optical pulses without time distortion as shown in FIG. 1 (B). In FIG. 1 (B), are listed in binary digital optical signal provided by the "1,1,0,1" as an example, the width of the time slot per bit is T _b. On the other hand, the time waveform of the optical signal received by the receiver 44 is distorted as shown in FIG.

光ファイバ伝送路42を伝播する前、すなわち送信器40から出力された直後の光信号43を構成する光パルスのPSP+軸及びPSP-軸方向の偏波成分は、時間軸上でそのピーク位置が一致している。しかしながら、光ファイバ伝送路42が有する複屈折性によって、光パルスのPSP+軸及びPSP-軸方向の偏波成分の群速度が異なり、光パルスが有限長だけ光ファイバ伝送路42を伝播すると光パルスのPSP+軸方向偏波成分とPSP-軸方向偏波成分とのそれぞれのピーク位置が、図1(D)に示すようにずれる。この時間軸上でのピーク位置のずれ量がDGDである。   Before propagating through the optical fiber transmission line 42, that is, immediately after being output from the transmitter 40, the polarization component of the optical pulse constituting the optical signal 43 in the PSP + axis and PSP− axis direction has its peak position on the time axis. Match. However, when the optical pulse propagates through the optical fiber transmission line 42 by a finite length due to the birefringence of the optical fiber transmission line 42, the group velocity of the polarization component of the optical pulse in the PSP + axis and PSP- axis direction differs. The respective peak positions of the PSP + axial polarization component and the PSP− axial polarization component are shifted as shown in FIG. 1 (D). The amount of deviation of the peak position on the time axis is DGD.

光信号43は、受信器44において光電変換器等で強度信号として電気信号に変換される。このため、光信号43が電気信号に変換された受信信号の時間波形は、光信号43を構成する光パルスのPSP+軸及びPSP-軸方向の偏波成分を足し合わせた光強度の時間波形と相似形の時間波形となる。   The optical signal 43 is converted into an electric signal as an intensity signal by a photoelectric converter or the like in the receiver 44. Therefore, the time waveform of the received signal obtained by converting the optical signal 43 into an electric signal is a time waveform of the light intensity obtained by adding the polarization components of the PSP + axis and the PSP− axis direction of the optical pulse constituting the optical signal 43. A similar time waveform.

従って、光信号43を構成する光パルスのPSP+軸及びPSP-軸方向の偏波成分の時間軸上で両者のピーク位置が一致していれば、その時間波形は図1(B)に示すように単峰性のパルス波形となり、その時間波形に歪は存在しない。これに対して、DGDによって光パルスのPSP+軸及びPSP-軸方向の偏波成分の時間軸上で両者のピーク位置が一致していなければ、その時間波形は図1(C)に示すように多峰性のパルス波形となり、その時間波形は歪む。   Therefore, if the peak positions of the two coincide on the time axis of the polarization component of the optical pulse constituting the optical signal 43 in the PSP + axis and the PSP− axis direction, the time waveform is as shown in FIG. The pulse waveform is unimodal, and there is no distortion in the time waveform. On the other hand, if the peak positions of both do not coincide on the time axis of the polarization component of the optical pulse in the PSP + axis and PSP- axis direction by DGD, the time waveform is as shown in FIG. It becomes a multimodal pulse waveform, and its time waveform is distorted.

光ファイバ伝送路で発現するPMDの大きさの程度はPMD係数（単位：ps/km^1/2）で与えられる。国際電気通信連合の電気通信標準化部門（ITU-T: International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector）の勧告によれば、標準の単一モードファイバ（Single Mode Fiber）のPMD係数は、0.2 ps/km^1/2以下であることが望ましいとされている。 The degree of the size of the PMD that appears in the optical fiber transmission line is given by the PMD coefficient (unit: ps / km ^1/2 ). According to the recommendation of the International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector (ITU-T), the PMD coefficient of standard single mode fiber is 0.2 ps / km ^1/2 The following is considered desirable.

敷設された光ファイバで生じるDGDの平均値の大きさは、PMD係数に伝送距離の平方根を掛け算することによって求められる。すなわち、（平均のDGDの大きさ(ps）)＝（PMD係数（ps/km^1/2））×（伝送距離の平方根(km^1/2）)である。例えば、PMD係数が0.2 ps/km^1/2である単一モードファイバによる光ファイバ伝送路では、100 kmで、（0.2 ps/km^1/2）×（100^1/2km^1/2）＝（0.2×10）psとなるから、平均2 psのDGDが発生する。 The magnitude of the average value of DGD generated in the installed optical fiber is obtained by multiplying the PMD coefficient by the square root of the transmission distance. That is, (average DGD size (ps)) = (PMD coefficient (ps / km ^1/2 )) × (square root of transmission distance (km ^1/2 )). For example, in an optical fiber transmission line with a single mode fiber having a PMD coefficient of 0.2 ps / km ^1/2 , 100 km, (0.2 ps / km ^1/2 ) × (100 ^1/2 km ^1/2 ) = Since (0.2 × 10) ps, an average of 2 ps DGD is generated.

一般に、敷設年代の古い光ファイバ伝送路ほどそのPMD係数が大きく、1980年代に敷設された光ファイバ伝送路のPMD係数は5 ps/km^1/2に及ぶものもあることが報告されている。因みに、現在は0.02 ps/km^1/2以下の光ファイバが開発さている。 In general, it is reported that the optical fiber transmission line having an older age has a larger PMD coefficient, and that the optical fiber transmission line laid in the 1980s has a PMD coefficient of 5 ps / km ^1/2 . Incidentally, optical fibers of 0.02 ps / km ^1/2 or less are currently being developed.

光信号の1ビット分に割り当てられる時間スロットの幅（図1(B)にT_bとして示してあり、ビット周期ともいう。）の30％程度にDGDの値が達すると、ビットエラーレート等で与えられる伝送品質が急激に劣化することが経験則として把握されている。例えば、この出願の発明者らは、T_b＝6.25 psでDGDが1.8 psに達すると受信信号のQ値が急激に低下することを確かめている。すなわち、伝送速度が高いということはビット周期が短いことを意味するので、伝送速度が高くなるほどPMDの伝送品質に与える影響が大きくなる。 (Is shown as in T _b FIG. 1 (B), the also called the bit period.) One bit to the assigned time slot of the width of the optical signal when the DGD value of about 30% is reached in a bit error rate, etc. It is known as a rule of thumb that the transmission quality to be given deteriorates rapidly. For example, the inventors of this application have confirmed that the Q value of the received signal rapidly decreases when DGD reaches 1.8 ps at T _b = 6.25 ps. That is, since a high transmission rate means a short bit period, the higher the transmission rate, the greater the effect on PMD transmission quality.

光ファイバ伝送路網を拡張させていくに当たり、構築コストには経済上の制約があること等を勘案すると、古い時代に敷設された光ファイバ伝送路を活かし、これに新たな光ファイバ伝送路を追加していくという方針がとられる。従って、このように拡張された光ファイバ伝送路網を利用する光通信においては、光信号がPMD係数の大きな光ファイバ伝送路によって伝送されることを前提にしてPMDの影響を低減する技術が必須となる。   Considering that there are economic constraints on the construction cost when expanding the optical fiber transmission line network, we will make use of the optical fiber transmission line laid in the old era and add a new optical fiber transmission line to this. The policy of adding is taken. Therefore, in optical communication using such an extended optical fiber transmission line network, a technique for reducing the influence of PMD on the assumption that optical signals are transmitted through an optical fiber transmission line with a large PMD coefficient is essential. It becomes.

また、PMD係数から見積もられるDGD値は時間的な平均値であり、時間に対して刻々と変動する性質を備えている。また、光ファイバ伝送路42を構成している光ファイバのPMD（後述するPMDベクトル）は、その大きさや方向が光ファイバの伝送軸方向に一定ではなく距離と共にランダムに変化する。そこで、このような光ファイバは、便宜上複数の短い間隔に分割して、分割されたそれぞれの区間のPMDベクトルがランダムに変化しているものと見なすことが可能である。   In addition, the DGD value estimated from the PMD coefficient is a temporal average value, and has a property of changing with time. In addition, the PMD (PMD vector described later) of the optical fiber constituting the optical fiber transmission line 42 is not constant in the direction of the optical fiber transmission axis but randomly changes with the distance. Therefore, such an optical fiber can be divided into a plurality of short intervals for convenience, and the PMD vector of each divided section can be regarded as changing randomly.

すなわち、分割されたそれぞれの区間に対応する長さの短い光ファイバが光導波方向に沿って複数個配列されて接続されたものと見なし、それぞれの短い光ファイバのPMDベクトルがランダムに異なっているものと見なすことができる。そこで、上述の光ファイバを短い光ファイバが光導波方向に沿って複数個配列されて接続されたものと見なすことを、以後短い光ファイバが多数個縦続接続されているものと見なすと表現する。   In other words, it is assumed that a plurality of short optical fibers corresponding to each of the divided sections are arranged and connected along the optical waveguide direction, and the PMD vectors of the respective short optical fibers are randomly different. Can be considered. Therefore, the above-described optical fiber is regarded as a plurality of short optical fibers arranged and connected along the optical waveguide direction, and is hereinafter referred to as a plurality of short optical fibers connected in cascade.

ここで、PMDベクトルとは、その大きさがDGDの大きさを示し、その方向が主偏光状態の単位ストークスベクトルに平行な方向として定義されるベクトルである。   Here, the PMD vector is a vector whose magnitude indicates the magnitude of DGD and whose direction is defined as a direction parallel to the unit Stokes vector of the main polarization state.

図2(A)及び(B)を参照して、PMDベクトルがランダムに変化しているもとの見なした場合の光ファイバの概略的模式図及び、短い光ファイバが多数個縦続接続されているものと見なした場合のDGDの値の分布を与える関係について説明する。   Referring to FIGS. 2A and 2B, a schematic diagram of an optical fiber when the PMD vector is randomly changed and a large number of short optical fibers are cascaded. The relationship that gives the distribution of the DGD values when it is assumed that there is a problem will be described.

図2(A)及び(B)は、光ファイバのPMDベクトルの分布についての説明に供する図である。図2(A)は光ファイバを短い光ファイバが多数個縦続接続されたものと見なした場合の短い光ファイバ部分ごとの複屈折の進相軸あるいは遅相軸の方向を模式的に示す図である。図2(B)は複屈折性が分布した光ファイバ伝送路において、各複屈折結晶間の偏光状態が時間に関してランダムに変化した場合の光ファイバ伝送路全体がとるDGD値の分布を示す図であり、横軸はDGD値をps(ピコ秒)単位で目盛って示してあり、縦軸はDGDの値の出現頻度を目盛って示してある。   FIGS. 2A and 2B are diagrams for explaining the distribution of PMD vectors in an optical fiber. Fig. 2 (A) is a diagram schematically showing the direction of the fast axis or slow axis of birefringence for each short optical fiber part when the optical fiber is regarded as a cascade of many short optical fibers. It is. Fig. 2 (B) is a diagram showing the distribution of DGD values taken by the entire optical fiber transmission line when the polarization state between the birefringent crystals changes randomly with respect to time in an optical fiber transmission line with distributed birefringence. Yes, the abscissa indicates the DGD value in units of ps (picoseconds), and the ordinate indicates the appearance frequency of the DGD values.

それぞれの短い光ファイバのPMDベクトルの大きさを与えるDGDの値の分布は、図2(B)に示すマックスウエル分布となることが知られている。図2(B)では、光ファイバ伝送路の平均DGDの値をΔτとしてある。   It is known that the distribution of the DGD value that gives the magnitude of the PMD vector of each short optical fiber becomes the Maxwell distribution shown in FIG. 2 (B). In FIG. 2B, the value of the average DGD of the optical fiber transmission line is Δτ.

光ファイバ伝送路のDGDの値の逆数が光パルス信号のスペクトル帯域幅より大きくなると、高次PMDの影響を無視することができなくなる。高次PMDは、光パルス信号の周波数（波長）に対する、偏波モードの方向を示すPSPの変化に加え、進相軸に平行な光電場成分と遅相軸に平行な光電場成分との伝播速度の差が光搬送波の周波数（波長）に依存して変化する現象として知られている。この現象は、偏波依存波長分散（PCD: Polarization dependent Chromatic Dispersion）とも呼ばれている。ここで、PSPの変化はPMDベクトルの終端のポアンカレ球上での回転として表される。   If the reciprocal of the DGD value of the optical fiber transmission line becomes larger than the spectral bandwidth of the optical pulse signal, the influence of higher-order PMD cannot be ignored. High-order PMD propagates the photoelectric field component parallel to the fast axis and the photoelectric field component parallel to the slow axis in addition to the change in PSP indicating the polarization mode direction with respect to the frequency (wavelength) of the optical pulse signal. This is known as a phenomenon in which the difference in speed changes depending on the frequency (wavelength) of the optical carrier wave. This phenomenon is also called polarization dependent chromatic dispersion (PCD). Here, the change in PSP is expressed as a rotation on the Poincare sphere at the end of the PMD vector.

上述のPMDベクトルの方向及び大きさは一般に光搬送波の波長に依存するが、PMDの波長に対する変化に対して光信号の波長スペクトル帯域幅を無視できる場合は、波長依存性のないPMD成分である1次PMDに対して対処するだけで足りる。しかしながら、光信号の波長スペクトル帯域幅を無視できない場合は、波長依存性を具えるPMD成分である高次PMDについても対処することが必要となる。   The direction and magnitude of the above-mentioned PMD vector generally depends on the wavelength of the optical carrier, but if the wavelength spectrum bandwidth of the optical signal can be ignored with respect to changes in the PMD wavelength, it is a PMD component having no wavelength dependency. It is enough to deal with the primary PMD. However, when the wavelength spectrum bandwidth of the optical signal cannot be ignored, it is necessary to deal with higher-order PMD, which is a PMD component having wavelength dependency.

高次PMDに対し、光信号の波長スペクトル帯域幅を無視できる場合とは、光ファイバ伝送路のPMD係数そのものが小さい場合あるいは伝送路で発生し得るDGDの逆数が光信号帯域に対して十分に小さい場合である。   For higher-order PMD, the wavelength spectrum bandwidth of the optical signal can be ignored when the PMD coefficient of the optical fiber transmission line itself is small or the reciprocal of DGD that can occur in the transmission line is sufficient for the optical signal band. This is the case.

高次PMDについては以下のように、説明することもできる。光ファイバ伝送路を光パルスが伝播する場合、光パルスの波長スペクトル成分のうち短波長成分と長波長成分とでは、その進相軸及び遅相軸の向きも異なっている。すなわち、光ファイバ伝送路の導波方向をz軸にとった場合、光ファイバに進相軸及び遅相軸の向きにz軸依存性が存在することで、伝送路全体としての進相軸及び遅相軸の向きが波長成分ごとに異なり、またDGDの値も波長成分ごとに異なることにより、光パルスの時間波形が複雑に変形する。このように、進相軸及び遅相軸の向きの変化及びDGDの値が波長に依存して変化することに起因して発生するPMDが高次PMDである。   Higher order PMD can also be explained as follows. When an optical pulse propagates through an optical fiber transmission line, the direction of the fast axis and the slow axis of the short wavelength component and the long wavelength component of the wavelength spectral components of the optical pulse are also different. That is, when the waveguide direction of the optical fiber transmission line is taken as the z-axis, the optical fiber has a z-axis dependency in the direction of the fast axis and the slow axis, so that the fast axis and the transmission line as a whole Since the direction of the slow axis differs for each wavelength component, and the value of DGD also differs for each wavelength component, the time waveform of the optical pulse is complicatedly deformed. Thus, the PMD generated due to the change in the direction of the fast axis and the slow axis and the change in the value of DGD depending on the wavelength is a high-order PMD.

PMDの波長依存性を考慮しない捉え方が1次PMDであり、2次PMDはこれらの波長依存性が一定の割合で変化する現象である。また、より高次のPMDは波長依存性が一定の割合ではなくより複雑な割合で変化する現象である。   The first-order PMD is an approach that does not consider the wavelength dependence of the PMD, and the second-order PMD is a phenomenon in which the wavelength dependence changes at a constant rate. Higher-order PMD is a phenomenon in which the wavelength dependency changes at a more complicated rate than a constant rate.

伝送速度を高くするためには光パルスの時間幅を狭くする必要があり、光パルスの時間幅が狭くなるとこの光パルスの波長スペクトルの帯域幅は広くなる。そのため、高い伝送速度の光通信システムの光ファイバ伝送路のPMDの影響について検討するに当たっては、1次PMDのみならず高次PMDを考慮することが重要となる。   In order to increase the transmission speed, it is necessary to narrow the time width of the optical pulse. When the time width of the optical pulse is narrowed, the bandwidth of the wavelength spectrum of the optical pulse becomes wide. Therefore, it is important to consider not only the first-order PMD but also the higher-order PMD when examining the influence of the PMD on the optical fiber transmission line of the optical communication system having a high transmission rate.

以上説明した様に、考慮すべきPMDは、PMD係数で与えられる光ファイバ伝送路の状態、及び光信号のビット周期の大きさによってその上限が決定される。従って、光ファイバ伝送路のPMDの影響を緩和する技術が必要となる。また、光通信システムを構築及び運用するに当たっては、まず、光ファイバ伝送路で生じ得るPMDに対する耐力をテストする技術が必要となるが、光ファイバ伝送路のPMDは外部環境などの不確定要因によりランダムに発生するため再現することが難しい。そこで、光ファイバ伝送路のPMDを模倣する検査装置（以後、PMDエミュレーターということもある。）が提供されることが望まれる。   As described above, the upper limit of the PMD to be considered is determined by the state of the optical fiber transmission path given by the PMD coefficient and the size of the bit period of the optical signal. Therefore, a technique for mitigating the influence of PMD on the optical fiber transmission line is required. In constructing and operating an optical communication system, it is necessary to first have a technique for testing the immunity against PMD that can occur in an optical fiber transmission line. However, PMD in an optical fiber transmission line depends on uncertain factors such as the external environment. It is difficult to reproduce because it occurs randomly. Therefore, it is desirable to provide an inspection device (hereinafter sometimes referred to as a PMD emulator) that imitates the PMD of an optical fiber transmission line.

一方、光ファイバ伝送路のPMDの影響を緩和するためのPMD補償方法としては、ビットレートを保ったまま、信号のシンボルレートを小さくできる多値変調方式が広く検討されている。多値変調方式としては、DQPSK（Differential Quadrature Phase Shift Keying）、QAM（Quadrature Amplitude Modulation）、あるいはOFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）等がある。   On the other hand, as a PMD compensation method for reducing the influence of PMD on an optical fiber transmission line, a multi-level modulation method capable of reducing the symbol rate of a signal while maintaining the bit rate has been widely studied. Examples of the multi-level modulation scheme include DQPSK (Differential Quadrature Phase Shift Keying), QAM (Quadrature Amplitude Modulation), and OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing).

また、受信側において光学段で補償する方法や、電気段で波形等化する方法が知られている。光学段補償方法は、光ファイバ伝送路のPMDと逆特性のPMD（等化PMDということもある。）を、光学素子を組み合わせて構成される光学回路によって実現し、光ファイバ伝送路のPMDを補償する方法である。   Also known are a method of compensating at the optical stage at the receiving side and a method of waveform equalization at the electrical stage. The optical stage compensation method realizes a PMD having an inverse characteristic to the PMD of an optical fiber transmission line (sometimes referred to as equalization PMD) by an optical circuit configured by combining optical elements. This is a compensation method.

一方、電気段補償方法は、受信光信号を光電変換し、アナログ電子回路であるトランスバーサルフィルタによって波形等化を行う方法である。また、電気段補償方法の他の方法として、シンボルレートの2倍以上のA/D（Analog-to-Digital）変換を行い、FIR（Finite-Impulse-Response）フィルタによってデジタル信号処理をして波形等化を行う方法も知られている。   On the other hand, the electrical stage compensation method is a method of photoelectrically converting a received optical signal and performing waveform equalization using a transversal filter that is an analog electronic circuit. As another method of electrical stage compensation, A / D (Analog-to-Digital) conversion more than twice the symbol rate is performed, and digital signal processing is performed by a FIR (Finite-Impulse-Response) filter. A method of performing equalization is also known.

電気段補償方法は、PMDの変動に対する適応等化速度に優れるが、信号のシンボルレートによって動作限界が存在する。また、デジタル信号処理に基づく方法では、高速のA/D変換器と論理回路が必要となることから、低消費電力化に課題が残る。   The electrical stage compensation method is excellent in adaptive equalization speed with respect to PMD fluctuation, but there is an operation limit depending on the symbol rate of the signal. In addition, the method based on digital signal processing requires a high-speed A / D converter and a logic circuit, and thus there remains a problem in reducing power consumption.

一方、光学段補償方法は、装置の大きさが電気段補償方法で利用される電気回路（電気等化IC）と比較して大きくなるという問題点がある。また、光学段補償方法は、補償動作速度が遅く、装置の価格が高額であるという短所も有している。しかしながら、処理する信号のビットレートや信号の変調フォーマットに低依存で動作し、かつ電力を必要とする機能部分は光素子を動的に駆動するための駆動制御部分だけであり、低消費電力化を図りやすいという利点を有している。その上、光学段補償方法に使われるPMD補償装置は、上述した光ファイバ伝送路のPMD補償を行うための装置として利用可能であると共に、光ファイバ伝送路で発生するPMDをエミュレートするためのPMDエミュレーターとしても利用可能であるという利点も併せ持っている。   On the other hand, the optical stage compensation method has a problem that the size of the apparatus is larger than that of an electric circuit (electrical equalization IC) used in the electrical stage compensation method. In addition, the optical stage compensation method has the disadvantages that the compensation operation speed is slow and the price of the apparatus is high. However, it operates with low dependency on the bit rate of the signal to be processed and the modulation format of the signal, and the only functional part that requires power is the drive control part for dynamically driving the optical element, thus reducing power consumption. It has the advantage that it is easy to plan. In addition, the PMD compensation device used in the optical stage compensation method can be used as a device for performing the above-described PMD compensation of the optical fiber transmission line, and emulates the PMD generated in the optical fiber transmission line. It also has the advantage of being usable as a PMD emulator.

光学段補償方法を実現するためのPMD生成装置は、主に偏波面コントローラとDGD発生器とを組み合わせて構成される。光ファイバ伝送路のDGDを信号のビットレート周期の10％以下に抑圧することを想定すると、高速信号においては、DGD発生器においてDGDを可変的に変化させてPMDを補償することが望ましい。また、同様の理由から、PMD生成装置をPMDエミュレーターとして機能させる場合においても、高速信号を処理することを想定して、DGD発生器においてDGDを可変的に変化させてPMDを補償することが望ましい。   A PMD generation apparatus for realizing the optical stage compensation method is mainly configured by combining a polarization plane controller and a DGD generator. Assuming that the DGD of the optical fiber transmission line is suppressed to 10% or less of the bit rate period of the signal, it is desirable that the DGD is variably changed in the DGD generator to compensate the PMD in the high-speed signal. For the same reason, even when the PMD generator functions as a PMD emulator, it is desirable to compensate for PMD by variably changing DGD in the DGD generator, assuming high-speed signal processing. .

DGDを可変的に変化させることができる可変DGD発生器は、直交偏波モード間の光路長差を発生させるための機械的に駆動される可動鏡が利用されて構成されるタイプ、あるいは、複屈折媒体と偏波面回転手段とを組み合わせて構成されるタイプが知られている。   The variable DGD generator capable of variably changing the DGD is a type configured by using a mechanically driven movable mirror for generating a difference in optical path length between orthogonal polarization modes, or a compound DGD generator. A type in which a refractive medium and a polarization plane rotating means are combined is known.

例えば、入射光に対して所定の群遅延時間を2回与え、かつ先の群遅延時間を付与してから後の群遅延時間を付与するまでの間に偏光状態を可変に回転させる構成とされた可変DGD発生器が開示されている（例えば、特許文献1参照）。この種の可変DGD発生器は、光サーキュレータ、ファラデー回転子、偏光保持ファイバ（PMF: Polarization Maintaining Fiber）、あるいは複屈折媒体、及び反射ミラーから構成される。   For example, a predetermined group delay time is given twice to incident light, and the polarization state is variably rotated between the time when the previous group delay time is given and the time when the later group delay time is given. A variable DGD generator is disclosed (for example, see Patent Document 1). This type of variable DGD generator includes an optical circulator, a Faraday rotator, a polarization maintaining fiber (PMF), a birefringent medium, and a reflecting mirror.

図3を参照して、特許文献1に開示された可変DGD発生器の概略的構成とその動作について説明する。この可変DGD発生器は、複屈折媒体50とモードミキサ52と反射ミラー54とを具え、複屈折媒体50とモードミキサ52とで形成される光経路を、光パルスを往復させることでPMDを発生させるPMD生成装置である。   A schematic configuration and operation of the variable DGD generator disclosed in Patent Document 1 will be described with reference to FIG. This variable DGD generator includes a birefringent medium 50, a mode mixer 52, and a reflection mirror 54, and generates PMD by reciprocating an optical pulse along the optical path formed by the birefringent medium 50 and the mode mixer 52. This is a PMD generation device.

入力光パルス49が複屈折媒体50に入力されると、複屈折媒体50の進相軸と遅相軸のそれぞれの方向の偏波成分の伝播速度が異なるので、入力光パルス49の偏波状態（SOP: State of Polarization）がストークス空間でストークス空間を規定する直交3軸の内の一つの軸（例えばS₁軸）を中心として回転され光パルス51として出力されモードミキサ52に入力される。光パルス51はモードミキサ52で同様にそのSOPが、複屈折媒体50における回転軸と直交する軸（例えばS₃軸）を中心として回転され光パルス53として出力され反射ミラー54で反射されて光パルス55となり再びモードミキサ52に入力されてSOPがS₃軸を中心に回転され光パルス57として出力される。光パルス57は複屈折媒体50に入力されてSOPがS₁軸を中心に回転されて出力光パルス59として出力される。出力光パルス59は、入力光パルス49にDGDが付加されたPMD含有光パルスである。 When the input optical pulse 49 is input to the birefringent medium 50, the polarization speed of the input optical pulse 49 is different because the propagation speed of the polarization component in each of the fast axis and the slow axis of the birefringent medium 50 is different. (SOP: State of Polarization) is rotated around one of the three orthogonal axes defining the Stokes space in the Stokes space (for example, the S ₁ axis), output as an optical pulse 51, and input to the mode mixer 52. Similarly the SOP in the light pulse 51 mode mixer 52 is reflected by the shaft (e.g., S ₃ axis) is output as the light pulse 53 is rotated about the reflection mirror 54 perpendicular to the rotation axis of the birefringent medium 50 light becomes the pulse 55 is inputted to the mode mixer 52 again SOP is output as the light pulse 57 is rotated about the S ₃ axis. Optical pulse 57 is SOP is input to the birefringent medium 50 is output as the output light pulse 59 is rotated about the S ₁ axis. The output light pulse 59 is a PMD-containing light pulse obtained by adding DGD to the input light pulse 49.

このような構成によってPMDベクトルを発生させると、1次PMDの発生に伴って2次PMDも発生し、この2次PMDも付加されてPMD含有光パルスとして出力される。従って、図3に示す構成のPMD生成装置によって、入力光パルスのPMDを等化すると、等化されて1次PMDは除去されるが、2次PMDが新たに発生するという問題が生じる。   When a PMD vector is generated with such a configuration, a secondary PMD is also generated with the generation of the primary PMD, and this secondary PMD is also added and output as a PMD-containing optical pulse. Therefore, when the PMD of the input light pulse is equalized by the PMD generation apparatus having the configuration shown in FIG. 3, the primary PMD is removed by equalization, but there is a problem that a secondary PMD is newly generated.

また、DGD値が2のべき乗の関係にある複数の複屈折媒体を、これら複屈折媒体の2つの固有軸を選択するように動作する磁気光学（MO: Magnet Optic）スイッチを介して接続し、固有軸間の偏光状態をバイナリー変化させてDGDを可変とする構成の可変DGD発生器が開示されている（例えば、非特許文献1参照）。このタイプの可変DGD発生器は、MO型偏光光スイッチと長さの異なる複数の複屈折結晶から構成されている。   In addition, a plurality of birefringent media whose DGD values are powers of 2 are connected via a magneto-optic (MO) switch that operates to select two natural axes of these birefringent media, A variable DGD generator configured to vary DGD by changing the polarization state between the eigen axes in a binary manner is disclosed (for example, see Non-Patent Document 1). This type of variable DGD generator is composed of a MO-type polarization optical switch and a plurality of birefringent crystals having different lengths.

また、可変位相シフタを挟んで接続された4つの複屈折媒体により、DGD発生器自身の高次PMDの発生を抑圧しつつDGDを可変に発生する方法も開示されている。この方法を実現する装置としては、4つの複屈折媒体と3つの偏光回転手段とから構成された可変DGD発生器が使われている（非特許文献2参照）。   In addition, a method of variably generating DGD while suppressing generation of higher-order PMD of the DGD generator itself by using four birefringent media connected with a variable phase shifter interposed therebetween is also disclosed. As an apparatus for realizing this method, a variable DGD generator composed of four birefringent media and three polarization rotating means is used (see Non-Patent Document 2).

図4を参照して、非特許文献2に開示された可変位相シフタを挟んで接続された4つの複屈折媒体により、DGD発生器自身の高次PMDの発生を抑圧しつつDGDを可変に発生させる
PMD生成装置の概略的構成及びその動作について説明する。 Referring to FIG. 4, four birefringent media connected via a variable phase shifter disclosed in Non-Patent Document 2 variably generate DGD while suppressing the generation of higher-order PMD of the DGD generator itself. Make
A schematic configuration and operation of the PMD generation apparatus will be described.

図4に示すPMD生成装置は、合同な構成の第1ブロック60と第2ブロック70との間に第2モードミキサ68を挟んで構成されている。第1ブロック60は、第1複屈折媒体62、第1モードミキサ64、及び第2複屈折媒体66を具えて構成されており、第2ブロック70は、第1複屈折媒体72、第1モードミキサ74、及び第2複屈折媒体76を具えて構成されている。以後第1ブロック60及び第2ブロック70を単位機能ブロックということもある。   The PMD generation device shown in FIG. 4 is configured by sandwiching a second mode mixer 68 between a first block 60 and a second block 70 having a congruent configuration. The first block 60 includes a first birefringent medium 62, a first mode mixer 64, and a second birefringent medium 66, and the second block 70 includes a first birefringent medium 72, a first mode. A mixer 74 and a second birefringent medium 76 are provided. Hereinafter, the first block 60 and the second block 70 may be referred to as unit functional blocks.

入力光パルス61が第1ブロック60の第1複屈折媒体62に入力されると、第1複屈折媒体62の進相軸と遅相軸のそれぞれの方向の偏波成分の伝播速度が異なるので、入力光パルス61のSOPがストークス空間を規定する直交3軸の内の一つの軸（例えばS₁軸）を中心として回転され光パルス63として出力され第1モードミキサ64に入力される。光パルス63は第1モードミキサ64で同様にそのSOPが、第1複屈折媒体62で生じるSOP回転軸と直交する軸（例えばS₃軸）を中心として回転され光パルス65として出力され第2複屈折媒体66に入力される。光パルス65はそのSOPがS₁軸を中心として回転され光パルス67として出力され第2モードミキサ68に入力される。 When the input optical pulse 61 is input to the first birefringent medium 62 of the first block 60, the propagation speeds of the polarization components in the respective directions of the fast axis and the slow axis of the first birefringent medium 62 are different. The SOP of the input optical pulse 61 is rotated around one of the three orthogonal axes defining the Stokes space (for example, the S ₁ axis), output as an optical pulse 63, and input to the first mode mixer 64. Light pulses 63 is likewise the SOP in the first mode mixer 64 is output as the light pulse 65 is rotated about axis (e.g. S ₃ axis) orthogonal to the SOP rotation axis generated by the first birefringent medium 62 second Input to the birefringent medium 66. The SOP of the optical pulse 65 is rotated about the S ₁ axis, output as an optical pulse 67, and input to the second mode mixer 68.

第2モードミキサ68に入力された光パルス67は、そのSOPがS₁軸を中心として回転され光パルス69として出力され第2ブロック70の第1複屈折媒体72に入力される。光パルス69は第1複屈折媒体72によってそのSOPがS₁軸を中心として回転され光パルス73として出力される。光パルス73は第1モードミキサ74で同様にそのSOPがS₃軸を中心として回転され光パルス75として出力され第2複屈折媒体76に入力される。光パルス75はそのSOPがS₁軸を中心として回転され出力光パルス77として出力される。出力光パルス77は、入力光パルス61にDGDが付加されたPMD含有光パルスである。 The optical pulse 67 input to the second mode mixer 68 is rotated around the S ₁ axis, output as an optical pulse 69, and input to the first birefringent medium 72 of the second block 70. The optical pulse 69 is output as an optical pulse 73 by rotating the SOP about the S ₁ axis by the first birefringent medium 72. Light pulses 73 is input to the second birefringent medium 76 is output as the light pulse 75 is rotated about its SOP is S ₃ axis similarly in the first mode mixer 74. The optical pulse 75 is output as an output optical pulse 77 by rotating the SOP about the S ₁ axis. The output light pulse 77 is a PMD-containing light pulse obtained by adding DGD to the input light pulse 61.

図4に示す構成によってPMDベクトルを発生させると、第1ブロック60と第2ブロック70が完全に合同な構成とされていれば、第1ブロック60で発生した2次PMDを第2ブロック70によって相殺することが可能である。このことを実現させるためには、第1ブロック60の第1モードミキサ64と第2ブロック70の第1モードミキサ74とで発生させるDGDを等しくなるように制御する必要がある。   When the PMD vector is generated by the configuration shown in FIG. 4, if the first block 60 and the second block 70 are completely congruent, the secondary PMD generated in the first block 60 is generated by the second block 70. It is possible to cancel. In order to realize this, it is necessary to control the DGD generated in the first mode mixer 64 of the first block 60 and the first mode mixer 74 of the second block 70 to be equal.

特開２００３−２２８０２６号公報JP 2003-228026 A

Lianshan Yan, et al., "Programmable Group-Delay Module Using Binary Polarization Switching", Journal of Lightwave Technology Vol. 21, No. 7, pp. 1676-1684 July 2003Lianshan Yan, et al., "Programmable Group-Delay Module Using Binary Polarization Switching", Journal of Lightwave Technology Vol. 21, No. 7, pp. 1676-1684 July 2003 P. B. Phua, et al., "Variable Defferential-Group-Delay Module Without Second-Order PMD", Journal of Lightwave Technology Vol. 20, No. 9 pp. 1788-1794 September 2002P. B. Phua, et al., "Variable Deferential-Group-Delay Module Without Second-Order PMD", Journal of Lightwave Technology Vol. 20, No. 9 pp. 1788-1794 September 2002

PMD補償装置及びPMDエミュレーターに対して要請される特性は、高速で動作すること、小型であること、高精度なPMDを発生させること、長時間安定した動作をすること、高次PMDの発生が小さいこと、消費電力が小さいこと、外部環境の影響を受けにくいこと、実装が容易であってかつ制御が容易であること等である。このうち特に、PMD補償装置及びPMDエミュレーターに共通して利用されるPMD生成装置には、2次PMDの発生が抑圧された状態で1次PMDを発生させることが可能であって、高速で動作すること、実装が容易であってかつ制御が容易であるという特長を有することが求められている。また、特に近年盛んに研究開発が進められている偏波多重信号に対するPMD耐力テストとして用いるPMDエミュレーターとしては、敷設光ファイバにおいて発生するPMDと同じような、PMDベクトルを変化させた際に出力SOPが連続に変化する能力が求められる。   The characteristics required for PMD compensator and PMD emulator are high-speed operation, small size, high-precision PMD generation, stable operation for a long time, and high-order PMD generation. They are small, have low power consumption, are not easily affected by the external environment, and are easy to mount and easy to control. Of these, the PMD generator used in common with the PMD compensator and the PMD emulator can generate the primary PMD while suppressing the generation of the secondary PMD, and operates at high speed. Therefore, it is required to have the feature that it is easy to implement and easy to control. In addition, as a PMD emulator used as a PMD tolerance test for polarization multiplexed signals, which has been actively researched and developed in recent years, the output SOP when changing the PMD vector, similar to the PMD generated in laid optical fibers, is used. The ability to change continuously is required.

光ファイバ伝送路のPMDはミリ秒の速さで変動するという観測例があり、PMD補償装置及びPMDエミュレーターを構成するPMD生成装置には、この速さに対応可能な動作速度が要請される。機械式の可動鏡によるDGDの調整速度は数十ミリ秒が限度である。更に可動鏡の可動部の長期使用による磨耗や振動による動作不良もあり、機械式の可動鏡によるDGD発生器を使用して構成されるPMD生成装置には、高速動作性、長時間の安定動作の補償という面から課題をはらんでいる。   There is an observation example that the PMD of the optical fiber transmission line fluctuates at a speed of millisecond, and the PMD generating apparatus that constitutes the PMD compensator and the PMD emulator is required to have an operation speed corresponding to this speed. The adjustment speed of DGD with a mechanical movable mirror is limited to several tens of milliseconds. In addition, there are malfunctions due to wear and vibration due to long-term use of the movable part of the movable mirror, and the PMD generator configured using a mechanical movable mirror DGD generator has high-speed operation and stable operation for a long time. The problem is from the aspect of compensation.

上述の非特許文献1に開示された、複屈折媒体の2つの固有軸を選択するように動作するMOスイッチを介して接続し、固有軸間の偏光状態をバイナリー変化させてDGDを可変とする構成の可変DGD発生器は、発生可能なDGDの値が複屈折媒体の組み合わせによって離散的な値に決定されるため、高精度でのPMDを発生させるためにはDGDの値を細かく変化させなければならないが、そのために複屈折媒体とMOスイッチを多数用意する必要がある。また、DGD可変動作に伴って直交固有軸間の遅延差をピコ秒単位で切り変えるため、DGD発生器からの出力SOPが急激に変化する。更に発生させるDGD量を切り変える際に、切り変え開始から切り変え完了までの間は、複数の複屈折媒体の固有軸が直交状態にないために瞬間的に高次PMDが発生するという問題がある。   Connected via the MO switch that operates to select the two intrinsic axes of the birefringent medium disclosed in Non-Patent Document 1 above, and makes the DGD variable by changing the polarization state between the intrinsic axes in binary. The variable DGD generator of the configuration determines the DGD value that can be generated to be a discrete value depending on the combination of birefringent media, so the DGD value must be changed finely in order to generate PMD with high accuracy. For this purpose, it is necessary to prepare a large number of birefringent media and MO switches. In addition, since the delay difference between orthogonal eigen axes is switched in picosecond units with the DGD variable operation, the output SOP from the DGD generator changes rapidly. Furthermore, when switching the amount of DGD to be generated, there is a problem that high-order PMD is instantaneously generated from the start of switching to the completion of switching because the natural axes of a plurality of birefringent media are not in an orthogonal state. is there.

上述の特許文献1に開示されている、複数の複屈折媒体間の偏波状態を連続的に回転させ複屈折媒体間のモード結合状態を変化させる方法は、特定波長で観測されるDGDの値を連続的に変化させることが可能であるが、2次PMDが発生するという問題がある。2つの複屈折媒体のDGDの大きさをそれぞれτ₁及びτ₂とし、その間の偏波面回転量をθとすると、このDGD発生器で発生するDGDの値τと、2次PMDの値の大きさ｜τ_ω｜は、それぞれ次式（1）及び（2）で与えられる。 The method of changing the mode coupling state between birefringent media by continuously rotating the polarization state between a plurality of birefringent media as disclosed in Patent Document 1 described above is the value of DGD observed at a specific wavelength. Can be continuously changed, but there is a problem that secondary PMD occurs. Assuming that the DGD size of the two birefringent media is τ ₁ and τ ₂ respectively, and the polarization rotation amount between them is θ, the DGD value τ generated by this DGD generator and the second-order PMD value are large. The length | τ _ω | is given by the following equations (1) and (2), respectively.

τ＝(τ₁ ²＋τ₂ ²＋2τ₁τ₂cos2θ)^1/2 （1）
｜τ_ω｜＝τ₁τ₂sin2θ （2） τ = (τ ₁ ² + τ ₂ ² + 2τ ₁ τ ₂ cos2θ) ^1/2 (1)
| Τ _ω | = τ ₁ τ ₂ sin2θ (2)

上述した非特許文献2に開示された方法によれば、連続的にDGDの大きさを変化させ、かつ高次PMDの発生を抑えることが可能である。それぞれの単位機能ブロックでは、可変偏光回転素子によって偏波状態を回転させ、上述の式(1)に従ってDGDの値を変化させる。この動作に伴って上述の式(2)で与えられる2次PMDが発生するが、1次PMDベクトルと2次PMDベクトルとはストークス空間で直交する性質を利用して、DGD成分のみを残し2次PMD成分を相殺することが可能である。   According to the method disclosed in Non-Patent Document 2 described above, it is possible to continuously change the magnitude of DGD and suppress the occurrence of higher-order PMD. In each unit functional block, the polarization state is rotated by the variable polarization rotating element, and the value of DGD is changed in accordance with the above equation (1). Along with this operation, the second-order PMD given by the above equation (2) is generated, but the first-order PMD vector and the second-order PMD vector are orthogonal to each other in the Stokes space, leaving only the DGD component. It is possible to cancel out the next PMD component.

この方法では、等しいPMDベクトルを有する2つの単位機能ブロックの対称構造を利用して2次PMD成分を相殺して1次PMDを発生させるため、各単位機能ブロックは等しい光学的特性を有していることが要請される。従って、合計4つの複屈折媒体と2つの偏波回転素子の光学的特性を等しくする必要がある。各複屈折媒体によるDGD値の均一性、偏波回転素子の偏波面の回転量の均一性を確保することが不可欠であり、この条件を満たす複屈折媒体及び偏波回転素子を選定して実装すること、及び2つの偏波回転素子をその光学的特性を等しく制御することは、現実には非常に難しい。また、上述したように、2つのモードミキサを完全に等しく動作するように制御する必要があり、温度調節やデバイス間の相対位相関係の維持が必要とされる等、制御上及び実装上多くの困難が存在していた。   In this method, each unit functional block has equal optical characteristics because the second-order PMD component is canceled by using the symmetrical structure of two unit functional blocks having the same PMD vector to generate the first-order PMD. It is requested to be. Therefore, it is necessary to make the optical characteristics of the total of four birefringent media and two polarization rotation elements equal. It is essential to ensure the uniformity of the DGD value by each birefringent medium and the amount of rotation of the polarization plane of the polarization rotator. Select and implement a birefringent medium and a polarization rotator that satisfy this condition. In practice, it is very difficult to control the optical characteristics of the two polarization rotation elements equally. In addition, as described above, it is necessary to control the two mode mixers so that they operate completely equally, and it is necessary to control the temperature and maintain the relative phase relationship between devices. There were difficulties.

この出願の発明者は、単位機能ブロックとモードミキサと反射鏡とをこの順に配置して、モードミキサからの出力光をこの反射鏡で反射させて再び単位機能ブロックに戻す構成とし、入力光信号に対して同一光路を往復させる構造とすることで、上述の合同の形態の単位機能ブロックをモードミキサに関して対称な形態に配置して形成されるPMD生成装置の持つ、光学的特性の等しい各単位機能ブロックを2つ用意し、かつ双方同時に光学的特性を等しく制御しなければならないという問題が解決することに思い至った。   The inventor of this application arranges the unit functional block, the mode mixer, and the reflecting mirror in this order, reflects the output light from the mode mixer by the reflecting mirror, and returns the unit functional block to the input functional signal. Each unit with the same optical characteristics possessed by the PMD generator formed by arranging the unit function blocks of the above-mentioned congruent form in a symmetrical form with respect to the mode mixer I came up with a solution to the problem of having two functional blocks and having both control the optical characteristics equally.

すなわち、反射型としてPMD生成装置を構成して入力光信号を単一の単位機能ブロックを往復させることで、同一の構成の2つの単位機能ブロックを通過させることに相当する動作を行わせることが可能となる。従って、各単位機能ブロックに対して等しい光学的特性を有していることを要請し、合計4つの複屈折媒体と2つの偏波回転素子の光学的特性を等しく制御しなければならないという困難が解決されるとの認識に至った。   In other words, the PMD generator is configured as a reflection type, and an input optical signal can be reciprocated through a single unit functional block to perform an operation equivalent to passing two unit functional blocks having the same configuration. It becomes possible. Therefore, it is required to have equal optical characteristics for each unit functional block, and it is difficult to control the optical characteristics of a total of four birefringent media and two polarization rotation elements equally. It came to recognition that it was solved.

そこで、この発明の目的は、2次PMDの発生が抑圧された状態で連続的に可変的な1次PMDを発生させることが可能であって、実装が容易であり、高速で動作し、しかも制御が容易であるPMD生成装置を提供すること、及びこのPMD生成装置によって実現されるPMD生成方法を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to generate a continuously variable primary PMD in a state in which the generation of secondary PMD is suppressed, which is easy to implement, operates at high speed, and An object of the present invention is to provide a PMD generation device that can be easily controlled, and to provide a PMD generation method realized by the PMD generation device.

また、この発明の更なる目的は、このPMD生成装置を利用して構成されるPMD補償装置及びPMDエミュレーター、並びにこのPMD補償装置及びPMDエミュレーターによって実現されるPMD補償方法及びPMDエミュレート方法を提供することにある。   A further object of the present invention is to provide a PMD compensation device and a PMD emulator configured using the PMD generation device, and a PMD compensation method and a PMD emulation method realized by the PMD compensation device and the PMD emulator. There is to do.

上述の理念に基づくこの発明の第1の要旨によれば、以下のPMD生成装置及びこのPMD生成装置によって実現されるPMD生成方法が提供される。   According to the first aspect of the present invention based on the above philosophy, the following PMD generation device and a PMD generation method realized by the PMD generation device are provided.

この発明の第1の要旨によるPMD生成装置は、第1複屈折媒体、第1モードミキサ、第2複屈折媒体、第2モードミキサ、及び反射鏡を具え、これらの光学素子がこの順に配列されて形成される。そして、入力光信号が第1複屈折媒体から入力されて、第1複屈折媒体、第1モードミキサ、第2複屈折媒体、第2モードミキサ、及び反射鏡にいたるまでの経路を往復して、1次PMDが入力光信号に付加され、かつ1次PMDの生成に伴い発生する2次PMDが相殺されて、PMD付加光信号が生成されて出力される構成とされている。   The PMD generating apparatus according to the first aspect of the present invention includes a first birefringent medium, a first mode mixer, a second birefringent medium, a second mode mixer, and a reflecting mirror, and these optical elements are arranged in this order. Formed. Then, the input optical signal is input from the first birefringent medium and reciprocates along the path to the first birefringent medium, the first mode mixer, the second birefringent medium, the second mode mixer, and the reflecting mirror. The primary PMD is added to the input optical signal, and the secondary PMD generated when the primary PMD is generated is canceled, and the PMD additional optical signal is generated and output.

第1複屈折媒体の前段に、第1複屈折媒体の結晶軸へ入射される入力光信号のSOPを任意に調整できるように、偏波面コントローラを第1複屈折媒体の前段に更に設けるのが好適である。   Before the first birefringent medium, a polarization plane controller may be further provided in front of the first birefringent medium so that the SOP of the input optical signal incident on the crystal axis of the first birefringent medium can be arbitrarily adjusted. Is preferred.

第1モードミキサを、第1複屈折媒体の側から第2複屈折媒体の側に向けて順に第1の1/4波長板、第1移相子、及び第2の1/4波長板を配置して構成し、第2モードミキサを、第2移相子を配置して構成するのが好適である。第1の1/4波長板と第2の1/4波長板の光学軸は、複屈折結晶の固有軸から45度傾けて配置される。この第1モードミキサによる偏光回転軸（S₃）は、複屈折結晶の伝搬に伴う偏光回転軸（S₁）とストークス空間で直交する。 First mode mixer, in order from the first birefringent medium side to the second birefringent medium side, the first 1/4 wavelength plate, the first phase shifter, and the second 1/4 wavelength plate It is preferable that the second mode mixer is configured by disposing a second phase shifter. The optical axes of the first quarter-wave plate and the second quarter-wave plate are arranged with an inclination of 45 degrees from the natural axis of the birefringent crystal. The polarization rotation axis (S ₃ ) by the first mode mixer is orthogonal to the polarization rotation axis (S ₁ ) accompanying the propagation of the birefringent crystal in the Stokes space.

また、第1移相子は、カー効果による直交偏波成分間の屈折率差を利用して構成される透過性光学セラミックス製の偏波面回転素子とするのが好適である。   Further, it is preferable that the first phase shifter is a polarization plane rotation element made of transmissive optical ceramics that is configured by using a refractive index difference between orthogonal polarization components due to the Kerr effect.

この発明の第1の要旨によるPMD生成装置によれば、第1複屈折媒体、第1モードミキサ、第2複屈折媒体、第2モードミキサをこの順序に配置して構成される光路に入力光信号を入力させて、この光路を往復させることによって、PMDを発生させこのPMDを入力光信号に付加してPMD付加光信号を生成するPMD生成方法が実現される。   According to the PMD generation device of the first aspect of the present invention, the input light is input to the optical path configured by arranging the first birefringence medium, the first mode mixer, the second birefringence medium, and the second mode mixer in this order. By inputting a signal and reciprocating along this optical path, a PMD generation method for generating a PMD and adding this PMD to the input optical signal to generate a PMD additional optical signal is realized.

このPMD生成方法は、上述の光路に入力光信号が入力されてから出力されるまでの間に、入力信号の直交する偏波成分の間の伝播時間差である微分群遅延を生じさせ1次PMDを発生させる1次PMD発生ステップと、1次PMDの発生に伴って発生する2次PMDを相殺させる2次PMD相殺ステップとを含んで構成される。   This PMD generation method generates a differential group delay that is a propagation time difference between orthogonally polarized components of the input signal between the time when the input optical signal is input to the optical path and the time when the input optical signal is output. And a secondary PMD canceling step for canceling the secondary PMD generated when the primary PMD is generated.

このPMD生成方法は、第1複屈折媒体へ入力される入力光信号のSOPを任意に調整する偏波面調整ステップを更に含んで構成するのが好適である。   The PMD generation method preferably further includes a polarization plane adjustment step for arbitrarily adjusting the SOP of the input optical signal input to the first birefringent medium.

また、上述の理念に基づくこの発明の第2の要旨によれば、以下のPMD補償装置及びこのPMD補償装置によって実現されるPMD補償方法が提供される。   Further, according to the second aspect of the present invention based on the above-described idea, the following PMD compensation apparatus and a PMD compensation method realized by the PMD compensation apparatus are provided.

この発明の第2の要旨によるPMD補償装置は、PMD生成装置、偏波解析器、演算器、及びドライバを具え、入力光信号を入力させて、この入力光信号のPMDを等化する等化PMDを発生させ、この等化PMDを光信号に付加してPMD補償光信号を生成して出力するPMD補償装置である。   The PMD compensation apparatus according to the second aspect of the present invention includes a PMD generation apparatus, a polarization analyzer, a computing unit, and a driver, and receives an input optical signal to equalize the PMD of the input optical signal. This is a PMD compensation device that generates a PMD, adds the equalized PMD to an optical signal, generates a PMD compensation optical signal, and outputs it.

PMD生成装置は、第1複屈折媒体、第1モードミキサ、第2複屈折媒体、第2モードミキサ、及び反射鏡がこの順に配列されて構成されており、入力光信号を第1複屈折媒体から入力して、第1複屈折媒体、第1モードミキサ、第2複屈折媒体、第2モードミキサ、及び反射鏡にいたるまでの経路を往復させて出力させることによって、暫定等化PMDを入力光信号に付加して暫定PMD補償光信号を生成する。   The PMD generation device includes a first birefringent medium, a first mode mixer, a second birefringent medium, a second mode mixer, and a reflector arranged in this order, and the input optical signal is converted into the first birefringent medium. The provisional equalization PMD is input by reciprocating the path to the first birefringent medium, the first mode mixer, the second birefringent medium, the second mode mixer, and the reflecting mirror. A provisional PMD compensation optical signal is generated by adding to the optical signal.

偏波解析器は、暫定PMD補償光信号のPMD補償の程度をPMD補償パラメータとして数値化して出力する。演算器は、PMD補償パラメータに基づいて、暫定PMD補償光信号のPMDの大きさが減少する方向に等化PMDを発生させるためのPMD補償指示信号を算出して出力する。ドライバは、PMD補償指示信号に基づいて、PMD補償光信号を生成するようにPMD生成装置を制御する。   The polarization analyzer digitizes and outputs the degree of PMD compensation of the provisional PMD compensation optical signal as a PMD compensation parameter. The computing unit calculates and outputs a PMD compensation instruction signal for generating equalized PMD in a direction in which the magnitude of the PMD of the provisional PMD compensation optical signal decreases based on the PMD compensation parameter. Based on the PMD compensation instruction signal, the driver controls the PMD generation device to generate a PMD compensation optical signal.

PMD生成装置において、第1複屈折媒体の前段に、伝送路の進相軸を通過した偏光成分が、PMD生成装置の遅相軸に入力されるようにSOPを調整する偏波面コントローラを更に配置するのが好適である。   In the PMD generator, a polarization plane controller that adjusts the SOP is arranged in front of the first birefringent medium so that the polarization component that has passed through the fast axis of the transmission line is input to the slow axis of the PMD generator. It is preferable to do this.

第1モードミキサを、第1複屈折媒体の側から第2複屈折媒体の側に向けて順に第1の1/4波長板、第1移相子、及び第2の1/4波長板を配置して構成し、第2モードミキサを、第2移相子を配置して構成するのが好適である。第1の1/4波長板と第2の1/4波長板の光学軸は、複屈折結晶の固有軸から45度傾けて配置される。この第1モードミキサによる偏光回転軸（S₃）は、複屈折結晶の伝搬に伴う偏光回転軸(S₁)とストークス空間上で直交する。 First mode mixer, in order from the first birefringent medium side to the second birefringent medium side, the first 1/4 wavelength plate, the first phase shifter, and the second 1/4 wavelength plate It is preferable that the second mode mixer is configured by disposing a second phase shifter. The optical axes of the first quarter-wave plate and the second quarter-wave plate are arranged with an inclination of 45 degrees from the natural axis of the birefringent crystal. The polarization rotation axis (S ₃ ) by the first mode mixer is orthogonal to the polarization rotation axis (S ₁ ) accompanying the propagation of the birefringent crystal in the Stokes space.

また、第1移相子は、カー効果による直交偏波成分間の屈折率差を利用して構成される透過性光学セラミックス製の偏波面回転素子とするのが好適である。   Further, it is preferable that the first phase shifter is a polarization plane rotation element made of transmissive optical ceramics that is configured by using a refractive index difference between orthogonal polarization components due to the Kerr effect.

この発明の第2の要旨によるPMD補償装置によれば、第1複屈折媒体、第1モードミキサ、第2複屈折媒体、第2モードミキサをこの順序に配置して構成される光路に入力光信号を入力させて、この光路を往復させることによって、PMDを等化する等化PMDを発生させこの等化PMDを入力光信号に付加してPMD補償光信号を生成するPMD補償方法が実現される。   According to the PMD compensation device according to the second aspect of the present invention, the input light enters the optical path configured by arranging the first birefringent medium, the first mode mixer, the second birefringent medium, and the second mode mixer in this order. A PMD compensation method for generating a PMD compensation optical signal by generating an equalized PMD that equalizes the PMD and adding the equalized PMD to the input optical signal by reciprocating the optical path by inputting a signal is realized. The

このPMD補償方法は、PMD生成ステップと、偏波解析ステップと、演算ステップと、等化PMD制御ステップとを含んで構成される。   This PMD compensation method includes a PMD generation step, a polarization analysis step, a calculation step, and an equalization PMD control step.

PMD生成ステップは、暫定等化PMDを発生させ入力光信号に付加して暫定PMD補償光信号を生成するステップである。偏波解析ステップは、暫定PMD補償光信号のPMD補償の程度をPMD補償パラメータとして数値化して出力するステップである。演算ステップは、PMD補償パラメータに基づいて、暫定PMD補償光信号のPMDの大きさが減少する方向に等化PMDを発生させるためのPMD補償指示信号を算出して出力するステップである。等化PMD制御ステップは、PMD補償指示信号に基づいて、PMD補償光信号のPMDの値を制御して、PMD補償光信号を出力するステップである。   The PMD generation step is a step of generating a provisional equalization PMD and adding it to the input optical signal to generate a provisional PMD compensation optical signal. In the polarization analysis step, the degree of PMD compensation of the provisional PMD compensation optical signal is digitized as a PMD compensation parameter and output. The calculation step is a step of calculating and outputting a PMD compensation instruction signal for generating equalized PMD in a direction in which the magnitude of the PMD of the provisional PMD compensation optical signal decreases based on the PMD compensation parameter. The equalization PMD control step is a step of controlling the PMD value of the PMD compensation optical signal based on the PMD compensation instruction signal and outputting the PMD compensation optical signal.

このPMD補償方法は、伝送路の進相軸を通過した偏光成分が、PMD生成装置の遅相軸へ入力されるようにSOPを調整する偏波面調整ステップを更に含めて構成するのが好適である。   This PMD compensation method is preferably configured to further include a polarization plane adjustment step for adjusting the SOP so that the polarization component that has passed through the fast axis of the transmission path is input to the slow axis of the PMD generation device. is there.

また、上述の理念に基づくこの発明の第3の要旨によれば、以下のPMDエミュレーター及びこのPMDエミュレーターによって実現されるPMDエミュレート方法が提供される。   Further, according to the third aspect of the present invention based on the above philosophy, the following PMD emulator and a PMD emulation method realized by the PMD emulator are provided.

この発明の第3の要旨によるPMDエミュレーターは、PMD生成装置、偏波解析器、演算器、ドライバ、及び主偏波状態制御部（PSP制御部）を具え、PMDを含まない入力光信号を入力させて、予め設定された大きさのPMDが付加されたエミュレートPMD含有光信号を生成し、エミュレートPMD含有光信号の主偏波状態を、予め設定された主偏波状態に調整して出力するPMDエミュレーターである。   A PMD emulator according to a third aspect of the present invention includes a PMD generation device, a polarization analyzer, a calculator, a driver, and a main polarization state control unit (PSP control unit), and inputs an input optical signal that does not include a PMD. To generate an emulated PMD-containing optical signal to which a PMD of a preset size is added, and adjust the main polarization state of the emulated PMD-containing optical signal to a preset main polarization state. PMD emulator to output.

PMD生成装置は、第1複屈折媒体、第1モードミキサ、第2複屈折媒体、第2モードミキサ、及び反射鏡がこの順に配列されて構成されており、入力光信号を、第1複屈折媒体、第1モードミキサ、第2複屈折媒体、第2モードミキサ、及び反射鏡にいたるまでの経路を往復させることによって、模倣PMDを発生させ入力光信号に付加してPMD含有光信号を生成する。   The PMD generation device is configured by arranging a first birefringence medium, a first mode mixer, a second birefringence medium, a second mode mixer, and a reflector in this order, and an input optical signal is converted into a first birefringence. Generates a PMD-containing optical signal by generating a mimetic PMD by reciprocating the path to the medium, first mode mixer, second birefringent medium, second mode mixer, and reflector. To do.

偏波解析器は、PMD含有光信号のPMD補償の程度をPMDパラメータとして数値化して出力する。   The polarization analyzer digitizes and outputs the degree of PMD compensation of the PMD-containing optical signal as a PMD parameter.

演算器は、PMDパラメータに基づいてPMD含有光信号のPMD補償の程度が予め設定されたPMDの値に近づく方向にPMD付加指示信号を出力する。   The computing unit outputs a PMD addition instruction signal in a direction in which the degree of PMD compensation of the PMD-containing optical signal approaches a preset PMD value based on the PMD parameter.

ドライバは、PMD付加指示信号に基づいてエミュレートPMD含有光信号を生成するようにPMD生成装置及びPSP制御部を制御する。   The driver controls the PMD generation device and the PSP control unit so as to generate an emulated PMD-containing optical signal based on the PMD addition instruction signal.

PSP制御器は、暫定PMD含有光信号のPSPを予め設定されたPSPに調整して出力する。   The PSP controller adjusts and outputs the PSP of the provisional PMD-containing optical signal to a preset PSP.

PMD生成装置において、第1複屈折媒体の前段に、進相軸と遅相軸へのパワー分岐比を指定する偏波面コントローラを更に配置するのが好適である。   In the PMD generation device, it is preferable that a polarization plane controller for designating a power branching ratio between the fast axis and the slow axis is further arranged in front of the first birefringent medium.

第1モードミキサを、第1複屈折媒体の側から第2複屈折媒体の側に向けて順に第1の1/4波長板、第1移相子、及び第2の1/4波長板を配置して構成し、第2モードミキサを、第2移相子を配置して構成するのが好適である。   First mode mixer, in order from the first birefringent medium side to the second birefringent medium side, the first 1/4 wavelength plate, the first phase shifter, and the second 1/4 wavelength plate It is preferable that the second mode mixer is configured by disposing a second phase shifter.

また、第1移相子は、カー効果による直交偏波成分間の屈折率差を利用して構成される透過性光学セラミックス製の偏波面回転素子とするのが好適である。   Further, it is preferable that the first phase shifter is a polarization plane rotation element made of transmissive optical ceramics that is configured by using a refractive index difference between orthogonal polarization components due to the Kerr effect.

この発明の第3の要旨によるPMDエミュレーターによれば、第1複屈折媒体、第1モードミキサ、第2複屈折媒体、第2モードミキサをこの順序に配置して構成される光路にPMDを含まない入力光信号を入力させて、この光路を往復させることによって、予め設定された大きさのPMDが付加され、かつ予め設定されたPSPのエミュレートPMD含有光信号を生成するPMDエミュレート方法が実現される。   According to the PMD emulator according to the third aspect of the present invention, the PMD is included in the optical path configured by arranging the first birefringent medium, the first mode mixer, the second birefringent medium, and the second mode mixer in this order. A PMD emulation method for generating a PMD-containing optical signal by adding a PMD of a preset size and generating a preset PSP by inputting a non-input optical signal and reciprocating this optical path Realized.

このPMDエミュレート方法は、PMD生成ステップと、偏波解析ステップと、演算ステップと、エミュレートPMD制御ステップと、主偏波状態制御ステップとを含んで構成される。PMD生成ステップは、暫定等化PMDを発生させ、この暫定PMDが付加されたPMD含有光信号を生成するステップである。偏波解析ステップは、PMD含有光信号のPMD補償の程度をPMDパラメータとして数値化して出力するステップである。演算ステップは、PMDパラメータに基づいて、PMD含有光信号のPMDの大きさが予め設定されたPMDの値に近づく方向にPMD付加指示信号を出力するステップである。エミュレートPMD制御ステップは、PMD付加指示信号に基づいて、PMD含有光信号のPMDの値を制御してエミュレートPMD含有光信号を生成するステップである。主偏波状態制御ステップは、エミュレートPMD含有光信号の偏波面を回転させて、予め設定されたPSPのエミュレートPMD含有光信号を出力するステップである。   This PMD emulation method includes a PMD generation step, a polarization analysis step, a calculation step, an emulation PMD control step, and a main polarization state control step. The PMD generation step is a step of generating a provisional equalization PMD and generating a PMD-containing optical signal to which the provisional PMD is added. The polarization analysis step is a step in which the degree of PMD compensation of the PMD-containing optical signal is quantified and output as a PMD parameter. The calculation step is a step of outputting a PMD addition instruction signal in a direction in which the PMD magnitude of the PMD-containing optical signal approaches a preset PMD value based on the PMD parameter. The emulated PMD control step is a step of generating an emulated PMD-containing optical signal by controlling the PMD value of the PMD-containing optical signal based on the PMD addition instruction signal. The main polarization state control step is a step of rotating the polarization plane of the emulated PMD-containing optical signal and outputting an emulated PMD-containing optical signal of a preset PSP.

このPMDエミュレート方法は、進相軸と遅相軸へのパワー分岐比を指定する偏波面調整ステップを更に含んで構成するのが好適である。   This PMD emulation method is preferably configured to further include a polarization plane adjustment step for designating a power branching ratio between the fast axis and the slow axis.

この発明の第1の要旨のPMD生成装置によれば、入力光信号が第1複屈折媒体から入力されて、第1複屈折媒体、第1モードミキサ、第2複屈折媒体、第2モードミキサ、及び反射鏡に至るまでの経路を往復して出力される。   According to the PMD generation device of the first aspect of the present invention, an input optical signal is input from the first birefringent medium, and the first birefringent medium, the first mode mixer, the second birefringent medium, and the second mode mixer , And the path to the reflecting mirror is output back and forth.

このような構成とすることによって、第1複屈折媒体、第1モードミキサ及び第2複屈折媒体を具えて構成される単位機能ブロックを入力光信号が往復することとなり、2つの合同の形態の単位機能ブロックをモードミキサに関して対称な形態に配置して形成されるPMD生成装置と同様の機能を有するPMD生成装置として機能する。   By adopting such a configuration, the input optical signal reciprocates through a unit functional block including the first birefringent medium, the first mode mixer, and the second birefringent medium. It functions as a PMD generation device having the same function as a PMD generation device formed by arranging unit functional blocks in a symmetrical form with respect to a mode mixer.

すなわち、反射型としてPMD生成装置を構成して入力光信号を単一の単位機能ブロックを往復させることで、同一の構成の2つの単位機能ブロックを通過させることに相当する動作を行わせることが可能となっている。従って、1つの単位機能ブロックが入力光信号の往路と復路として共通に利用される構成となっており、この1つの単位機能ブロックの偏波面回転量等の光学的特性を制御するだけでよいこととなり、2つの同一の構成の単位機能ブロックを配置しこの2つの単位機能ブロックの光学的特性を等しく制御しなければならないという従来技術が有していた困難が解決される。   In other words, the PMD generator is configured as a reflection type, and an input optical signal can be reciprocated through a single unit functional block to perform an operation equivalent to passing two unit functional blocks having the same configuration. It is possible. Therefore, one unit functional block is configured to be used in common for the forward path and the return path of the input optical signal, and it is only necessary to control optical characteristics such as the amount of polarization plane rotation of this one unit functional block. Thus, the difficulty of the prior art that two unit function blocks having the same configuration must be arranged and the optical characteristics of the two unit function blocks must be controlled equally is solved.

また、単位機能ブロックを1つ構成するだけですむことから、PMD生成装置の構成が容易となり、かつ制御も容易となる。   In addition, since only one unit functional block is required, the configuration of the PMD generation apparatus becomes easy and control becomes easy.

この発明の第1の要旨のPMD生成装置において、第1複屈折媒体の前段に偏波面コントローラを設ける構成とすれば、偏波面調整ステップを実現することが可能である。偏波面調整ステップは、PMD補償の場合、伝送路の進相軸を通過した偏波成分のSOPをPMD生成装置の遅相軸へ一致させるステップであり、エミュレーターの場合は、PMD生成装置の進相軸と遅相軸へのパワー分岐比を調整するステップである。   In the PMD generation device according to the first aspect of the present invention, the polarization plane adjustment step can be realized if the polarization plane controller is provided before the first birefringent medium. In the case of PMD compensation, the polarization plane adjustment step is a step in which the SOP of the polarization component that has passed through the fast axis of the transmission line is matched with the slow axis of the PMD generator. This is a step of adjusting the power branching ratio to the phase axis and the slow axis.

第1モードミキサを、第1複屈折媒体の側から第2複屈折媒体の側に向けて順に第1の1/4波長板、第1移相子、及び第2の1/4波長板を配置して構成し、第2モードミキサを、第2移相子を配置して構成することによって、2次PMDの発生を効果的に抑制することが可能となる。   First mode mixer, in order from the first birefringent medium side to the second birefringent medium side, the first 1/4 wavelength plate, the first phase shifter, and the second 1/4 wavelength plate By arranging and configuring the second mode mixer with the second phase shifter, it is possible to effectively suppress the occurrence of secondary PMD.

2次PMDの発生を効果的に抑制するには、往路において発生する2次PMDを与える2次PMDベクトルと復路において発生する2次PMDを与える2次PMDベクトルとは、その大きさが等しく向きが逆であることが必要である。すなわち、往路でのSOPの回転方向と復路でのSOPの回転方向とが等しくなる状態を実現することが必要である。そこで、第1モードミキサを第1の1/4波長板、第1移相子、及び第2の1/4波長板を配置して構成することによって、詳細は後述するが、偏波軸変換を往路と復路とで対称にすることが可能となり、往路において発生する2次PMDを与える2次PMDベクトルと復路において発生する2次PMDを与える2次PMDベクトルとは、その大きさが等しく向きが逆となる状況を実現できる。   In order to effectively suppress the occurrence of secondary PMD, the secondary PMD vector that gives the secondary PMD that occurs in the forward path and the secondary PMD vector that gives the secondary PMD that occurs in the backward path are equally oriented. Must be reversed. That is, it is necessary to realize a state in which the rotation direction of the SOP in the forward path is equal to the rotation direction of the SOP in the return path. Therefore, by arranging the first mode mixer by arranging the first quarter wave plate, the first phase shifter, and the second quarter wave plate, the polarization axis conversion will be described in detail later. The secondary PMD vector that gives the secondary PMD that occurs in the forward path and the secondary PMD vector that gives the secondary PMD that occurs in the backward path are equally oriented. It is possible to realize a situation where is reversed.

第1移相子を、カー効果による直交偏波成分間の屈折率差を利用して構成される透過性光学セラミックス製の偏波面回転素子とすることによって、高速動作が実現される。   High-speed operation is realized by using the first phase shifter as a polarization plane rotating element made of transmissive optical ceramics that uses the refractive index difference between orthogonally polarized components due to the Kerr effect.

1次PMD発生ステップと、1次PMDの発生に伴って発生する2次PMDを相殺させる2次PMD相殺ステップとは、入力光信号が第1複屈折媒体から入力されて、第1複屈折媒体、第1モードミキサ、第2複屈折媒体、第2モードミキサ、及び反射鏡にいたるまでの経路を往復することによって実現される。   The primary PMD generation step and the secondary PMD cancellation step for canceling the secondary PMD generated with the generation of the primary PMD are an input optical signal input from the first birefringent medium, and the first birefringent medium. The first mode mixer, the second birefringent medium, the second mode mixer, and the path to the reflecting mirror are realized.

この発明の第2の要旨のPMD補償装置によれば、上述のこの発明の第1の要旨のPMD生成装置と、偏波解析器、演算器、及びドライバを具えて構成されている。そのため、この発明の第1の要旨のPMD生成装置によって得られる効果はそのまま、この発明の第2の要旨のPMD補償装置によっても得られる。   According to the PMD compensation apparatus of the second aspect of the present invention, the PMD generation apparatus of the first aspect of the present invention, a polarization analyzer, a computing unit, and a driver are provided. Therefore, the effect obtained by the PMD generation device according to the first aspect of the present invention is also obtained by the PMD compensation device according to the second aspect of the present invention.

PMD生成装置によって、入力光信号が、第1複屈折媒体、第1モードミキサ、第2複屈折媒体、第2モードミキサ、及び反射鏡にいたるまでの経路を往復させられて出力さることによって、暫定等化PMDを入力光信号に付加して暫定PMD補償光信号を生成する。   By the PMD generation device, the input optical signal is output after being reciprocated through the path to the first birefringent medium, the first mode mixer, the second birefringent medium, the second mode mixer, and the reflecting mirror, The provisional equalization PMD is added to the input optical signal to generate a provisional PMD compensation optical signal.

そして、偏波解析器によって、暫定PMD補償光信号のPMD補償の程度がPMD補償パラメータとして数値化して出力され、演算器によって、暫定PMD補償光信号のPMDの大きさが常に減少する方向に等化PMDを発生させるためのPMD補償指示信号が算出され、ドライバによって、PMD補償光信号を生成するようにPMD生成装置が制御される。   Then, the degree of PMD compensation of the provisional PMD compensation optical signal is quantified and outputted as a PMD compensation parameter by the polarization analyzer, and the magnitude of the PMD of the provisional PMD compensation optical signal is constantly reduced by the calculator. The PMD compensation instruction signal for generating the normalized PMD is calculated, and the PMD generation device is controlled by the driver to generate the PMD compensation optical signal.

従って、この発明の第2の要旨のPMD補償装置によれば、入力光信号の偏波状態が時間的に変動してもそれに応じて、入力光信号のPMDを等化する等化PMDを発生させるようにPMD生成装置が制御され、PMD補償光信号が生成されて出力される。   Therefore, according to the PMD compensation device of the second aspect of the present invention, even if the polarization state of the input optical signal fluctuates with time, an equalized PMD that equalizes the PMD of the input optical signal is generated accordingly. The PMD generation device is controlled so that a PMD compensation optical signal is generated and output.

この発明の第2の要旨によるPMD補償装置によれば、PMD生成ステップと、偏波解析ステップと、演算ステップと、等化PMD制御ステップとを含んで構成されるPMD補償方法が実現される。PMD生成ステップはPMD生成装置によって実現され、偏波解析ステップは偏波解析器によって実現され、演算ステップは演算器によって実現され、等化PMD制御ステップとは、ドライバによって実現される。また、偏波面調整ステップは、偏波面コントローラによって実現される。   According to the PMD compensation apparatus according to the second aspect of the present invention, a PMD compensation method including a PMD generation step, a polarization analysis step, a calculation step, and an equalization PMD control step is realized. The PMD generation step is realized by a PMD generation device, the polarization analysis step is realized by a polarization analyzer, the calculation step is realized by a calculator, and the equalization PMD control step is realized by a driver. The polarization plane adjustment step is realized by a polarization plane controller.

この発明の第3の要旨のPMDエミュレーターによれば、上述のこの発明の第1の要旨のPMD生成装置と、偏波解析器、演算器、ドライバ、及びPSP制御部を具えて構成されている。そのため、この発明の第1の要旨のPMD生成装置によって得られる効果はそのまま、この発明の第3の要旨のPMDエミュレーターによっても得られる。   According to the PMD emulator of the third aspect of the present invention, the PMD emulator of the first aspect of the present invention described above, a polarization analyzer, an arithmetic unit, a driver, and a PSP control unit are provided. . Therefore, the effect obtained by the PMD generation device according to the first aspect of the present invention can also be obtained by the PMD emulator according to the third aspect of the present invention.

PMD生成装置によって、入力光信号が、第1複屈折媒体、第1モードミキサ、第2複屈折媒体、第2モードミキサ、及び反射鏡にいたるまでの経路を往復させられて、暫定等化PMDが付加されて暫定PMD含有光信号が生成される。   The PMD generation device reciprocates the path from the input optical signal to the first birefringent medium, the first mode mixer, the second birefringent medium, the second mode mixer, and the reflecting mirror, so that provisional equalization PMD Is added to generate a provisional PMD-containing optical signal.

PSP制御部によって、暫定PMD含有光信号の主偏波状態を予め設定されたPSPに調整して出力し、そして、偏波解析器によってPMD含有光信号のPMD補償の程度がPMDパラメータとして数値化して出力され、演算器によってPMD含有光信号のPMDの大きさが予め設定されたPMDの値に近づく方向にPMDを発生させるためのPMD付加指示信号が算出され、ドライバによってエミュレートPMD含有光信号を生成するようにPMD生成装置及びPSP制御器が制御される。   The main polarization state of the provisional PMD-containing optical signal is adjusted and output to a preset PSP by the PSP control unit, and the degree of PMD compensation of the PMD-containing optical signal is quantified as a PMD parameter by the polarization analyzer. The PMD addition instruction signal for generating the PMD in the direction in which the PMD size of the PMD-containing optical signal approaches the preset PMD value is calculated by the calculator, and the emulated PMD-containing optical signal is calculated by the driver. The PMD generator and the PSP controller are controlled to generate

従って、この発明の第3の要旨のPMDエミュレーターによれば、予め設定された大きさのPMDが付加され、かつ予め設定されたPSPのエミュレート偏波モード分散含有光信号が生成される。   Therefore, according to the PMD emulator of the third aspect of the present invention, a PMD having a preset size is added, and a preset PSP emulated polarization mode dispersion-containing optical signal is generated.

この発明の第3の要旨のPMDエミュレーターによれば、PMD生成ステップと、偏波解析ステップと、演算ステップと、エミュレートPMD制御ステップ、主偏波状態制御ステップとを含んで構成されるPMDエミュレート方法が実現される。PMD生成ステップは、PMD生成装置によって実現され、偏波解析ステップは、偏波解析器によって実現され、演算ステップは、演算器によって実現され、エミュレートPMD制御ステップは、ドライバによって実現され、主偏波状態制御ステップは、PSP制御部によって実現される。また、偏波面調整ステップは、偏波面コントローラによって実現される。   According to the PMD emulator of the third aspect of the present invention, a PMD emulator comprising a PMD generation step, a polarization analysis step, a calculation step, an emulated PMD control step, and a main polarization state control step. A rate method is realized. The PMD generation step is realized by a PMD generation device, the polarization analysis step is realized by a polarization analyzer, the calculation step is realized by an arithmetic unit, and the emulated PMD control step is realized by a driver. The wave state control step is realized by the PSP control unit. The polarization plane adjustment step is realized by a polarization plane controller.

光パルスが複屈折性を有する光ファイバを伝播することによって受ける時間波形の変化の様子の説明に供する図である。(A)は、光通信システムの概略的基本構成を示すブロック構成図であり、(B)は送信器から出力される光信号の時間波形を示す図であり、(C)は受信器で受信される光信号の時間波形を示す図であり、(D)は光ファイバ伝送路を伝播中の光信号の時間波形を直交2偏波成分に分けてそれぞれの偏波成分の時間波形およびそれらの時間軸上での位置関係を模式的に示す図である。It is a figure which uses for description of the mode of the change of the time waveform which an optical pulse receives by propagating through the optical fiber which has birefringence. (A) is a block diagram illustrating a schematic basic configuration of an optical communication system, (B) is a diagram illustrating a time waveform of an optical signal output from a transmitter, and (C) is received by a receiver. (D) is a diagram showing the time waveform of each polarization component by dividing the time waveform of the optical signal propagating through the optical fiber transmission line into two orthogonal polarization components. It is a figure which shows typically the positional relationship on a time axis. 光ファイバのPMDベクトルの分布についての説明に供する図である。(A)は光ファイバを短い光ファイバが多数個縦続接続されたものと見なした場合の短い光ファイバ部分ごとの複屈折の進相軸あるいは遅相軸の方向を模式的に示す図であり、(B)は複屈折性が分布した光ファイバ伝送路において、各複屈折結晶間の偏光状態が時間に関してランダムに変化した場合の光ファイバ伝送路全体がとるDGD値の分布を示す図である。It is a figure where it uses for description about distribution of PMD vector of an optical fiber. (A) is a diagram schematically showing the direction of the fast axis or the slow axis of birefringence for each short optical fiber portion when it is assumed that many short optical fibers are cascaded. (B) is a diagram showing the distribution of DGD values taken by the entire optical fiber transmission line when the polarization state between the birefringent crystals changes randomly with respect to time in the optical fiber transmission line in which birefringence is distributed. . 複屈折媒体とモードミキサと反射ミラーとを具えたPMD生成装置の概略的ブロック構成図である。1 is a schematic block configuration diagram of a PMD generation device including a birefringent medium, a mode mixer, and a reflection mirror. FIG. 可変位相シフタを挟んで接続された4つの複屈折媒体により、DGD発生器自身の高次PMDの発生を抑圧しつつDGDを可変に発生させるPMD生成装置の概略的ブロック構成図である。FIG. 4 is a schematic block configuration diagram of a PMD generation device that variably generates DGD while suppressing generation of higher-order PMD of the DGD generator itself by four birefringent media connected with a variable phase shifter interposed therebetween. この発明の実施形態のPMD生成装置の概略的ブロック構成図である。1 is a schematic block configuration diagram of a PMD generation device according to an embodiment of the present invention. この発明の実施形態のPMD補償装置の概略的ブロック構成図である。1 is a schematic block configuration diagram of a PMD compensation apparatus according to an embodiment of the present invention. この発明の実施形態のPMDエミュレーターの概略的ブロック構成図である。1 is a schematic block diagram of a PMD emulator according to an embodiment of the present invention. 光信号のストークスパラメータ(S₁、S₂、S₃)をそれぞれS₁軸、S₂軸、S₃軸に表示するストークス空間の単位球であるポアンカレ球を表す図である。It is a figure showing the Poincare sphere which is a unit sphere of the Stokes space which displays the Stokes parameters (S ₁ , S ₂ , S ₃ ) of the optical signal on the S ₁ axis, the S ₂ axis, and the S ₃ axis, respectively. 入力光信号が第1複屈折媒体に入力され、再び第1複屈折媒体からPMDが付加あるいは補償されて出力されるまでに受けるSOPの変化の様子をPMDベクトルのストークス空間における変化に対応付けて示す図である。Corresponding to the change in the Stokes space of the PMD vector when the input optical signal is input to the first birefringent medium and the PMD is added or compensated again from the first birefringent medium and output. FIG. 試作されたPMD生成装置の概略的構成図である。It is a schematic block diagram of a prototyped PMD generation device. 第1移相子で発生させる直交偏波モード間で生じる位相差に対する第1モードミキサで発生されるDGDの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of DGD generate | occur | produced with a 1st mode mixer with respect to the phase difference produced between the orthogonal polarization modes generated with a 1st phase shifter. 生成するPMDの値を0 psに設定した場合のPMD付加光信号の時間波形を示し、(A)はシミュレーションによって得られた時間波形を示し、(B)は実験によって得られた時間波形を光サンプリングオシロスコープで観測した結果を示す図である。The time waveform of the PMD additional optical signal when the generated PMD value is set to 0 ps is shown, (A) shows the time waveform obtained by simulation, and (B) shows the time waveform obtained by experiment. It is a figure which shows the result observed with the sampling oscilloscope. 生成するPMDの値を2 psに設定した場合のPMD付加光信号の時間波形を示し、(A)はシミュレーションによって得られた時間波形を示し、(B)は実験によって得られた時間波形を光サンプリングオシロスコープで観測した結果を示す図である。The time waveform of the PMD additional optical signal when the value of the generated PMD is set to 2 ps is shown. (A) shows the time waveform obtained by simulation, and (B) shows the time waveform obtained by the experiment. It is a figure which shows the result observed with the sampling oscilloscope. 生成するPMDの値を3 psに設定した場合のPMD付加光信号の時間波形を示し、(A)はシミュレーションによって得られた時間波形を示し、(B)は実験によって得られた時間波形を光サンプリングオシロスコープで観測した結果を示す図である。The time waveform of the PMD additional optical signal when the generated PMD value is set to 3 ps is shown, (A) shows the time waveform obtained by simulation, and (B) shows the time waveform obtained by experiment. It is a figure which shows the result observed with the sampling oscilloscope. 生成するPMDの値を4 psに設定した場合のPMD付加光信号の時間波形を示し、(A)はシミュレーションによって得られた時間波形を示し、(B)は実験によって得られた時間波形を光サンプリングオシロスコープで観測した結果を示す図である。The time waveform of the PMD additional optical signal when the value of the generated PMD is set to 4 ps is shown, (A) shows the time waveform obtained by simulation, and (B) shows the time waveform obtained by experiment. It is a figure which shows the result observed with the sampling oscilloscope.

以下、図5〜図14を参照して、この発明の実施の形態につき説明する。なお、図5〜図7はこの発明に係る一構成例を図示するものであり、この発明が理解できる程度に各構成要素の配置関係などを概略的に示しているに過ぎず、この発明を図示例に限定するものではない。また、以下の説明において、特定の素子および動作条件などを取り上げることがあるが、これら素子および動作条件は好適例の一つに過ぎず、したがって、何らこれらに限定されない。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIGS. 5 to 7 illustrate one configuration example according to the present invention, and only schematically show the arrangement relationship of each component to the extent that the present invention can be understood. It is not limited to the illustrated example. In the following description, specific elements and operating conditions may be taken up. However, these elements and operating conditions are only one of preferred examples, and thus are not limited to these.

図5〜図7に示した装置の構成要素については、共通する構成要素に対しては同一の番号を付して示し、その重複する説明を省略することもある。また、図6及び図7において、光信号の通路を太線で示し電気信号の通路を細線で示してある。   Constituent elements of the apparatus shown in FIGS. 5 to 7 are denoted by the same reference numerals for common constituent elements, and redundant description thereof may be omitted. 6 and 7, the optical signal path is indicated by a thick line, and the electrical signal path is indicated by a thin line.

＜この発明の実施形態のPMD生成装置＞
図5を参照して、この発明の実施形態のPMD生成装置の構成及びその動作について説明する。図5は、この発明の実施形態のPMD生成装置の概略的ブロック構成図である。 <PMD generation apparatus according to an embodiment of the present invention>
With reference to FIG. 5, the configuration and operation of the PMD generation apparatus according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a schematic block configuration diagram of the PMD generation device according to the embodiment of the present invention.

この発明の実施形態のPMD生成装置46は、第1複屈折媒体14、第1モードミキサ16、第2複屈折媒体18、第2モードミキサ20、及び反射鏡22を具え、これらの光学素子がこの順に配列されて形成される。更に、第1複屈折媒体14の前段に、入力光信号に対して、PMD生成装置46で発生するDGDを付与する偏光軸を調整する偏波面コントローラ12が設けられている。第1複屈折媒体14、第1モードミキサ16、及び第2複屈折媒体18は、単位機能ブロック48を構成している。   The PMD generating apparatus 46 of the embodiment of the present invention includes a first birefringent medium 14, a first mode mixer 16, a second birefringent medium 18, a second mode mixer 20, and a reflecting mirror 22, and these optical elements are They are arranged in this order. Further, a polarization plane controller 12 that adjusts the polarization axis that gives the DGD generated by the PMD generation device 46 to the input optical signal is provided before the first birefringent medium 14. The first birefringent medium 14, the first mode mixer 16, and the second birefringent medium 18 constitute a unit functional block 48.

入力光信号9は、光サーキュレータ10を介して入力光信号11-1としてこの発明の実施形態のPMD生成装置46に入力され、1次PMDが入力光信号に付加され、かつ1次PMDの生成に伴い発生する2次PMDが相殺されて、PMD付加光信号11-2が生成されて出力される構成とされている。   The input optical signal 9 is input as the input optical signal 11-1 through the optical circulator 10 to the PMD generation device 46 of the embodiment of the present invention, the primary PMD is added to the input optical signal, and the primary PMD is generated. The second-order PMD generated along with this is canceled out, and the PMD additional optical signal 11-2 is generated and output.

上述した非特許文献2に開示されたPMD生成装置とこの発明の実施形態のPMD生成装置46との対応関係は次のようになっている。すなわち、この発明の実施形態のPMD生成装置46が、入力光信号11-1を、単位機能ブロック48、第2モードミキサ20、及び反射鏡22にいたるまでの光路を往復させる構成としたことによって、図4に示したPMD生成装置の合同な構成の第1ブロック60と第2ブロック70とが、単位機能ブロック48に対応することとなっている。そして、図4に示したPMD生成装置の第2モードミキサ68がこの発明の実施形態のPMD生成装置46の第2モードミキサ20と対応する。   The correspondence relationship between the PMD generation device disclosed in Non-Patent Document 2 described above and the PMD generation device 46 according to the embodiment of the present invention is as follows. That is, the PMD generation device 46 according to the embodiment of the present invention is configured so that the input optical signal 11-1 reciprocates the optical path to the unit function block 48, the second mode mixer 20, and the reflecting mirror 22. The first block 60 and the second block 70 having the congruent configuration of the PMD generation device shown in FIG. 4 correspond to the unit function block 48. The second mode mixer 68 of the PMD generation device shown in FIG. 4 corresponds to the second mode mixer 20 of the PMD generation device 46 of the embodiment of the present invention.

第1複屈折媒体14の前段に偏波面コントローラ12が設けられているので、PMD補償の目的でPMD生成装置を利用するときは、偏波面コントローラ12は伝送路のPMDの影響を受けた光信号の進相軸と、PMD生成装置の遅相軸とを一致させる目的で用いられ、入力光信号11-1のSOPが変動しても適応的に調整することが可能となる。また、PMDエミュレータとしてPMD生成装置を利用するときは、PMD生成装置の進相軸と遅相軸間のパワー分岐比を変化させる目的で、偏波面コントローラ12を利用することができる。   Since the polarization plane controller 12 is provided in the preceding stage of the first birefringent medium 14, when the PMD generator is used for the purpose of PMD compensation, the polarization plane controller 12 is an optical signal affected by the PMD of the transmission line. This is used for the purpose of making the fast axis coincide with the slow axis of the PMD generator, and can be adaptively adjusted even if the SOP of the input optical signal 11-1 fluctuates. When the PMD generator is used as the PMD emulator, the polarization plane controller 12 can be used for the purpose of changing the power branching ratio between the fast axis and the slow axis of the PMD generator.

すなわち、入力光信号11-1が偏波面コントローラ12に入力されると、所望の（補償器として用いる場合は、伝送路のPMDの影響を受けた光信号の進相軸と、PMD生成装置の遅相軸とが一致するように、エミュレーターとして用いる場合は、直交軸間のパワー分岐比が設定した値となるように）偏光変換が成され、入力光信号13-1として第1複屈折媒体14に入力される。入力光信号13-1が第1複屈折媒体14に入力されると、第1複屈折媒体14の進相軸と遅相軸のそれぞれの方向の偏波成分の伝播速度が異なるので、入力光信号13-1のSOPがストークス空間を規定する直交3軸の内の一つの軸（例えばS₁軸）を中心として回転され光信号15-1として出力され第1モードミキサ16に入力される。光信号15-1は第1モードミキサ16で同様にそのSOPが、複屈折媒体における回転軸と直交する軸（例えばS₃軸）を中心として回転され光信号17-1として出力され第2複屈折媒体18に入力される。光信号17-1はそのSOPがS₁軸を中心として回転され光信号19-1として出力され第2モードミキサ20に入力される。 That is, when the input optical signal 11-1 is input to the polarization plane controller 12, the desired fast axis of the optical signal affected by the PMD of the transmission path and the PMD generation device When used as an emulator so that the slow axis coincides, the polarization conversion is performed so that the power branching ratio between the orthogonal axes becomes a set value), and the first birefringent medium as the input optical signal 13-1 14 is input. When the input optical signal 13-1 is input to the first birefringent medium 14, the propagation speeds of the polarization components in the directions of the fast axis and the slow axis of the first birefringent medium 14 are different. SOP signal 13-1 is input to the mode mixer 16 is output as an optical signal 15-1 is rotated about one axis (e.g., S ₁ axis) of the three orthogonal axes defining the Stokes space. Optical signal 15-1 is similarly the SOP in the first mode mixer 16, second mixed output as an optical signal 17-1 is rotated axis (e.g. S ₃ axis) as the center that is perpendicular to the rotation axis of the birefringent medium Input to the refraction medium 18. Optical signal 17-1 its SOP is input to the mode mixer 20 is output as an optical signal 19-1 is rotated about the S ₁ axis.

第2モードミキサ20に入力された光信号19-1は、そのSOPがS₁軸を中心として回転され光信号21-1として出力され反射鏡22で光信号21−2として反射されて第2モードミキサ20に入力される。光信号21-2は、第2モードミキサ20でそのSOPがS₁軸を中心として回転され光信号19-2として出力され第2複屈折媒体18に入力される。光信号19-2は、第2複屈折媒体18でそのSOPがS₁軸を中心として回転され光信号17-2として出力され第1モードミキサ16に入力される。光信号17-2は、第1モードミキサ16でそのSOPがS₃軸を中心として回転され光信号15-2として出力され第1複屈折媒体14に入力される。光信号15-2は、第1複屈折媒体14でそのSOPがS₁軸を中心として回転され光信号13-2として出力され偏波面コントローラ12に入力され、PMD付加光信号11-2として出力される。 Optical signal 19-1 is input to the mode mixer 20, first the SOP is reflected as a light signal 21-2 by the reflecting mirror 22 is outputted as an optical signal 21-1 is rotated about the S ₁ axis 2 Input to the mode mixer 20. The SOP of the optical signal 21-2 is rotated about the S ₁ axis by the second mode mixer 20, is output as an optical signal 19-2, and is input to the second birefringent medium 18. Optical signal 19-2, the SOP second birefringent medium 18 is input to the mode mixer 16 is output as an optical signal 17-2 is rotated about the S ₁ axis. Optical signal 17-2, the SOP in the first mode mixer 16 is input to the first birefringent medium 14 is output as an optical signal 15-2 is rotated about the S ₃ axis. Optical signal 15-2, the SOP in the first birefringent medium 14 is input to the polarization controller 12 is output as an optical signal 13-2 is rotated about the S ₁ axis, the output as the PMD additional optical signal 11-2 Is done.

PMD付加光信号11-2は光サーキュレータ10を介して出力信号であるPMD付加光信号23として出力される。   The PMD additional optical signal 11-2 is output as an PMD additional optical signal 23 as an output signal via the optical circulator 10.

＜この発明の実施形態のPMD補償装置＞
図6を参照して、この発明の実施形態のPMD補償装置の構成及びその動作について説明する。図6は、この発明の実施形態のPMD補償装置の概略的ブロック構成図である。 <PMD Compensator of Embodiment of the Invention>
With reference to FIG. 6, the configuration and operation of the PMD compensation apparatus according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a schematic block diagram of the PMD compensation device according to the embodiment of the present invention.

この発明の実施形態のPMD補償装置は、PMD生成装置46、偏波解析器26、演算器28、及びドライバ30を具え、入力光信号11-1を入力させて、この入力光信号11-1のPMDを等化する等化PMDを発生させ、この等化PMDを光信号に付加してPMD補償光信号11-2を生成して出力するPMD補償装置である。ただし、この発明の実施形態のPMD補償装置を構成するPMD生成装置46には、上述したこの発明の実施形態のPMD生成装置46が利用されている。従って、上述したPMD生成装置46の動作についてはその重複する説明を省略する。   The PMD compensation device according to the embodiment of the present invention includes a PMD generation device 46, a polarization analyzer 26, a computing unit 28, and a driver 30, and receives an input optical signal 11-1, and inputs the input optical signal 11-1. This PMD compensator generates an equalized PMD that equalizes the PMD of the signal, adds the equalized PMD to the optical signal, generates a PMD compensated optical signal 11-2, and outputs it. However, the PMD generation device 46 of the embodiment of the present invention described above is used for the PMD generation device 46 constituting the PMD compensation device of the embodiment of the present invention. Therefore, the redundant description of the operation of the PMD generation device 46 described above is omitted.

入力光信号9は、光サーキュレータ10を介して入力光信号11-1としてPMD生成装置46に入力され、1次PMD(等化PMD)がこの入力光信号に付加され、かつこの1次PMDの生成に伴い発生する2次PMDが相殺されて、PMD付加光信号11-2が生成されてPMD生成装置46から出力される。   The input optical signal 9 is input to the PMD generation device 46 as the input optical signal 11-1 via the optical circulator 10, and the primary PMD (equalized PMD) is added to the input optical signal, and the primary PMD The secondary PMD generated by the generation is canceled out, and the PMD additional optical signal 11-2 is generated and output from the PMD generation device 46.

PMD生成装置46から出力されるPMD付加光信号11-2は、光サーキュレータ10を介してPMD付加光信号23として光分岐器24に入力され2分岐された一方の光信号が、暫定PMD補償光信号25-2として偏波解析器26に入力される。また、光分岐器24で分岐されたもう一方の暫定PMD補償光信号25-1は、そのPMDの大きさが0となるように制御された時点でPMD補償光信号となる。実際の運用形態では、暫定PMD補償光信号25-1あるいは25-2のPMDの大きさを厳密な意味で0とすることはできないので、予め定めたPMDの大きさ以下になった時点で、PMD補償光信号として生成されたものとして扱われる。   The PMD additional optical signal 11-2 output from the PMD generation device 46 is input to the optical branching device 24 as the PMD additional optical signal 23 via the optical circulator 10, and one of the two optical signals is provisional PMD compensation light. The signal 25-2 is input to the polarization analyzer 26. The other provisional PMD compensation optical signal 25-1 branched by the optical splitter 24 becomes a PMD compensation optical signal when the PMD is controlled to have a magnitude of zero. In the actual operation mode, the PMD size of the provisional PMD compensation optical signal 25-1 or 25-2 cannot be set to 0 in a strict sense, so when the size becomes equal to or less than the predetermined PMD size, Treated as a PMD compensated optical signal.

偏波解析器26に暫定PMD補償光信号25-2が入力されると、偏波解析器26は、暫定PMD補償光信号25-2のPMD補償の程度をPMD補償パラメータ27として数値化して出力する。   When provisional PMD compensation optical signal 25-2 is input to polarization analyzer 26, polarization analyzer 26 digitizes and outputs the degree of PMD compensation of provisional PMD compensation optical signal 25-2 as PMD compensation parameter 27. To do.

PMD補償パラメータ27は、暫定PMD補償光信号25-2の偏光度（DOP: Degree of Polarization）を利用することが可能である。DOPとは、光パルスの全光強度に対する偏光成分の光強度の占める割合として定義される値であるので、ストークスパラメータ（S₀, S₁, S₂, S₃）によって次式(3)で与えられる。
DOP＝{S₁ ²＋S₂ ²＋S₃ ²}^1/2/S₀ （3）
従って、ストークスパラメータが算出されれば、DOPは式(3)を用いて算出される。 The PMD compensation parameter 27 can use the degree of polarization (DOP: Degree of Polarization) of the provisional PMD compensation optical signal 25-2. Since DOP is a value defined as the ratio of the light intensity of the polarization component to the total light intensity of the light pulse, the following equation (3) is used according to the Stokes parameters (S ₀ , S ₁ , S ₂ , S ₃ ): Given.
DOP = {S ₁ ² + S ₂ ² + S ₃ ² } ^1/2 / S ₀ (3)
Therefore, if the Stokes parameter is calculated, DOP is calculated using equation (3).

DOPはPMDが小さい場合は大きな値をとり、PMDが大きな場合は小さな値となる。従って、DOPの値が大きくなるように制御すればよいこととなる。このDOPを大きくするように制御する方法が、以下に説明するように知られている。   DOP takes a large value when the PMD is small, and a small value when the PMD is large. Therefore, it is only necessary to control the DOP value to be large. A method of controlling the DOP so as to increase is known as described below.

なお、DOPをモニターしてPMDを補償する方法は、波形歪みの補償の対象である光信号の伝送ビットレートに依存せずに実行できること、及び任意のRZ（Return to Zero）フォーマットの光信号に対しても適用が可能であるという特長を有している。   The method of monitoring DOP and compensating for PMD can be performed without depending on the transmission bit rate of the optical signal that is the object of waveform distortion compensation, and can be applied to any RZ (Return to Zero) format optical signal. It also has the feature that it can be applied to.

偏波解析器26は、DOP計測器（図示を省略してある。）及び演算処理装置（図示を省略してある。）を利用して周知の構成として形成することが可能である。DOP計測器には、例えば、ジェネラルフォトニクス社のDOP計測器POD-101A等が適宜利用できる。そして、偏波解析器26に、DOP計測器POD-101Aを利用し、DOP計測器POD-101Aから出力されるストークスパラメータを含むPMD補償パラメータ27を、USBインターフェース（図示を省略してある。）を介して、演算器28に供給する。演算器28には、PMD補償パラメータ27からDOPを算出するプログラムがインストールされているパーソナルコンピュータ等を利用することが可能である。すなわち、このパーソナルコンピュータによって、PMD補償パラメータ27からDOPを算出させる構成とする。   The polarization analyzer 26 can be formed as a known configuration using a DOP measuring instrument (not shown) and an arithmetic processing unit (not shown). As the DOP measuring instrument, for example, DOP measuring instrument POD-101A manufactured by General Photonics Co., Ltd. can be used as appropriate. Then, the DOP measuring device POD-101A is used as the polarization analyzer 26, and the PMD compensation parameter 27 including the Stokes parameter output from the DOP measuring device POD-101A is connected to the USB interface (not shown). To the computing unit 28. As the computing unit 28, a personal computer or the like in which a program for calculating DOP from the PMD compensation parameter 27 is installed can be used. That is, the personal computer is configured to calculate the DOP from the PMD compensation parameter 27.

DOPを算出するプログラムがインストールされているパーソナルコンピュータを利用して、後述するこの発明の実施形態のPMD補償方法のPMD生成ステップ、偏波解析ステップ、演算ステップ、及び等化PMD制御ステップの各ステップを手動操作することによって実行することが可能である。   Using a personal computer in which a program for calculating DOP is installed, each step of the PMD generation step, polarization analysis step, calculation step, and equalization PMD control step of the PMD compensation method of the embodiment of the present invention described later Can be executed manually.

例えば、PMD生成ステップ、偏波解析ステップ、演算ステップ、及び等化PMD制御ステップの各ステップを、手動によってドライバ30を操作して制御することによって実行することが原理的に可能である。このとき、操作者は、偏波解析器26から出力されたDOPの値を読み取って、この値に対してDOPの値を増やすかあるいは減らすかを判断し、ドライバ30を操作してPMD補償装置46を制御する。もちろん、これらのステップに対して、汎用コンピュータ等を利用して、以下に説明するように適宜自動化することも可能であることはいうまでもない。   For example, it is theoretically possible to execute each step of the PMD generation step, the polarization analysis step, the calculation step, and the equalization PMD control step by manually operating and controlling the driver 30. At this time, the operator reads the DOP value output from the polarization analyzer 26, determines whether to increase or decrease the DOP value with respect to this value, and operates the driver 30 to operate the PMD compensation device. Control 46. Of course, it is needless to say that these steps can be appropriately automated using a general-purpose computer or the like as described below.

演算器28は、上述のようにPMD補償パラメータ27に基づいてDOPを算出すると共に、暫定PMD補償光信号25-2のPMDの大きさが減少する方向に等化PMDを発生させるためのPMD補償指示信号29を算出して出力させる構成とする。演算器28によってPMD補償指示信号29を算出する際のアルゴリズムとしては、周知の山登り法や粒子群最適化（PSO: Particle Swarm Optimization）アルゴリズム等の最適化アルゴリズムが適宜利用することが可能である。この最適化アルゴリズムの実行は手動でも可能であるが、入力光信号11-1の偏波状態が時間的に早い速度で変化する場合には、暫定PMD補償光信号25-2のPMDの大きさが減少する方向に等化PMDを発生させるためのPMD補償指示信号29を算出するソフトウエアが組み込まれた汎用コンピュータ等を利用して適宜自動化することが望ましい。   The arithmetic unit 28 calculates the DOP based on the PMD compensation parameter 27 as described above, and generates PMD compensation for generating equalized PMD in the direction in which the PMD size of the provisional PMD compensation optical signal 25-2 decreases. The instruction signal 29 is calculated and output. As an algorithm for calculating the PMD compensation instruction signal 29 by the calculator 28, an optimization algorithm such as a well-known hill-climbing method or a particle swarm optimization (PSO) algorithm can be used as appropriate. This optimization algorithm can be executed manually, but if the polarization state of the input optical signal 11-1 changes at a fast rate in time, the magnitude of the PMD of the provisional PMD compensation optical signal 25-2 It is desirable to appropriately automate using a general-purpose computer or the like in which software for calculating the PMD compensation instruction signal 29 for generating equalized PMD in a direction in which the PMD decreases is incorporated.

ドライバ30は、PMD補償指示信号29に基づいて、PMD補償光信号11-2（すなわちPMD補償光信号25-1）を生成するようにPMD生成装置46を制御する。具体的には、PMD補償指示信号29に基づいて、偏波面コントローラ12、第1モードミキサ16及び第2モードミキサ20に対して、それぞれ制御信号31-1、31-2及び31-3を供給して制御する。   Based on the PMD compensation instruction signal 29, the driver 30 controls the PMD generation device 46 to generate the PMD compensation optical signal 11-2 (that is, the PMD compensation optical signal 25-1). Specifically, based on the PMD compensation instruction signal 29, control signals 31-1, 31-2, and 31-3 are supplied to the polarization plane controller 12, the first mode mixer 16, and the second mode mixer 20, respectively. And control.

この発明の実施形態のPMD補償装置によって実現されるPMD補償方法は、PMD生成装置46によって実現されるPMD生成ステップと、偏波解析器26によって実現される偏波解析ステップと、演算器28によって実現される演算ステップと、ドライバ30によって実現される等化PMD制御ステップとを含んで構成される。   The PMD compensation method realized by the PMD compensation apparatus according to the embodiment of the present invention includes a PMD generation step realized by the PMD generation apparatus 46, a polarization analysis step realized by the polarization analyzer 26, and an arithmetic unit 28. The calculation step is realized, and the equalization PMD control step realized by the driver 30 is included.

PMD生成ステップは、暫定等化PMDを発生させ入力光信号11-1に付加して暫定PMD補償光信号11-2（すなわち暫定PMD補償光信号25-2）を生成するステップである。偏波解析ステップは、暫定PMD補償光信号25-2のPMDの大きさに対応するPMD補償パラメータであるDOPに変換して出力するステップである。演算ステップは、偏波解析器26から出力されたDOPに基づいて、暫定PMD補償光信号25-2のPMDの大きさが減少する方向に等化PMDを発生させるためのPMD補償指示信号29を算出して出力するステップである。等化PMD制御ステップは、PMD補償指示信号29に基づいて、暫定PMD補償光信号25-2のDOPの値をモニターしてPMD生成装置46を制御し、PMD補償光信号25-1を出力するステップである。   The PMD generation step is a step of generating a provisional equalization PMD and adding it to the input optical signal 11-1 to generate a provisional PMD compensation optical signal 11-2 (ie provisional PMD compensation optical signal 25-2). The polarization analysis step is a step of converting the DPM that is a PMD compensation parameter corresponding to the PMD size of the provisional PMD compensation optical signal 25-2 and outputting the DOP. In the calculation step, based on the DOP output from the polarization analyzer 26, a PMD compensation instruction signal 29 for generating an equalized PMD in a direction in which the PMD size of the provisional PMD compensation optical signal 25-2 decreases is obtained. This is a step of calculating and outputting. The equalization PMD control step monitors the DOP value of the provisional PMD compensation optical signal 25-2 based on the PMD compensation instruction signal 29 to control the PMD generation device 46, and outputs the PMD compensation optical signal 25-1. It is a step.

すなわち、偏波解析器26で暫定PMD補償光信号25-2のPMD補償の程度に対応するPMD補償パラメータであるDOPが求められPMD補償パラメータ27が出力される。このPMD補償パラメータ27によって指示されたDOPに基づいて、暫定PMD補償光信号25-2のPMDの大きさが減少する方向に等化PMDを発生させるためのPMD補償指示信号29が生成されて出力される演算ステップが実行される。このPMD補償指示信号29に基づきドライバ30から、制御信号31-1、31-2及び31-3が生成されて出力され、偏波面コントローラ12、第1モードミキサ16及び第2モードミキサ20に対してそれぞれ制御信号31-1、31-2及び31-3が供給され、偏波面コントローラ12、第1モードミキサ16及び第2モードミキサ20の状態が調整される。これによって、暫定PMD補償光信号25-2のDOPが変動するのでこの変動したDOPが偏波解析器26で測定されて同様の制御が行われるというフィードバック制御システムが形成される。   That is, the polarization analyzer 26 obtains DOP which is a PMD compensation parameter corresponding to the degree of PMD compensation of the provisional PMD compensation optical signal 25-2, and outputs the PMD compensation parameter 27. Based on the DOP instructed by this PMD compensation parameter 27, a PMD compensation instruction signal 29 for generating equalized PMD in a direction in which the PMD magnitude of the provisional PMD compensation optical signal 25-2 decreases is generated and output. The calculation step is executed. Based on this PMD compensation instruction signal 29, the control signals 31-1, 31-2 and 31-3 are generated and output from the driver 30 to the polarization plane controller 12, the first mode mixer 16 and the second mode mixer 20. The control signals 31-1, 31-2 and 31-3 are supplied to adjust the states of the polarization plane controller 12, the first mode mixer 16 and the second mode mixer 20, respectively. Accordingly, since the DOP of the provisional PMD compensation optical signal 25-2 fluctuates, a feedback control system is formed in which the fluctuating DOP is measured by the polarization analyzer 26 and similar control is performed.

＜この発明の実施形態のPMDエミュレーター＞
図7を参照して、この発明の実施形態のPMDエミュレーターの構成及びその動作について説明する。図7は、この発明の実施形態のPMDエミュレーターの概略的ブロック構成図である。 <PMD emulator according to an embodiment of the present invention>
The configuration and operation of the PMD emulator according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a schematic block diagram of the PMD emulator according to the embodiment of the present invention.

この発明の実施形態のPMDエミュレーターは、PMD生成装置46、偏波解析器26、演算器28、ドライバ30、及びPSP制御部32を具え、PMDを含まない入力光信号11-1を入力させて、予め設定された大きさのPMDが付加されたエミュレートPMD含有光信号11-2を生成し、エミュレートPMD含有光信号11-2の主偏波状態を、予め設定されたPSPに調整して出力するPMDエミュレーターである。ただし、この発明の実施形態のPMDエミュレーターを構成するPMD生成装置46には、上述したこの発明の実施形態のPMD生成装置46が利用されている。従って、上述したPMD生成装置46の動作についてはその重複する説明を省略する。   The PMD emulator according to the embodiment of the present invention includes a PMD generation device 46, a polarization analyzer 26, a calculator 28, a driver 30, and a PSP control unit 32, and inputs an input optical signal 11-1 that does not include a PMD. , Generate an emulated PMD-containing optical signal 11-2 to which a PMD of a preset size is added, and adjust the main polarization state of the emulated PMD-containing optical signal 11-2 to a preset PSP Output PMD emulator. However, the PMD generation device 46 of the embodiment of the present invention described above is used for the PMD generation device 46 constituting the PMD emulator of the embodiment of the present invention. Therefore, the redundant description of the operation of the PMD generation device 46 described above is omitted.

また、上述のこの発明の実施形態のPMD補償装置の動作説明において、PMD補償光信号11-2、暫定PMD補償光信号25-2、暫定PMD補償光信号25-1、PMD補償パラメータ27、PMD補償指示信号29とあるところを、この発明の実施形態のPMDエミュレーターの動作説明においては、エミュレートPMD含有光信号11-2、暫定PMD含有光信号25-2、暫定PMD含有光信号25-1、PMDパラメータ27、PMD付加指示信号29と表記する。これは、PMD補償装置ではPMD生成装置46において、入力光信号に含まれるPMDを等化するためにPMDを発生させるのに対して、PMDエミュレーターでは同じくPMD生成装置46において、PMDを含まない入力光信号に対して意図的にPMDを付加するためにPMDを発生させている。何れの装置においてもPMD生成装置46がPMDを発生させていることには変わりがないので、上述のように同一の記号によって両者の信号を示してある。   In the above description of the operation of the PMD compensation apparatus according to the embodiment of the present invention, the PMD compensation optical signal 11-2, the provisional PMD compensation optical signal 25-2, the provisional PMD compensation optical signal 25-1, the PMD compensation parameter 27, the PMD In the description of the operation of the PMD emulator according to the embodiment of the present invention, the compensation instruction signal 29 is referred to as an emulated PMD-containing optical signal 11-2, a temporary PMD-containing optical signal 25-2, and a temporary PMD-containing optical signal 25-1. , PMD parameter 27 and PMD addition instruction signal 29. This is because, in the PMD compensator, the PMD generator 46 generates PMD to equalize the PMD included in the input optical signal, whereas in the PMD emulator, the PMD generator 46 also does not include the PMD. PMD is generated to intentionally add PMD to an optical signal. In any apparatus, since the PMD generation apparatus 46 generates the PMD, there is no change, so that both signals are indicated by the same symbol as described above.

PMDを含まない入力光信号9は、光サーキュレータ10を介してPMDを含まない入力光信号11-1としてPMD生成装置46に入力され、1次PMDがこの入力光信号に付加され、かつ1次PMDの生成に伴い発生する2次PMDが相殺されて、PMD付加光信号11-2が生成されてPMD生成装置46から出力される。   The input optical signal 9 not including PMD is input to the PMD generator 46 as the input optical signal 11-1 not including PMD via the optical circulator 10, and the primary PMD is added to the input optical signal, and the primary The secondary PMD generated with the PMD generation is canceled out, and the PMD additional optical signal 11-2 is generated and output from the PMD generation device 46.

PMD生成装置46から出力されるPMD付加光信号11-2は、光サーキュレータ10を介して暫定PMD含有光信号23として光分岐器24に入力され2分岐された一方の光信号が、暫定PMD含有光信号25-2として偏波解析器26に入力される。   The PMD additional optical signal 11-2 output from the PMD generator 46 is input to the optical branching device 24 as the provisional PMD-containing optical signal 23 via the optical circulator 10, and one of the two optical signals is provisionally PMD-containing. The signal is input to the polarization analyzer 26 as an optical signal 25-2.

また、光分岐器24で分岐されたもう一方の暫定PMD含有光信号25-1は、その主偏波状態が予め設定された主偏波状態に制御された時点、すなわちPMDの大きさが予め設定された主偏波状態を表す大きさと等しくなるように制御された時点でエミュレートPMD含有光信号となる。実際の運用形態では、暫定PMD含有光信号25-1あるいは25-2のPMDの大きさが厳密な意味で予め設定された主偏波状態を表す大きさと等しくなるようにすることはできないので、暫定PMD含有光信号25-2のPMDと予め定めたPMDとの差が、予め定めた値以下になった時点で、エミュレートPMD含有光信号として生成されたものとして扱われる。   Further, the other provisional PMD-containing optical signal 25-1 branched by the optical splitter 24 is the time when the main polarization state is controlled to the preset main polarization state, that is, the size of the PMD is set in advance. An emulated PMD-containing optical signal is obtained at the time when it is controlled to be equal to the magnitude representing the set main polarization state. In the actual operation mode, the PMD size of the provisional PMD-containing optical signal 25-1 or 25-2 cannot be made equal to the size representing the preset main polarization state in a strict sense, When the difference between the PMD of the provisional PMD-containing optical signal 25-2 and a predetermined PMD becomes equal to or less than a predetermined value, the provisional PMD-containing optical signal 25-2 is treated as being generated as an emulated PMD-containing optical signal.

偏波解析器26に暫定PMD含有光信号25-2が入力されると、偏波解析器26は、暫定PMD含有光信号25-2のPMDの大きさをPMDパラメータ27として数値化して出力する。PMDパラメータ27は、暫定PMD含有光信号25-2のDOPを利用することが可能である。DOPはPMDが小さい場合は大きな値をとり、PMDが大きな場合は小さな値となる。従って、DOPの値が大きくなるように制御すればよいこととなる。このDOPを大きくするように制御する方法は、上述したこの発明の実施形態のPMD補償装置の場合と同様であるので、重複する説明を省略する。   When the provisional PMD-containing optical signal 25-2 is input to the polarization analyzer 26, the polarization analyzer 26 digitizes and outputs the PMD size of the provisional PMD-containing optical signal 25-2 as the PMD parameter 27. . The PMD parameter 27 can use the DOP of the provisional PMD-containing optical signal 25-2. DOP takes a large value when the PMD is small, and a small value when the PMD is large. Therefore, it is only necessary to control the DOP value to be large. Since the method for controlling the DOP to be large is the same as in the case of the PMD compensation apparatus according to the above-described embodiment of the present invention, a duplicate description is omitted.

演算器28は、PMDパラメータ27に基づいてDOPを算出すると共に、暫定PMD含有光信号25-2の大きさが予め設定されたPMDの大きさに近づく方向にPMD付加指示信号29を出力する。   The computing unit 28 calculates a DOP based on the PMD parameter 27 and outputs a PMD addition instruction signal 29 in a direction in which the magnitude of the provisional PMD-containing optical signal 25-2 approaches the preset magnitude of the PMD.

ドライバ30は、PMD付加指示信号29に基づいて、PMD含有光信号11-2（すなわちPMD含有光信号25-1）を生成するようにPMD生成装置46を制御する。具体的には、PMD付加指示信号29に基づいて、偏波面コントローラ12、第1モードミキサ16及び第2モードミキサ20に対して、それぞれに制御信号31-1、31-2及び31-3を供給して制御する。   Based on the PMD addition instruction signal 29, the driver 30 controls the PMD generation device 46 so as to generate the PMD-containing optical signal 11-2 (that is, the PMD-containing optical signal 25-1). Specifically, based on the PMD addition instruction signal 29, control signals 31-1, 31-2 and 31-3 are respectively sent to the polarization plane controller 12, the first mode mixer 16 and the second mode mixer 20. Supply and control.

PSP制御部32は、暫定PMD含有光信号25-1の主偏波状態を予め設定された主偏波状態に調整して出力する。   The PSP control unit 32 adjusts the main polarization state of the provisional PMD-containing optical signal 25-1 to a preset main polarization state and outputs it.

この発明の実施形態のPMDエミュレーターによって実現されるPMDエミュレート方法は、PMD生成装置46によって実現されるPMD生成ステップと、偏波解析器26によって実現される偏波解析ステップと、演算器28によって実現される演算ステップと、ドライバ30によって実現される等化PMD制御ステップと、を含んで構成される。   The PMD emulation method realized by the PMD emulator according to the embodiment of the present invention includes a PMD generation step realized by the PMD generation device 46, a polarization analysis step realized by the polarization analyzer 26, and an arithmetic unit 28. The calculation step is realized, and the equalization PMD control step realized by the driver 30 is included.

PMD生成ステップは、暫定等化PMDを発生させ入力光信号11-1に付加して暫定PMD含有光信号11-2（すなわち暫定PMD含有光信号25-2）を生成するステップである。偏波解析ステップは、暫定PMD含有光信号25-2のPMD補償の程度に対応するPMDパラメータであるDOPに変換して出力するステップである。演算ステップは、偏波解析器26から出力されたDOPに基づいて、暫定PMD含有光信号25-2のPMDの大きさが予め設定されたPMDの大きさに近づく方向にPMD付加指示信号29を算出して出力するステップである。等化PMD制御ステップは、PMD付加指示信号29に基づいて、暫定PMD含有光信号25-2のPMDの値を制御して、PMD含有光信号25-1を出力するステップである。偏波解析器26で、PMD含有光信号11-2すなわち、暫定PMD含有光信号25-2のDOPが求められPMDパラメータ27が出力される。このPMDパラメータ27によって指示されたDOPに基づいて、暫定PMD含有光信号25-2のPMDの大きさが予め設定されたPMDの値に近づく方向に等化PMDを発生させるためのPMD付加指示信号29が生成されて出力される演算ステップが実行される。このPMD付加指示信号29に基づきドライバ30から、制御信号31-1、31-2及び31-3が生成されて出力され、偏波面コントローラ12、第1モードミキサ16及び第2モードミキサ20に対してそれぞれ制御信号31-1、31-2及び31-3が供給され、偏波面コントローラ12、第1モードミキサ16及び第2モードミキサ20の状態が調整される。これによって、暫定PMD付加光信号25-2のDOPが変動するのでこの変動したDOPが偏波解析器26で測定されて同様の制御が行われるというフィードバック制御システムが形成される。   The PMD generation step is a step of generating a provisional equalization PMD and adding it to the input optical signal 11-1 to generate a provisional PMD-containing optical signal 11-2 (that is, the provisional PMD-containing optical signal 25-2). The polarization analysis step is a step of converting the provisional PMD-containing optical signal 25-2 into DOP, which is a PMD parameter corresponding to the degree of PMD compensation, and outputting the DOP. Based on the DOP output from the polarization analyzer 26, the calculation step sets the PMD addition instruction signal 29 in the direction in which the PMD size of the provisional PMD-containing optical signal 25-2 approaches the preset PMD size. This is a step of calculating and outputting. The equalization PMD control step is a step of controlling the PMD value of the provisional PMD-containing optical signal 25-2 based on the PMD addition instruction signal 29 and outputting the PMD-containing optical signal 25-1. The polarization analyzer 26 calculates the DOP of the PMD-containing optical signal 11-2, that is, the provisional PMD-containing optical signal 25-2, and outputs the PMD parameter 27. Based on the DOP specified by the PMD parameter 27, a PMD addition instruction signal for generating equalized PMD in a direction in which the PMD size of the provisional PMD-containing optical signal 25-2 approaches the preset PMD value An operation step in which 29 is generated and output is executed. Based on this PMD addition instruction signal 29, control signals 31-1, 31-2, and 31-3 are generated and output from the driver 30, and are supplied to the polarization plane controller 12, the first mode mixer 16, and the second mode mixer 20. The control signals 31-1, 31-2 and 31-3 are supplied to adjust the states of the polarization plane controller 12, the first mode mixer 16 and the second mode mixer 20, respectively. Accordingly, since the DOP of the provisional PMD additional optical signal 25-2 varies, a feedback control system is formed in which the varied DOP is measured by the polarization analyzer 26 and similar control is performed.

＜モードミキサと複屈折媒体の配置関係＞
図8(A)及び(B)を参照して、第1モードミキサ16、第2モードミキサ20、第1複屈折媒体14、及び第2複屈折媒体18の配置方法につき説明する。図8(A)及び(B)は、第1モードミキサ16と第2モードミキサ20、第1複屈折媒体14、及び第2複屈折媒体18における光信号のSOPがポアンカレ球上で描く円軌道における回転の中心軸を示す図である。図8(A)及び(B)は、光信号のストークスパラメータ(S₁、S₂、S₃)をそれぞれS₁軸、S₂軸、S₃軸に表示するストークス空間の単位球であるポアンカレ球を表す図である。 <Relationship between mode mixer and birefringent medium>
With reference to FIGS. 8A and 8B, a method of arranging the first mode mixer 16, the second mode mixer 20, the first birefringent medium 14, and the second birefringent medium 18 will be described. FIGS. 8A and 8B show circular orbits drawn by the SOP of the optical signal on the Poincare sphere in the first mode mixer 16 and the second mode mixer 20, the first birefringent medium 14, and the second birefringent medium 18. It is a figure which shows the central axis of rotation in. 8 (A) and 8 (B) show the Poincare, which is a unit sphere of Stokes space that displays the Stokes parameters (S ₁ , S ₂ , S ₃ ) of the optical signal on the S ₁ axis, S ₂ axis, and S ₃ axis, respectively. It is a figure showing a sphere.

複屈折媒体の2つの偏波固有軸に光強度が分配されるように光信号が入力されると、直交偏波成分間で位相差が生じるため、出力される光信号のSOPは複屈折媒体の長さに対してストークス空間のポアンカレ球面上の回転として表される変換を受ける。ここで、光信号が第1複屈折媒体14と第2複屈折媒体18を通過するときのSOPがポアンカレ球上で描く円軌道における回転の中心軸を、図8(A)に示すように、S₁軸とする。 When an optical signal is input so that the light intensity is distributed to the two polarization eigen axes of the birefringent medium, a phase difference occurs between the orthogonal polarization components, so the SOP of the output optical signal is the birefringent medium Is subjected to a transformation expressed as a rotation on the Poincare sphere in Stokes space. Here, as shown in FIG. 8 (A), the central axis of rotation in the circular orbit drawn by the SOP on the Poincare sphere when the optical signal passes through the first birefringent medium 14 and the second birefringent medium 18, S ₁ axis.

第1モードミキサ16は、制御信号31-2が与えられるとその出力光信号のSOPがポアンカレ球上で描く円軌道における回転の中心軸がS₃軸となるように、その結晶軸を設定して配置する。すなわち、図8(B)に示すストークス空間のS₃軸を中心として入力光信号のストークスベクトルが回転するように、第1モードミキサ16の結晶軸を設定して配置する。 The mode mixer 16, when the control signal 31-2 is given SOP of output optical signal so that the central axis of rotation in a circular orbit to draw on the Poincare sphere is S ₃ axes, and set the crystal axes Arrange. That is, the Stokes vector of the input optical signal so as to rotate, arranged by setting the crystal axis of the first mode mixer 16 about the S ₃ axis of the Stokes space shown in FIG. 8 (B).

第2モードミキサ20は、制御信号31-3が与えられるとその出力光信号のSOPがポアンカレ球上で描く円軌道における回転の中心軸が複屈折媒体を通過したときのSOP回転軸と等しくなるように、その結晶軸を設定して配置する。すなわち、図8(A)に示すストークス空間のS₁軸を中心として入力光信号のストークスベクトルが回転するように、第2モードミキサ20の結晶軸を設定して配置する。 When the control signal 31-3 is given to the second mode mixer 20, the central axis of rotation in the circular orbit drawn by the SOP of the output optical signal on the Poincare sphere becomes equal to the SOP rotation axis when passing through the birefringent medium. Thus, the crystal axes are set and arranged. That is, the crystal axis of the second mode mixer 20 is set and arranged so that the Stokes vector of the input optical signal rotates around the S ₁ axis of the Stokes space shown in FIG. 8 (A).

＜単位機能ブロックの機能＞
図9を参照して、第1複屈折媒体14、第1モードミキサ16、第2複屈折媒体18、第2モードミキサ20、及び反射鏡22を具えて構成されるPMD生成装置46について説明する。図9は、入力光信号が第1複屈折媒体14に入力され、再び第1複屈折媒体14からPMDが付加あるいは補償されて出力されるまでに受けるSOPの変化の様子を、PMDベクトルのストークス空間における変化に対応付けて示す図である。 <Functions of unit function block>
With reference to FIG. 9, a PMD generation device 46 including the first birefringent medium 14, the first mode mixer 16, the second birefringent medium 18, the second mode mixer 20, and the reflecting mirror 22 will be described. . FIG. 9 shows the change in the SOP that occurs when the input optical signal is input to the first birefringent medium 14 and output again after the PMD is added or compensated for from the first birefringent medium 14. It is a figure shown corresponding to the change in space.

図9において、θ_bは第1複屈折媒体14を通過することによってもたらされる直交偏波間の位相差の発生によるPMDベクトルの先端のS₁軸を回転中心とする回転角である。第1複屈折媒体14と第2複屈折媒体18において付加されるDGDの値は等しいので、第2複屈折媒体18を通過することによってもたらされる直交偏波間の位相差の発生によるPMDベクトルの先端のS₁軸を回転中心とする回転角もθ_bに等しい。 In FIG. 9, θ _b is a rotation angle about the S ₁ axis at the tip of the PMD vector due to the occurrence of a phase difference between orthogonal polarizations caused by passing through the first birefringent medium 14. Since the values of DGD added in the first birefringent medium 18 and the second birefringent medium 18 are equal, the tip of the PMD vector due to the generation of a phase difference between orthogonal polarizations caused by passing through the second birefringent medium 18 The rotation angle about the S ₁ axis of is also equal to θ _b .

また、θ₁は、第1モードミキサ16を通過することによってもたらされる直交偏波間の位相差の発生によるPMDベクトルの先端のS₃軸を回転中心とする回転角である。θ₂は、第2モードミキサ20を通過することによってもたらされる直交偏波間の位相差の発生によるPMDベクトルの先端のS₁軸を回転中心とする回転角である。 Θ ₁ is a rotation angle about the S ₃ axis at the tip of the PMD vector due to the occurrence of a phase difference between orthogonal polarizations caused by passing through the first mode mixer 16. θ ₂ is a rotation angle about the S ₁ axis at the tip of the PMD vector due to the generation of the phase difference between the orthogonal polarizations caused by passing through the second mode mixer 20.

ここで、実際に単位機能ブロック48を形成するに当たって、第1複屈折媒体14と第2複屈折媒体18とで発生する位相差を完全に等しく設定することは非常に難しいが、仮に両者の位相差が異なっている場合は、複屈折媒体で生じる偏光回転軸と等しい偏光回転軸を有する、第2モードミキサ20で発生する位相差θ₂の値を調整することで解決される。 Here, in actually forming the unit functional block 48, it is very difficult to set the phase difference generated between the first birefringent medium 14 and the second birefringent medium 18 to be completely equal. When the phase difference is different, it can be solved by adjusting the value of the phase difference θ ₂ generated in the second mode mixer 20 having the polarization rotation axis equal to the polarization rotation axis generated in the birefringent medium.

まず、PMD生成装置46の往路において発生するPMDベクトルについて検討する。この往路において、図9にPと示すように、1次PMDベクトル成分と2次PMDベクトル成分とが発生する。図9でPと示されたPMDベクトルは、光信号19-1のPMDを与えるPMDベクトルである。   First, the PMD vector generated in the forward path of the PMD generation device 46 is examined. In this forward path, as indicated by P in FIG. 9, a primary PMD vector component and a secondary PMD vector component are generated. The PMD vector indicated by P in FIG. 9 is a PMD vector that gives the PMD of the optical signal 19-1.

光信号19-1は、第2モードミキサ20を通過して反射鏡22で反射され再び第2モードミキサ20を通過した後、第2複屈折媒体18を通過して光信号17-2として出力されると、この光信号17-2のPMDを与えるPMDベクトルは、図9でQと示されたPMDベクトルに変換される。続いて、光信号17-2が第1モードミキサ16を通過して光信号15-2として出力されると、この光信号15-2のPMDを与えるPMDベクトルは、図9でRと示されたPMDベクトルに変換される。続いて、光信号15-23が第1複屈折媒体14を通過して、光信号13-2として出力されると、最初の光信号19-1のPMDを与えるPMDベクトルの位置Pに変換されて戻される。しかしながら、ここで、1次PMDは往路と復路とで発生しその大きさ方向とも等しいので、図9でPと示された位置にPMDベクトルの方向が戻った際には、1次PMDベクトルの大きさは2倍の大きさとなっている。それに対して2次のPMDベクトルはPと示された位置に戻った際には、2次PMDは往路と復路とで発生しその大きさが等しく方向が逆向きであるので、ちょうど相殺されて消滅する。   The optical signal 19-1 passes through the second mode mixer 20, is reflected by the reflecting mirror 22, passes through the second mode mixer 20 again, passes through the second birefringent medium 18, and is output as the optical signal 17-2. Then, the PMD vector that gives the PMD of the optical signal 17-2 is converted into a PMD vector indicated as Q in FIG. Subsequently, when the optical signal 17-2 passes through the first mode mixer 16 and is output as the optical signal 15-2, the PMD vector that gives the PMD of the optical signal 15-2 is denoted as R in FIG. Converted to a PMD vector. Subsequently, when the optical signal 15-23 passes through the first birefringent medium 14 and is output as the optical signal 13-2, it is converted into the position P of the PMD vector that gives the PMD of the first optical signal 19-1. Returned. However, here, the primary PMD is generated in the forward path and the return path, and the magnitude direction thereof is the same. Therefore, when the direction of the PMD vector returns to the position indicated by P in FIG. The size is twice as large. On the other hand, when the secondary PMD vector returns to the position indicated by P, the secondary PMD is generated in the forward path and the backward path, and the magnitude is the same and the direction is reversed. Disappear.

以上説明した様に、この発明の実施形態のPMD生成装置46は、入力される入力光信号11-1に対して、1次PMDが入力光信号に付加され、かつ1次PMDの生成に伴い発生する2次PMDが相殺されて、PMD付加光信号11-2が生成されて出力される構成とされている。   As described above, the PMD generation device 46 according to the embodiment of the present invention adds the primary PMD to the input optical signal with respect to the input optical signal 11-1, and accompanies the generation of the primary PMD. The generated secondary PMD is canceled, and the PMD additional optical signal 11-2 is generated and output.

＜試作されたPMD生成装置＞
図10を参照して、この出願の発明者が試作したPMD生成装置について説明する。図10は、試作されたPMD生成装置の概略的構成図である。 <Prototype PMD generator>
With reference to FIG. 10, a PMD generation apparatus prototyped by the inventors of this application will be described. FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a prototyped PMD generation device.

試作されたPMD生成装置は、第1モードミキサ16を第1の1/4波長板84、第1移相子86、及び第2の1/4波長板88を配置して構成し、第2モードミキサ20は、第2移相子92を配置して構成した。これ以外の構成は、図5を参照して説明したこの発明の実施形態のPMD生成装置46と同一である。すなわち、試作されたPMD生成装置は、筺体100に、偏波面コントローラ12（偏波面コントローラ80）、第1複屈折媒体14（第1複屈折媒体82）、第1モードミキサ16（第1の1/4波長板84、第1移相子86、及び第2の1/4波長板88）、第2複屈折媒体18（第2複屈折媒体90）、第2モードミキサ20（第2移相子92）、及び反射鏡22（反射鏡94）を具え、これらの光学素子がこの順に配列して形成した。偏波面コントローラ12（偏波面コントローラ80）と、第1モードミキサ16、及び第2モードミキサ20内の移相子の可変偏光回転機能は、全て同一の電気光学効果を用いて実現することが可能である。例えば、文献（H. Jiang, et al., "Transparent Electro-Optic Ceramics and Devices,"Proc. of SPIE, 2005, Vol. 5644, pp. 380-394）のFigure 13に示されているように、偏波面コントローラは、4つの電気光学素子の偏光固有軸の任意の軸を基準に、0度、+45度、-45度、0度とする配置とすることで任意の偏光変換が可能となる。このように、PMD生成装置内の全ての駆動部分を同一の素子で構成できるため、実装などの製造時の取り扱いが容易となる。   In the prototyped PMD generation apparatus, the first mode mixer 16 is configured by arranging a first quarter-wave plate 84, a first phase shifter 86, and a second quarter-wave plate 88. The mode mixer 20 is configured by arranging a second phase shifter 92. Other configurations are the same as those of the PMD generation device 46 of the embodiment of the present invention described with reference to FIG. That is, the prototyped PMD generator includes a housing 100, a polarization controller 12 (polarization controller 80), a first birefringence medium 14 (first birefringence medium 82), a first mode mixer 16 (first 1 Quarter wave plate 84, first phase shifter 86, and second quarter wave plate 88), second birefringent medium 18 (second birefringent medium 90), second mode mixer 20 (second phase shifter). And a reflecting mirror 22 (reflecting mirror 94), and these optical elements are arranged in this order. The variable polarization rotation function of the polarization controller 12 (polarization controller 80) and the phase shifters in the first mode mixer 16 and the second mode mixer 20 can all be realized using the same electro-optic effect. It is. For example, as shown in Figure 13 of the literature (H. Jiang, et al., “Transparent Electro-Optic Ceramics and Devices,” Proc. Of SPIE, 2005, Vol. 5644, pp. 380-394), The polarization plane controller can be used for arbitrary polarization conversion by arranging it as 0 degrees, +45 degrees, -45 degrees, and 0 degrees with respect to the arbitrary polarization axes of the four electro-optic elements. . In this way, since all the drive parts in the PMD generation device can be configured with the same element, handling during manufacturing such as mounting becomes easy.

偏波面コントローラ80によって、第1複屈折媒体14へ入射される入力光信号11-1のSOPが調整される。図10において、第1複屈折媒体82、第1移相子86及び第2複屈折媒体90の光信号の入射面に示す十次のクロスする線分は結晶軸の方向を示し、また、第1の1/4波長板84及び第2の1/4波長板88の光信号の入射面に示す斜めの対角線も結晶軸の方向を示している。   The SOP of the input optical signal 11-1 incident on the first birefringent medium 14 is adjusted by the polarization plane controller 80. In FIG. 10, the tenth crossing line segments shown on the light signal incident surfaces of the first birefringent medium 82, the first phase shifter 86, and the second birefringent medium 90 indicate the directions of the crystal axes, and The diagonal diagonal lines shown on the light signal incident surfaces of the first quarter-wave plate 84 and the second quarter-wave plate 88 also indicate the direction of the crystal axis.

図10に示すように、第1モードミキサ16を第1の1/4波長板84、第1移相子86、及び第2の1/4波長板88を配置して構成し、第1の1/4波長板84と第2の1/4波長板88の結晶軸を互いに平行となるように、かつ第1移相子86の結晶軸と45°の角度をなすように配置する。このように左右対称の配置とすることによって、往路と復路とで発生するPMDベクトルを等しくなるようにすることが可能である。   As shown in FIG. 10, the first mode mixer 16 is configured by arranging a first quarter-wave plate 84, a first phase shifter 86, and a second quarter-wave plate 88. The quarter-wave plate 84 and the second quarter-wave plate 88 are arranged so that the crystal axes thereof are parallel to each other and at an angle of 45 ° with the crystal axis of the first phase shifter 86. Thus, it is possible to make the PMD vectors generated in the forward path and the backward path equal by adopting a symmetrical arrangement.

第1移相子86で発生するDGDをδとするとこの第1移相子86のジョーンズ行列Rは次式(4)で与えられ、一方第1の1/4波長板84と第2の1/4波長板88のジョーンズ行列Qは次式(5)で与えられる。ここで、iは虚数単位である。   When DGD generated in the first phase shifter 86 is δ, the Jones matrix R of the first phase shifter 86 is given by the following equation (4), while the first quarter-wave plate 84 and the second 1 The Jones matrix Q of the / 4 wavelength plate 88 is given by the following equation (5). Here, i is an imaginary unit.

ここでは、第1移相子86の進相軸をx軸、遅相軸をy軸としてある。   Here, the fast axis of the first phase shifter 86 is the x axis and the slow axis is the y axis.

以上のように、第1モードミキサ16を第1の1/4波長板84、第1移相子86、及び第2の1/4波長板88を配置して構成すると、この第1モードミキサ16のジョーンズマトリックスTは次式(6)で与えられる。   As described above, when the first mode mixer 16 is configured by arranging the first quarter-wave plate 84, the first phase shifter 86, and the second quarter-wave plate 88, the first mode mixer 16 The 16 Jones matrix T is given by the following equation (6).

従って、この第1モードミキサ16へ入力されるSOPを45度直線偏光とすると、第1モードミキサ16を往復して出力される出力光のSOPを与えるジョーンズベクトルJは次式(7)で与えられる。   Therefore, if the SOP input to the first mode mixer 16 is 45-degree linearly polarized light, the Jones vector J that gives the SOP of the output light that is output back and forth through the first mode mixer 16 is given by the following equation (7). It is done.

すなわち、第1移相子86で発生するDGD(大きさがδ)によって出力光のSOPを与えるPMDベクトルはストークス空間で回転することが分かる。つまり、第1モードミキサ16を第1の1/4波長板84と第2の1/4波長板88で第1移相子86を挟む対称系の配置とすることで、往路と復路とで等しいPMDベクトルで表されるPMDを発声させることが可能となり、2次PMDを効果的に抑圧することが可能となる。   That is, it can be seen that the PMD vector that gives the SOP of the output light is rotated in the Stokes space by the DGD (size is δ) generated in the first phase shifter 86. In other words, by arranging the first mode mixer 16 in a symmetrical system in which the first phase shifter 86 is sandwiched between the first quarter wave plate 84 and the second quarter wave plate 88, the forward path and the return path are separated. PMDs expressed by equal PMD vectors can be uttered, and secondary PMD can be effectively suppressed.

この発明の実施形態のPMD生成装置46においては、第1複屈折媒体14（第1複屈折媒体82）及び第2複屈折媒体18（第2複屈折媒体90）としてイットリウムバナデート（YVO₄）結晶を用いた。 In the PMD generating apparatus 46 of the embodiment of the present invention, yttrium vanadate (YVO ₄ ) is used as the first birefringent medium 14 (first birefringent medium 82) and the second birefringent medium 18 (second birefringent medium 90). Crystals were used.

ここで、一例として、第1複屈折媒体14（第1複屈折媒体82）及び第2複屈折媒体18（第2複屈折媒体90）のDGDの大きさを5 ps(ピコ秒)に設定した場合における、第1モードミキサ16で発生する直交偏波間の位相差と、第1移相子86で発生させるDGDとの関係について示す。この発明の実施形態のPMD生成装置46においては、第1移相子86で発生させるDGDをコントロールすることで、第1モードミキサ16で発生されるDGDが確定される。   Here, as an example, the DGD size of the first birefringent medium 14 (first birefringent medium 82) and the second birefringent medium 18 (second birefringent medium 90) is set to 5 ps (picosecond). In this case, the relationship between the phase difference between orthogonal polarizations generated in the first mode mixer 16 and the DGD generated in the first phase shifter 86 will be described. In the PMD generation device 46 according to the embodiment of the present invention, the DGD generated by the first mode mixer 16 is determined by controlling the DGD generated by the first phase shifter 86.

図11は、第1移相子86で発生させる直交偏波モード間の位相差に対する第1モードミキサ16で発生されるDGDの関係を示す図である。横軸に第1移相子86で発生させるDGDをps(ピコ秒)単位で目盛って示し、縦軸に第1モードミキサ16で発生される直交偏波間の位相差を角度位相の単位で目盛って示してある。この関係は第1複屈折媒体14（第1複屈折媒体82）及び第2複屈折媒体18（第2複屈折媒体90）に設定するDGDの大きさに依存するので、このDGDの値ごとに同様の関係を求めておく必要がある。   FIG. 11 is a diagram showing a relationship of DGD generated by the first mode mixer 16 with respect to the phase difference between the orthogonal polarization modes generated by the first phase shifter 86. The horizontal axis shows the DGD generated by the first phase shifter 86 in units of ps (picoseconds), and the vertical axis shows the phase difference between the orthogonal polarizations generated by the first mode mixer 16 in angular phase units. The scale is shown. This relationship depends on the size of the DGD set for the first birefringent medium 14 (first birefringent medium 82) and the second birefringent medium 18 (second birefringent medium 90). A similar relationship needs to be sought.

＜PMD生成特性の評価シミュレーションと実験＞
図12(A)及び(B)〜図14(A)及び(B)を参照して、設計したPMD生成装置のシミュレーションモデルを作り、動作を確認する実験を行った結果について説明する。図12(A)及び(B)は、生成するPMDの値を0 psに設定した場合のPMD付加光信号の時間波形を示し、図12(A)はシミュレーションによって得られた時間波形を示し、図12(B)は実験によって得られた時間波形を光サンプリングオシロスコープで観測した結果を示している。図13(A)及び(B)〜図14(A)及び(B)についても同様に、生成するPMDの値を2 ps、3 ps、及び4 psに設定した場合のPMD付加光信号の時間波形を示している。 <Evaluation simulation and experiment of PMD generation characteristics>
With reference to FIGS. 12 (A) and (B) to FIGS. 14 (A) and (B), the simulation results of the designed PMD generation device will be described, and the results of experiments to confirm the operation will be described. 12 (A) and (B) show the time waveform of the PMD additional optical signal when the value of the PMD to be generated is set to 0 ps, FIG. 12 (A) shows the time waveform obtained by simulation, FIG. 12 (B) shows the result of observing the time waveform obtained by the experiment with an optical sampling oscilloscope. Similarly for FIGS. 13 (A) and 13 (B) to 14 (A) and 14 (B), the time of the PMD additional optical signal when the PMD value to be generated is set to 2 ps, 3 ps, and 4 ps. The waveform is shown.

このPMD生成特性の評価シミュレーションと実験においては、160-Gbit/sのキャリア抑圧(CR: carrier-suppressed)-RZ信号（CS-RZ信号）を入力光信号11-1として、この発明の実施形態のPMD生成装置46に入力し、DGD発生量を決定する第1移相子86で与える位相量であるDGDを変化させて、PMD生成装置46から出力されるPMD付加光信号11-2の時間波形について、シミュレーション及び実験を行った。第1複屈折媒体14への入力信号である入力光信号13-1のSOPは第1複屈折媒体14の結晶軸から偏波面がπ/4傾いた直線偏光とした。   In this PMD generation characteristic evaluation simulation and experiment, a 160-Gbit / s carrier-suppressed (CR) -RZ signal (CS-RZ signal) is used as the input optical signal 11-1, and the embodiment of the present invention is used. The PMD additional optical signal 11-2 output from the PMD generator 46 is changed by changing the DGD, which is the phase amount given by the first phase shifter 86 that determines the DGD generation amount. Simulation and experiments were performed on the waveform. The SOP of the input optical signal 13-1 that is an input signal to the first birefringent medium 14 is linearly polarized light whose polarization plane is inclined by π / 4 from the crystal axis of the first birefringent medium 14.

いずれの図においても、シミュレーションによって得られた時間波形と光サンプリングオシロスコープで観測した時間波形とは非常に似た形状となっていることが分かる。このことから、この発明の実施形態のPMD生成装置によれば、2次PMDを発生させることなく所望の1次PMDが生成されることが実証された。   In any of the figures, it can be seen that the time waveform obtained by the simulation and the time waveform observed by the optical sampling oscilloscope have very similar shapes. From this, it was demonstrated that the PMD generation apparatus according to the embodiment of the present invention generates a desired primary PMD without generating a secondary PMD.

10：光サーキュレータ
12、80：偏波面コントローラ
14、82：第1複屈折媒体
16：第1モードミキサ
18、90：第2複屈折媒体
20、92：第2モードミキサ（第2移相子）
22、94：反射鏡
24：光分岐器
26：偏波解析器
28：演算器
30：ドライバ
32：PSP制御部
40：送信器
42：光ファイバ伝送路
44：受信器
46：PMD生成装置
48：単位機能ブロック
50：複屈折媒体
52：モードミキサ
54：反射ミラー
60：第1ブロック
62、72：第1複屈折媒体
64、74：第1モードミキサ
66、76：第2複屈折媒体
68：第2モードミキサ
70：第2ブロック
84、88：1/4波長板
86：第1移相子 10: Optical circulator
12, 80: Polarization plane controller
14, 82: First birefringent medium
16: First mode mixer
18, 90: Second birefringent medium
20, 92: Second mode mixer (second phase shifter)
22, 94: Reflector
24: Optical splitter
26: Polarization analyzer
28: Calculator
30: Driver
32: PSP controller
40: Transmitter
42: Optical fiber transmission line
44: Receiver
46: PMD generator
48: Unit function block
50: Birefringent medium
52: Mode mixer
54: Reflection mirror
60: 1st block
62, 72: First birefringent medium
64, 74: 1st mode mixer
66, 76: Second birefringent medium
68: Second mode mixer
70: Second block
84, 88: 1/4 wave plate
86: First phase shifter

Claims (19)

第1複屈折媒体、第1モードミキサ、第2複屈折媒体、第2モードミキサ、及び反射鏡を具え、前記第1複屈折媒体、前記第1モードミキサ、前記第2複屈折媒体、前記第2モードミキサ、及び前記反射鏡がこの順に配列されており、
入力光信号が前記第1複屈折媒体から入力されて、前記第1複屈折媒体、前記第1モードミキサ、前記第2複屈折媒体、前記第2モードミキサ、及び前記反射鏡にいたるまでの光路を往復して、1次偏波モード分散が前記入力光信号に付加され、かつ前記1次偏波モード分散の生成に伴い発生する2次偏波モード分散が相殺されて、偏波モード分散付加光信号が生成されて出力される構成とされている
ことを特徴とする偏波モード分散生成装置。 A first birefringent medium, a first mode mixer, a second birefringent medium, a second mode mixer, and a reflecting mirror, the first birefringent medium, the first mode mixer, the second birefringent medium, the second birefringent medium, The two-mode mixer and the reflecting mirror are arranged in this order,
An optical path from an input optical signal input from the first birefringent medium to the first birefringent medium, the first mode mixer, the second birefringent medium, the second mode mixer, and the reflecting mirror , The first-order polarization mode dispersion is added to the input optical signal, and the second-order polarization mode dispersion generated by the generation of the first-order polarization mode dispersion is canceled out to add the polarization mode dispersion. A polarization mode dispersion generating apparatus characterized in that an optical signal is generated and output. 前記第1複屈折媒体の前段に、前記第1複屈折媒体の結晶軸へ入射される入力信号の偏波状態を任意に調整する偏波面コントローラを更に配置し、
前記偏波面コントローラ、前記第1複屈折媒体、前記第1モードミキサ、前記第2複屈折媒体、前記第2モードミキサ、及び前記反射鏡がこの順に配列されて構成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の偏波モード分散生成装置。 A polarization plane controller that arbitrarily adjusts the polarization state of the input signal incident on the crystal axis of the first birefringent medium is further disposed in the previous stage of the first birefringent medium,
The polarization plane controller, the first birefringent medium, the first mode mixer, the second birefringent medium, the second mode mixer, and the reflecting mirror are arranged in this order. 2. The polarization mode dispersion generating apparatus according to claim 1. 前記第1モードミキサは、前記第1複屈折媒体の側から前記第2複屈折媒体の側に向けて順に第1の1/4波長板、第1移相子、及び第2の1/4波長板が配置されて構成されており、
前記第2モードミキサは、第2移相子が配置されて構成されている
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生成装置。 The first mode mixer includes a first quarter wave plate, a first phase shifter, and a second 1/4 in order from the first birefringent medium side to the second birefringent medium side. A wave plate is arranged,
3. The polarization mode dispersion generating apparatus according to claim 1, wherein the second mode mixer includes a second phase shifter. 前記第1移相子は、カー効果による直交偏波成分間の屈折率変化を利用して構成される透過性光学セラミック製の偏波面回転素子であることを特徴とする請求項3に記載の偏波モード分散生成装置。   The first phase shifter is a polarization plane rotation element made of a transmissive optical ceramic configured using a change in refractive index between orthogonal polarization components due to the Kerr effect. Polarization mode dispersion generator. 前記偏波面コントローラ、前記第1モードミキサ、及び前記第2モードミキサを構成するそれぞれの移相子を透光性光学セラミックスなどの同じ電気光学効果を利用したデバイスを用いることで、一つのパッケージへの実装を容易としたことを特徴とする請求項２又は３に記載の偏波モード分散生成装置。 The polarization controller, the first mode mixer, and by using a device utilizing the same electro-optic effect, such as the respective retarder translucent optical ceramics constituting the second mode mixer, single package 4. The polarization mode dispersion generating apparatus according to claim 2 , wherein the mounting is easy. 偏波モード分散生成装置、偏波解析器、演算器、及びドライバを具え、
入力光信号を入力させて、該入力光信号の偏波モード分散を等化する等化偏波モード分散を発生させ、該等化偏波モード分散を前記光信号に付加して偏波モード分散補償光信号を生成して出力する偏波モード分散補償装置であって、
前記偏波モード分散生成装置は、第1複屈折媒体、第1モードミキサ、第2複屈折媒体、第2モードミキサ、及び反射鏡がこの順に配列されて構成されており、前記入力光信号を前記第1複屈折媒体から入力して、前記第1複屈折媒体、前記第1モードミキサ、前記第2複屈折媒体、前記第2モードミキサ、及び前記反射鏡にいたるまでの経路を往復させて前記第1複屈折媒体から出力させることによって、暫定等化偏波モード分散を前記入力光信号に付加して暫定偏波モード分散補償光信号を生成し、
前記偏波解析器は、前記暫定偏波モード分散補償光信号の偏波モード分散の大きさを偏波モード分散補償パラメータとして数値化して出力し、
前記演算器は、前記偏波モード分散補償パラメータに基づいて、前記暫定偏波モード分散補償光信号の偏波モード分散の大きさが減少する方向に前記等化偏波モード分散を発生させるための偏波モード分散補償指示信号を算出して出力し、
前記ドライバは、前記偏波モード分散補償指示信号に基づいて、前記偏波モード分散補償光信号を生成するように前記偏波モード分散生成装置を制御する
ことを特徴とする偏波モード分散補償装置。 Comprising a polarization mode dispersion generator, a polarization analyzer, a calculator, and a driver;
An input optical signal is input to generate equalization polarization mode dispersion that equalizes polarization mode dispersion of the input optical signal, and the equalization polarization mode dispersion is added to the optical signal to obtain polarization mode dispersion. A polarization mode dispersion compensator that generates and outputs a compensation optical signal,
The polarization mode dispersion generating apparatus includes a first birefringent medium, a first mode mixer, a second birefringent medium, a second mode mixer, and a reflector arranged in this order, and the input optical signal Input from the first birefringent medium, reciprocating the path to the first birefringent medium, the first mode mixer, the second birefringent medium, the second mode mixer, and the reflecting mirror. By outputting from the first birefringence medium, provisional equalization polarization mode dispersion is added to the input optical signal to generate a provisional polarization mode dispersion compensation optical signal,
The polarization analyzer quantifies and outputs the polarization mode dispersion magnitude of the provisional polarization mode dispersion compensation optical signal as a polarization mode dispersion compensation parameter,
The computing unit is configured to generate the equalized polarization mode dispersion in a direction in which the magnitude of the polarization mode dispersion of the provisional polarization mode dispersion compensation optical signal decreases based on the polarization mode dispersion compensation parameter. Calculate and output polarization mode dispersion compensation instruction signal,
The driver controls the polarization mode dispersion generation apparatus to generate the polarization mode dispersion compensation optical signal based on the polarization mode dispersion compensation instruction signal. . 前記偏波モード分散生成装置において、前記第1複屈折媒体の前段に、前記第1複屈折媒体の結晶軸へ入射される入力信号の偏波状態を任意に調整する偏波面コントローラを更に配置し、
前記偏波面コントローラ、前記第1複屈折媒体、前記第1モードミキサ、前記第2複屈折媒体、前記第2モードミキサ、及び前記反射鏡がこの順に配列されて構成されている
ことを特徴とする請求項6に記載の偏波モード分散補償装置。 In the polarization mode dispersion generating apparatus, a polarization plane controller that arbitrarily adjusts a polarization state of an input signal incident on a crystal axis of the first birefringent medium is further disposed in front of the first birefringent medium. ,
The polarization plane controller, the first birefringent medium, the first mode mixer, the second birefringent medium, the second mode mixer, and the reflecting mirror are arranged in this order. 7. The polarization mode dispersion compensator according to claim 6. 前記第1モードミキサは、前記第1複屈折媒体の側から前記第2複屈折媒体の側に向けて順に第1の1/4波長板、第1移相子、及び第2の1/4波長板が配置されて構成されており、
前記第2モードミキサは、第2移相子が配置されて構成されている
ことを特徴とする請求項6または7に記載の偏波モード分散補償装置。 The first mode mixer includes a first quarter wave plate, a first phase shifter, and a second 1/4 in order from the first birefringent medium side to the second birefringent medium side. A wave plate is arranged,
8. The polarization mode dispersion compensator according to claim 6, wherein the second mode mixer is configured by arranging a second phase shifter. 前記第1移相子は、カー効果による直交偏波成分間の屈折率変化を利用して構成される透過性光学セラミック製の偏波面回転素子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。   9. The first phase shifter is a polarization rotator made of a transparent optical ceramic configured using a change in refractive index between orthogonal polarization components due to the Kerr effect. Polarization mode dispersion compensator. 偏波モード分散生成装置、偏波解析器、演算器、ドライバを具え、及び主偏波状態制御部を具え、
偏波モード分散を含まない入力光信号を入力させて、予め設定された大きさの偏波モード分散が付加されたエミュレート偏波モード分散含有光信号を生成し、該エミュレート偏波モード分散含有光信号の主偏波状態を、予め設定された主偏波状態に調整して出力する偏波モード分散エミュレーターであって、
前記偏波モード分散生成装置は、第1複屈折媒体、第1モードミキサ、第2複屈折媒体、第2モードミキサ、及び反射鏡がこの順に配列されて構成されており、前記入力光信号を、前記第1複屈折媒体、前記第1モードミキサ、前記第2複屈折媒体、前記第2モードミキサ、及び前記反射鏡にいたるまでの経路を往復させることによって、暫定等化偏波モード分散を前記入力光信号に付加して暫定偏波モード分散含有光信号を生成し、
前記偏波解析器は、前記暫定偏波モード分散含有光信号の偏波モード分散の大きさを偏波モード分散パラメータとして数値化して出力し、
前記演算器は、前記偏波モード分散パラメータに基づいて前記暫定偏波モード分散含有光信号の偏波モード分散の大きさが前記予め設定された偏波モード分散の値に近づく方向に偏波モード分散付加指示信号を出力し、
前記ドライバは、前記偏波モード分散付加指示信号に基づいて前記エミュレート偏波モード分散含有光信号を生成するように前記偏波モード分散生成装置及び前記主偏波状態制御部を制御し、
前記主偏波状態制御部は、該暫定偏波モード分散含有光信号の主偏波状態を予め設定された主偏波状態に調整して出力する
ことを特徴とする偏波モード分散エミュレーター。 A polarization mode dispersion generator, a polarization analyzer, a calculator, a driver, and a main polarization state control unit,
An input optical signal that does not include polarization mode dispersion is input to generate an emulated polarization mode dispersion-containing optical signal to which polarization mode dispersion of a preset size is added. A polarization mode dispersion emulator that adjusts and outputs a main polarization state of a contained optical signal to a preset main polarization state,
The polarization mode dispersion generating apparatus includes a first birefringent medium, a first mode mixer, a second birefringent medium, a second mode mixer, and a reflector arranged in this order, and the input optical signal By reciprocating the path to the first birefringent medium, the first mode mixer, the second birefringent medium, the second mode mixer, and the reflector, provisional equalization polarization mode dispersion is achieved. In addition to the input optical signal to generate a provisional polarization mode dispersion containing optical signal,
The polarization analyzer quantifies and outputs the polarization mode dispersion magnitude of the provisional polarization mode dispersion-containing optical signal as a polarization mode dispersion parameter,
The computing unit is configured to change the polarization mode dispersion of the provisional polarization mode dispersion-containing optical signal based on the polarization mode dispersion parameter in a direction approaching the preset polarization mode dispersion value. Output distributed addition instruction signal,
The driver controls the polarization mode dispersion generation device and the main polarization state control unit to generate the emulated polarization mode dispersion containing optical signal based on the polarization mode dispersion addition instruction signal;
The polarization mode dispersion emulator, wherein the polarization state control unit adjusts the polarization state of the provisional polarization mode dispersion-containing optical signal to a preset polarization state. 前記偏波モード分散生成装置において、前記第1複屈折媒体の前段に、前記第1複屈折媒体の結晶軸へ入射される入力信号の偏波状態を任意に調整する偏波面コントローラを更に配置し、
前記偏波面コントローラ、前記第1複屈折媒体、前記第1モードミキサ、前記第2複屈折媒体、前記第2モードミキサ、及び前記反射鏡がこの順に配列されて構成されている
ことを特徴とする請求項10に記載の偏波モード分散エミュレーター。 In the polarization mode dispersion generating apparatus, a polarization plane controller that arbitrarily adjusts a polarization state of an input signal incident on a crystal axis of the first birefringent medium is further disposed in front of the first birefringent medium. ,
The polarization plane controller, the first birefringent medium, the first mode mixer, the second birefringent medium, the second mode mixer, and the reflecting mirror are arranged in this order. The polarization mode dispersion emulator according to claim 10 . 前記第1モードミキサは、前記第1複屈折媒体の側から前記第2複屈折媒体の側に向けて順に第1の1/4波長板、第1移相子、及び第2の1/4波長板が配置されて構成されており、
前記第2モードミキサは、第2移相子が配置されて構成されている
ことを特徴とする請求項10または11に記載の偏波モード分散エミュレーター。 The first mode mixer includes a first quarter wave plate, a first phase shifter, and a second 1/4 in order from the first birefringent medium side to the second birefringent medium side. A wave plate is arranged,
12. The polarization mode dispersion emulator according to claim 10, wherein the second mode mixer includes a second phase shifter. 前記第1移相子は、カー効果による直交偏波成分間の屈折率変化を利用して構成される透過性光学セラミック製の偏波面回転素子であることを特徴とする請求項12に記載の偏波モード分散エミュレーター。   13. The first phase shifter is a polarization rotator made of a transmissive optical ceramic configured using a change in refractive index between orthogonal polarization components due to the Kerr effect. Polarization mode dispersion emulator. 第1複屈折媒体、第1モードミキサ、第2複屈折媒体、第2モードミキサをこの順序に配置して構成される光路に入力光信号を入力させて、該光路を往復させることによって、偏波モード分散を発生させ該偏波モード分散を前記入力光信号に付加して偏波モード分散付加光信号を生成する偏波モード分散生成方法であって、
前記光路に前記入力光信号が入力されてから出力されるまでの間に、
前記入力信号の直交する偏波成分の間の伝播時間差である微分群遅延を生じさせ1次偏波モード分散を発生させる1次偏波モード分散発生ステップと、
前記1次偏波モード分散の発生に伴って発生する2次偏波モード分散を相殺させる2次偏波モード分散相殺ステップと
を含むことを特徴とする偏波モード分散生成方法。 An input optical signal is input to an optical path configured by arranging the first birefringent medium, the first mode mixer, the second birefringent medium, and the second mode mixer in this order, and the optical path is made to reciprocate. A polarization mode dispersion generating method for generating wave mode dispersion and adding the polarization mode dispersion to the input optical signal to generate a polarization mode dispersion added optical signal,
From when the input optical signal is input to the optical path until it is output,
A first-order polarization mode dispersion generating step for generating a first-order polarization mode dispersion by generating a differential group delay that is a propagation time difference between orthogonal polarization components of the input signal;
A polarization mode dispersion generating method, comprising: a second polarization mode dispersion cancellation step for canceling the second polarization mode dispersion generated with the occurrence of the first polarization mode dispersion. 偏波面コントローラ、第1複屈折媒体、第1モードミキサ、第2複屈折媒体、第2モードミキサをこの順序に配置して構成される光路に入力光信号を入力させて、該光路を往復させることによって、偏波モード分散を発生させ該偏波モード分散を前記入力光信号に付加して偏波モード分散付加光信号を生成する偏波モード分散生成方法であって、
前記光路に前記入力光信号が入力されてから出力されるまでの間に、
前記入力光信号の偏波モードの方向を示す主偏波状態を指定する座標軸の方向と、前記第1複屈折媒体の結晶軸の方向とが互いに平行となるように調整する偏波面調整ステップと、
前記入力信号の直交する偏波成分の間の伝播時間差である微分群遅延を生じさせ1次偏波モード分散を発生させる1次偏波モード分散発生ステップと、
前記1次偏波モード分散の発生に伴って発生する2次偏波モード分散を相殺させる2次偏波モード分散相殺ステップと
を含むことを特徴とする偏波モード分散生成方法。 An input optical signal is input to an optical path configured by arranging a polarization plane controller, a first birefringent medium, a first mode mixer, a second birefringent medium, and a second mode mixer in this order, and the optical path is reciprocated. A polarization mode dispersion generating method for generating polarization mode dispersion and adding the polarization mode dispersion to the input optical signal to generate a polarization mode dispersion added optical signal,
From when the input optical signal is input to the optical path until it is output,
A polarization plane adjusting step for adjusting a direction of a coordinate axis specifying a main polarization state indicating a polarization mode direction of the input optical signal and a direction of a crystal axis of the first birefringent medium to be parallel to each other; ,
A first-order polarization mode dispersion generating step for generating a first-order polarization mode dispersion by generating a differential group delay that is a propagation time difference between orthogonal polarization components of the input signal;
A polarization mode dispersion generating method, comprising: a second polarization mode dispersion cancellation step for canceling the second polarization mode dispersion generated with the occurrence of the first polarization mode dispersion. 第1複屈折媒体、第1モードミキサ、第2複屈折媒体、第2モードミキサをこの順序に配置して構成される光路に入力光信号を入力させて、該光路を往復させることによって、偏波モード分散を等化する等化偏波モード分散を発生させ該等化偏波モード分散を前記入力光信号に付加して偏波モード分散補償光信号を生成する偏波モード分散補償方法であって、
暫定等化偏波モード分散を発生させ前記入力光信号に付加して暫定偏波モード分散補償光信号を生成する偏波モード分散生成ステップと、
前記暫定偏波モード分散補償光信号の偏波モード分散の大きさを偏波モード分散補償パラメータとして数値化して出力する偏波解析ステップと、
前記偏波モード分散補償パラメータに基づいて、前記暫定偏波モード分散補償光信号の偏波モード分散の大きさが減少する方向に前記等化偏波モード分散を発生させるための偏波モード分散補償指示信号を算出して出力する演算ステップと、
前記偏波モード分散補償指示信号に基づいて、前記偏波モード分散補償光信号の偏波モード分散の値を制御して、前記偏波モード分散補償光信号を出力する等化偏波モード分散制御ステップと
を含むことを特徴とする偏波モード分散補償方法。 An input optical signal is input to an optical path configured by arranging the first birefringent medium, the first mode mixer, the second birefringent medium, and the second mode mixer in this order, and the optical path is made to reciprocate. A polarization mode dispersion compensation method for generating equalization polarization mode dispersion for equalizing wave mode dispersion and adding the equalization polarization mode dispersion to the input optical signal to generate a polarization mode dispersion compensation optical signal. And
A polarization mode dispersion generating step for generating provisional equalization polarization mode dispersion and adding to the input optical signal to generate a provisional polarization mode dispersion compensation optical signal;
A polarization analysis step for quantifying and outputting the polarization mode dispersion magnitude of the provisional polarization mode dispersion compensation optical signal as a polarization mode dispersion compensation parameter;
Based on the polarization mode dispersion compensation parameter, polarization mode dispersion compensation for generating the equalization polarization mode dispersion in a direction in which the magnitude of the polarization mode dispersion of the provisional polarization mode dispersion compensation optical signal decreases. A calculation step of calculating and outputting an instruction signal;
Equalization polarization mode dispersion control for controlling the polarization mode dispersion value of the polarization mode dispersion compensation optical signal and outputting the polarization mode dispersion compensation optical signal based on the polarization mode dispersion compensation instruction signal And a polarization mode dispersion compensation method. 偏波面コントローラ、第1複屈折媒体、第1モードミキサ、第2複屈折媒体、第2モードミキサをこの順序に配置して構成される光路に入力光信号を入力させて、該光路を往復させることによって、偏波モード分散を等化する等化偏波モード分散を発生させ該等化偏波モード分散を前記入力光信号に付加して偏波モード分散補償光信号を生成する偏波モード分散補償方法であって、
前記入力光信号の偏波モードの方向を示す主偏波状態を指定する座標軸の方向と、前記第1複屈折媒体の結晶軸の方向とが互いに平行となるように調整する偏波面調整ステップと、
暫定等化偏波モード分散を発生させ前記入力光信号に付加して暫定偏波モード分散補償光信号を生成する偏波モード分散生成ステップと、
前記暫定偏波モード分散補償光信号の偏波モード分散の大きさを偏波モード分散補償パラメータとして数値化して出力する偏波解析ステップと、
前記偏波モード分散補償パラメータに基づいて、前記暫定偏波モード分散補償光信号の偏波モード分散の大きさが減少する方向に前記等化偏波モード分散を発生させるための偏波モード分散補償指示信号を算出して出力する演算ステップと、
前記偏波モード分散補償指示信号に基づいて、前記偏波モード分散補償光信号の偏波モード分散の値を制御して、前記偏波モード分散補償光信号を出力する等化偏波モード分散制御ステップと
を含むことを特徴とする偏波モード分散補償方法。 An input optical signal is input to an optical path configured by arranging a polarization plane controller, a first birefringent medium, a first mode mixer, a second birefringent medium, and a second mode mixer in this order, and the optical path is reciprocated. Polarization mode dispersion for generating polarization mode dispersion compensation optical signal by generating equalization polarization mode dispersion for equalizing polarization mode dispersion and adding the equalization polarization mode dispersion to the input optical signal A compensation method,
A polarization plane adjusting step for adjusting a direction of a coordinate axis specifying a main polarization state indicating a polarization mode direction of the input optical signal and a direction of a crystal axis of the first birefringent medium to be parallel to each other; ,
A polarization mode dispersion generating step for generating provisional equalization polarization mode dispersion and adding to the input optical signal to generate a provisional polarization mode dispersion compensation optical signal;
A polarization analysis step for quantifying and outputting the polarization mode dispersion magnitude of the provisional polarization mode dispersion compensation optical signal as a polarization mode dispersion compensation parameter;
Based on the polarization mode dispersion compensation parameter, polarization mode dispersion compensation for generating the equalization polarization mode dispersion in a direction in which the magnitude of the polarization mode dispersion of the provisional polarization mode dispersion compensation optical signal decreases. A calculation step of calculating and outputting an instruction signal;
Equalization polarization mode dispersion control for controlling the polarization mode dispersion value of the polarization mode dispersion compensation optical signal and outputting the polarization mode dispersion compensation optical signal based on the polarization mode dispersion compensation instruction signal And a polarization mode dispersion compensation method. 第1複屈折媒体、第1モードミキサ、第2複屈折媒体、第2モードミキサをこの順序に配置して構成される光路に偏波モード分散を含まない入力光信号を入力させて、該光路を往復させることによって、予め設定された大きさの偏波モード分散が付加され、かつ予め設定された主偏波状態のエミュレート偏波モード分散含有光信号を生成する偏波モード分散エミュレート方法であって、
暫定等化偏波モード分散を発生させ、該暫定偏波モード分散が付加された暫定偏波モード分散含有光信号を生成する偏波モード分散生成ステップと、
前記偏波モード分散含有光信号の偏波モード分散の大きさを偏波モード分散パラメータとして数値化して出力する偏波解析ステップと、
前記偏波モード分散パラメータに基づいて、前記偏波モード分散含有光信号の偏波モード分散の大きさが前記予め設定された偏波モード分散の値に近づく方向に偏波モード分散付加指示信号を出力する演算ステップと、
前記偏波モード分散付加指示信号に基づいて、前記偏波モード分散含有光信号の偏波モード分散の値を制御してエミュレート偏波モード分散含有光信号を生成するエミュレート偏波モード分散制御ステップと
前記エミュレート偏波モード分散含有光信号の偏波面を回転させて、予め設定された主偏波状態のエミュレート偏波モード分散含有光信号を出力する主偏波状態制御ステップと
を含むことを特徴とする偏波モード分散エミュレート方法。 An input optical signal that does not include polarization mode dispersion is input to an optical path configured by arranging the first birefringent medium, the first mode mixer, the second birefringent medium, and the second mode mixer in this order, and the optical path A polarization mode dispersion emulating method for generating a polarization mode dispersion-containing optical signal in which a polarization mode dispersion having a preset magnitude is added and emulating the polarization mode dispersion in a preset main polarization state Because
A polarization mode dispersion generating step for generating provisional equalization polarization mode dispersion and generating a provisional polarization mode dispersion-containing optical signal to which the provisional polarization mode dispersion is added;
A polarization analysis step for quantifying and outputting the polarization mode dispersion magnitude of the polarization mode dispersion-containing optical signal as a polarization mode dispersion parameter;
Based on the polarization mode dispersion parameter, a polarization mode dispersion addition instruction signal is transmitted in a direction in which the polarization mode dispersion of the polarization mode dispersion-containing optical signal approaches the preset polarization mode dispersion value. A computation step to output;
Emulated polarization mode dispersion control for generating an emulated polarization mode dispersion-containing optical signal by controlling a polarization mode dispersion value of the polarization mode dispersion-containing optical signal based on the polarization mode dispersion addition instruction signal And a main polarization state control step of rotating the polarization plane of the emulated polarization mode dispersion-containing optical signal and outputting an emulated polarization mode dispersion-containing optical signal in a preset main polarization state. A polarization mode dispersion emulation method characterized by the above. 偏波面コントローラ、第1複屈折媒体、第1モードミキサ、第2複屈折媒体、第2モードミキサをこの順序に配置して構成される光路に偏波モード分散を含まない入力光信号を入力させて、該光路を往復させることによって、予め設定された大きさの偏波モード分散が付加され、かつ予め設定された主偏波状態のエミュレート偏波モード分散含有光信号を生成する偏波モード分散エミュレート方法であって、
前記入力光信号の偏波モードの方向を示す主偏波状態を指定する座標軸の方向と、前記第1複屈折媒体の結晶軸の方向とが互いに平行となるように調整する偏波面調整ステップと、
暫定等化偏波モード分散を発生させ、該暫定偏波モード分散が付加された暫定偏波モード分散含有光信号を生成する偏波モード分散生成ステップと、
前記偏波モード分散含有光信号の偏波モード分散の大きさを偏波モード分散パラメータとして数値化して出力する偏波解析ステップと、
前記偏波モード分散パラメータに基づいて、前記偏波モード分散含有光信号の偏波モード分散の大きさが前記予め設定された偏波モード分散の値に近づく方向に偏波モード分散付加指示信号を出力する演算ステップと、
前記偏波モード分散付加指示信号に基づいて、前記偏波モード分散含有光信号の偏波モード分散の値を制御してエミュレート偏波モード分散含有光信号を生成するエミュレート偏波モード分散制御ステップと
前記エミュレート偏波モード分散含有光信号の偏波面を回転させて、予め設定された主偏波状態のエミュレート偏波モード分散含有光信号を出力する主偏波状態制御ステップと
を含むことを特徴とする偏波モード分散エミュレート方法。 An input optical signal that does not include polarization mode dispersion is input to the optical path configured by arranging the polarization plane controller, the first birefringent medium, the first mode mixer, the second birefringent medium, and the second mode mixer in this order. A polarization mode in which polarization mode dispersion of a preset size is added and an emulated polarization mode dispersion-containing optical signal in a preset main polarization state is generated by reciprocating the optical path A distributed emulation method,
A polarization plane adjusting step for adjusting a direction of a coordinate axis specifying a main polarization state indicating a polarization mode direction of the input optical signal and a direction of a crystal axis of the first birefringent medium to be parallel to each other; ,
A polarization mode dispersion generating step for generating provisional equalization polarization mode dispersion and generating a provisional polarization mode dispersion-containing optical signal to which the provisional polarization mode dispersion is added;
A polarization analysis step for quantifying and outputting the polarization mode dispersion magnitude of the polarization mode dispersion-containing optical signal as a polarization mode dispersion parameter;
Based on the polarization mode dispersion parameter, a polarization mode dispersion addition instruction signal is transmitted in a direction in which the polarization mode dispersion of the polarization mode dispersion-containing optical signal approaches the preset polarization mode dispersion value. A computation step to output;
Emulated polarization mode dispersion control for generating an emulated polarization mode dispersion-containing optical signal by controlling a polarization mode dispersion value of the polarization mode dispersion-containing optical signal based on the polarization mode dispersion addition instruction signal And a main polarization state control step of rotating the polarization plane of the emulated polarization mode dispersion-containing optical signal and outputting an emulated polarization mode dispersion-containing optical signal in a preset main polarization state. A polarization mode dispersion emulation method characterized by the above.