JP2014157291A - 光信号処理装置、送信装置、及び光信号処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 搬送光の中心周波数の揺らぎが低減された光信号処理装置、送信装置、及び光信号処理方法を提供する。
【解決手段】 光信号処理装置は、光周波数コムを生成する光周波数コム生成部と、前記光周波数コムから、一定の周波数間隔を有する複数の光成分を抽出する抽出部と、前記複数の光成分と、基準光とを合波することにより、前記基準光の中心周波数から前記周波数間隔の整数倍だけ離れた中心周波数を有する搬送光を生成する搬送光生成部とを有する。
【選択図】図１

Description

本件は、光信号処理装置、送信装置、及び光信号処理方法に関する。

通信需要の増加に伴い、光ネットワークにおいて、光通信システムにより大容量のデータを効率よく伝送する高効率な光多重伝送技術が求められている。光多重伝送技術は、例えば、複数の光源からそれぞれ出力され、波長が相違する複数の搬送光（マルチキャリア）に、変調処理によりデータ信号をそれぞれ重畳し、該変調により得た各光信号を合波して伝送する技術である。

光多重伝送方式として、例えば、高密度波長多重（DWDM: Dense Wavelength-Division Multiplexing）方式、ナイキストＷＤＭ方式、及び直交周波数分割多重(OFDM: Orthogonal Frequency-Division Multiplexing)方式が挙げられる。

ＤＷＤＭ方式では、周波数グリッドにおいて、各サブキャリアのスペクトルの中心周波数が、一定（例えば５０（ＧＨｚ））間隔をおいて設けられることより１０〜１００（Ｇｂｐｓ）の伝送速度が実現される。各スペクトル間には、クロストークを回避するために、ガードバンドと呼ばれる一定幅（例えば２０（ＧＨｚ））の保護領域が設けられている。このため、本方式は、スペクトル同士の間隔の狭小化に関する制約があるが、例えば、各チャネルの伝送速度の向上及び多値信号化などの手段により高効率化される。

また、ナイキストＷＤＭ方式では、ロールオフがないナイキストフィルタの採用により、上記ＤＷＤＭ方式とは異なり、サイドローブ成分がカットされた理想的なスペクトルが形成される。このため、本方式によると、クロストークすることなく、隣接チャネルのスペクトル同士が隣接するように、各スペクトルの中心周波数の間隔をシンボルレート周波数にまで狭めることができるので、高効率化が実現される。

また、ＯＦＤＭ方式では、隣同士のスペクトルを、直交条件が満たされるように重ね合わせることにより、各スペクトルの中心周波数の間隔をシンボルレート周波数にまで狭め、高効率化が実現される。本方式では、変調処理において、隣接スペクトル間の直交条件が満たされるように複雑な同期処理が行われるが、信号帯域及び変調方式を柔軟に設定することができるという利点がある。

なお、光多重伝送技術に関し、特許文献１及び特許文献２には、周波数が相違する複数の光信号を、異なる電気信号に基づいて変調し、共通の搬送光に多重して伝送する光周波数分割多重（FDM: Frequency Division Multiplexing）技術が記載されている。

特開２０１１−２１５６０３号公報 国際公開第２０１１／０５２０７５号

上述した光多重伝送技術を用いて高効率な光伝送を実現するには、さらに、隣接チャネル間においてクロストークが発生しないように、各サブキャリアの中心周波数の安定化が求められる。例えば、サブキャリアの光源として、一般的な半導体レーザ（LD: Laser Diode）を用いる場合、中心周波数の安定化のために、１／１００（℃）以下の精度の温度調整手段と、自動周波数制御（AFC: Automatic Frequency Controller）手段とが用いられる。

しかし、上記の手段を用いても、例えば、±１〜２（ＧＨｚ）程度の中心周波数の揺らぎは生ずる。ＤＷＤＭ方式の場合、各信号の帯域を１０（Ｇｂｐｓ）とし、中心周波数の間隔を５０（ＧＨｚ）と仮定すれば、２０（ＧＨｚ）以上のガードバンドが確保されるため、揺らぎの影響は小さいと考えられる。

しかし、帯域利用効率が１に近い光多重伝送を行う場合、揺らぎの影響が無視できない。このような場合として、例えば、１２．５（ＧＨｚ）のフレックス周波数グリッドを採用する場合や、２５ＧＢｄ−ＱＰＳＫ（Quaternary Phase Shift Keying）信号を偏波多重により１００（Ｇｂｐｓ）として、５０（ＧＨｚ）間隔で波長多重する場合が挙げられる。

とりわけ、ナイキストＷＤＭ方式及びＯＦＤＭ方式を用いて、１６−ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）信号などの高い多値度を有する信号を波長多重する場合、クロストークの影響が顕著となる。クロストークの影響を回避するには、中心周波数の揺らぎを、例えば１／１００〜１／１０程度として安定化することが望ましいが、現状、これを実現し得る高度な安定化技術は存在しない。

また、周波数の安定度が高い光源、つまり狭スペクトル幅で、例えばセシウム原子時計などの安定な周波数に同期させる構成を用いた、周波数標準／計測用の安定化光源なども存在する。しかし、このような光源は高価であり、光通信に用いる場合には数多く必要となるので、コストを抑えるため、汎用の光源を用いることが望ましい。

そこで本件は上記の課題に鑑みてなされたものであり、搬送光の中心周波数の揺らぎが低減された光信号処理装置、送信装置、及び光信号処理方法を提供することを目的とする。

本明細書に記載の光信号処理装置は、光周波数コムを生成する光周波数コム生成部と、前記光周波数コムから、一定の周波数間隔を有する複数の光成分を抽出する抽出部と、前記複数の光成分と、基準光とを合波することにより、前記基準光の中心周波数から前記周波数間隔の整数倍だけ離れた中心周波数を有する搬送光を生成する搬送光生成部とを有する。

本明細書に記載の光信号処理方法は、光周波数コムを生成し、前記光周波数コムから、一定の周波数間隔を有する複数の光成分を抽出し、前記複数の光成分と、基準光とを合波することにより、前記基準光の中心周波数から前記周波数間隔の整数倍だけ離れた中心周波数を有する搬送光を生成する工程を含む。

本明細書に記載の光信号処理装置、送信装置、及び光信号処理方法は、搬送光の中心周波数の揺らぎを低減するという効果を奏する。

第１実施例に係る光信号処理装置の機能構成を示す構成図である。 パルスレーザにより光周波数コムを生成する方法を示す図である。 スーパーコンティニューム光の生成により光周波数コムを生成する場合の構成を示す構成図である。 光レベル調整部の構成の一例を示す構成図である。 第２実施例に係る光信号処理装置の機能構成を示す構成図である。 第３実施例に係る光信号処理装置の機能構成を示す構成図である。 実施例に係る光信号処理方法を示すフローチャートである。 実施例に係る送信装置の構成を示す構成図である。 他の実施例に係る送信装置の構成を示す構成図である。 他の実施例に係る送信装置の構成を示す構成図である。 通信システムの構成の一例を示す構成図である。 受信器の構成の一例を示す構成図である。 受信器の構成の他例を示す構成図である。 通信システムの構成の他例を示す構成図である。 受信器の構成の一例を示す構成図である。 受信器の構成の他例を示す構成図である。

（第１実施例）
図１は、実施例に係る光信号処理装置の機能構成を示す構成図である。光信号処理装置は、変調によりデータ信号を重畳して伝送するための搬送光（光キャリア）を生成する。

光信号処理装置は、基準光源１１と、光周波数コム生成部（OFCG: Optical Frequency Comb Generator）１２と、第１フィルタ（抽出部）１３と、搬送光生成部(OCG: Optical Carrier Generator)１４と、光レベル調整部(OLA: Optical Level Adjuster)１５とを有する。各部１１〜１５は、光ファイバなどを介して接続されている。

基準光源１１は、中心周波数ω₀の基準光Ｅ_０を生成し（グラフＧ１参照）、搬送光生成部１４に出力する。中心周波数ω₀は、周波数標準に基づいて安定化された高精度の周波数である。なお、本明細書において、便宜上、周波数を角周波数ω（＝２π×周波数）として表記する。

光周波数コム生成部１２は、光周波数コムＥ_ＣＭを生成し、第１フィルタ１３に出力する。光周波数コムＥ_ＣＭは、一定の周波数間隔を有する光スペクトル群である。このスペクトル群の構造は、グラフＧ３に示されるように、櫛状であるため、「光周波数コム」と称される。

光周波数コム生成部１２は、制御光源１２０と、発振器１２１と、光周波数コム発生器１２２とを含む。制御光源１２０は、例えば、中心周波数ω_Ｃの連続発振光（CW: Continuous Wave）Ｅ_Ｃを生成して、光周波数コム発生器１２２に出力する（グラフＧ２参照）。

発振器１２１は、例えば水晶発振器、セシウム原子時計、または高精度なシンセサイザなどであり、安定した周波数ω_ｒの駆動信号（ＲＦ（Radio Frequency）信号）を光周波数コム発生器１２２に出力する。光周波数コム発生器１２２は、例えばマッハツェンダ型変調器であり、発振器１２１から入力された基準周波数ω_ｒの駆動信号に基づいて、連続発振光Ｅ_Ｃを変調することにより、光周波数コムＥ_ＣＭを生成する（グラフＧ３参照）。

光周波数コム発生器１２２は、マッハツェンダ型変調器である場合、内蔵する２つの光位相変調器からの出力光を合波することにより光周波数コムＥ_ＣＭを得る。光周波数コム発生器１２２は、入力された連続発振光Ｅ_Ｃの位相変調によりノイズとして発生する高調波成分を、駆動条件の適切な制御により光周波数コムＥ_ＣＭとして生成する。

光周波数コムＥ_ＣＭは、一定の周波数間隔ω_ｒを有する複数の光成分を有する。例えば周波数ω_Ｃ，ω_ｒを２５（ＧＨｚ）であると仮定すると、光周波数コムＥ_ＣＭは、２５（ＧＨｚ），５０（ＧＨｚ），７５（ＧＨｚ），１００（ＧＨｚ）・・・の光成分を有する。このとき、周波数間隔ω_ｒは、駆動信号の基準周波数ω_ｒが安定化されているため、高精度に５０（ＧＨｚ）に制御される。

光周波数コムＥ_ＣＭの周波数間隔ω_ｒの精度は、発振器１２１の基準周波数ω_ｒの精度に依存する。このため、発振器１２１は、例えば１０^−１０（ｐｐｍ）程度の周波数精度を有することが望ましい。

光周波数コム発生器１２２は、マッハツェンダ型変調器に限定されず、例えばＬｉＮｂＯ_３光変調器であってもよい。この場合、位相変調器及び強度変調器のハイブリッド構成を採用することにより、強度が平坦で広帯域な光周波数コムＥ_ＣＭを得ることができる。

このように、光周波数コム発生器１２２として光変調器を用いる場合、小型かつ簡易な構成により、高品質で安定な光周波数コムＥ_ＣＭを得ることができるだけでなく、発振器１２１の基準周波数ω_ｒの調整により周波数間隔ω_ｒを容易に制御することもできる。この場合、発振器１２１としてＶＣＸＯ（Voltage Controlled crystal(Xtal) Oscillator）を採用すれば、電圧による周波数間隔ω_ｒの制御が可能となる。

もっとも、光周波数コムＥ_ＣＭの生成手段は、上記の構成に限定されない。例えば、シリコン上の超高Ｑトロイダルシリカ共振器やＩｎＰベースの生成器などの集積型光周波数コム生成器を用いることも可能である。

また、図２には、パルスレーザにより光周波数コムＥ_ＣＭを生成する方法が示されている。パルスレーザとしては、例えば、モード同期レーザ（MLL: Mode-Locked Laser）、または、連続発振光を強度変調して生成したレーザを用いてもよい。

グラフＧＡ１に示されるように、パルスレーザは、周期Ｔ（＝２π／ω_ｒ）（ｓｅｃ）のパルス光を出力する。このパルス光のスペクトルをみると、グラフＧＡ２に示されるように、周波数間隔ω_ｒ（＝２π／Ｔ）の光周波数モード列、つまり光周波数コムＥ_ＣＭが観測される。

光周波数コムＥ_ＣＭは、パルスレーザのパルス幅が細いほど、広帯域となる。とりわけ、モード同期レーザは、高いピークパワーを有する短パルスを発生することが可能であるので、広帯域の光周波数コムＥ_ＣＭを得ることが可能となる。例えば、パルス幅の単位が、ｆｓ（フェムト秒）である場合、生成される光周波数コムＥ_ＣＭの帯域はＴＨｚ（テラヘルツ）となり、また、周波数間隔ω_ｒは極めて高精度な値となる。この場合、光周波数コムＥ_ＣＭは、光周波数標準として用いることが可能な程度の質を有する。

また、図３は、スーパーコンティニューム光の生成により光周波数コムＥ_ＣＭを生成する場合の構成を示す構成図である。この場合、光周波数コム生成部１２は、パルス光源１２３及びＳＣ（Super Continuum）発生器１２４を含む。

グラフＧＢ１に示されるように、パルス光源１２３から出力されたパルスレーザは中心周波数ω_Ｃで発振し、そのスペクトルは周波数間隔ω_ｒを有する。パルスレーザがＳＣ発生器１２４に入力されることにより、グラフＧＢ２に示されるように、スーパーコンティニューム光が生成され、光周波数コムＥ_ＣＭが得られる。

ＳＣ発生器１２４は、例えば光ファイバである。この光ファイバとしては、シングルモードファイバ、高非線形ファイバ（HNLF : Highly-Nonlinear Fiber）、フォトニック結晶ファイバなどが挙げられる。つまり、光周波数コムＥ_ＣＭは、パルスレーザを自己位相変調（SPM: Self Phase Modulation）によりスペクトル拡大することにより得られる。なお、光周波数コムＥ_ＣＭは、ゼロ分散ファイバ内で発生する四光波混合などを用いて生成されてもよい。

このように、光周波数コムＥ_ＣＭは、様々な手法により生成することが可能である。光周波数コム生成部１２により生成された光周波数コムＥ_ＣＭは、第１フィルタ１３に入力される。

第１フィルタ１３は、光周波数フィルタであり、光周波数コムＥ_ＣＭから、一定の周波数間隔ｎω_ｒ（ｎ＝１，２，３，・・・）を有する複数の光成分を抽出する（グラフＧ４参照）。これにより、光周波数コムＥ_ＣＭの周波数間隔ω_ｒのｎ倍の差周波を有するビート光が生成される。ここで、ｎは、所望の搬送光の中心周波数に基づいて決定される。光周波数コムω_ＣＭの周波数間隔ω_ｒは、上述したように、高精度に制御された値であるため、周波数間隔ｎω_ｒも高精度な値となる。

抽出される複数の光成分の絶対周波数及び数は、該光成分間の周波数間隔が一定（ｎω_ｒ）である限り、限定されない。グラフＧ４に示された例では、周波数ω_Ｃの光成分と、中心周波数ω_Ｃ＋ｎω_ｒの２個の光成分が抽出されているが、これに加えて、中心周波数ω_Ｃ＋ｎω_ｒ＋ｎω_ｒの光成分が抽出されてもよい。

また、第１フィルタ１３は、抽出される複数の光成分を任意に選択できるように、設定された周波数の光を透過するチューナブルフィルタであることが望ましい。なお、第１フィルタ１３に代えて、他の抽出手段を用いてもよい。第１フィルタ１３により抽出された複数の光成分は、基準光Ｅ_０を変調するための制御光Ｅ_ＣＴとして、搬送光生成部１４に出力される。

搬送光生成部１４は、合波部１４０と、非線形光学媒質１４１と、第２フィルタ１４２とを含む。合波部１４０は、例えば光カプラであり、入力された基準光Ｅ_０及び制御光（ビート光）Ｅ_ＣＴを合波する。合波された基準光Ｅ_０及び制御光Ｅ_ＣＴは、非線形光学媒質１４１に入力される。

基準光Ｅ_０は、非線形光学媒質１４１の非線形光学効果より変調され、複数の変調成分Ｅ_-Ｌ，・・・，Ｅ_Ｌ（Ｌは自然数）が生成される（グラフＧ５参照）。複数の変調成分Ｅ_-Ｌ，・・・，Ｅ_Ｌは、制御光Ｅ_ＣＴの周波数間隔ｎω_ｒと共通の周波数間隔ｎω_ｒを有する。

非線形光学媒質１４１を用いることにより、基準光Ｅ_０から容易に複数の変調成分Ｅ_-Ｌ，・・・，Ｅ_Ｌが生成される。非線形光学媒質１４１は、例えば光ファイバである。光ファイバとしては、シングルモードファイバ、分散シフトファイバ、高非線形ファイバ、フォトニック結晶ファイバ、及びカルコゲナイドファイバなどが挙げられる。また、屈折率を高めるように、ゲルマニウムまたはビスマスなどがコアに添加されたファイバまたは導波路構造、及び、光パワー密度を高めるように、縮小されたモードフィールドを有するファイバまたは導波路構造も、非線形光学媒質１４１として用いられる。

また、非線形光学媒質１４１は、光ファイバに限定されず、他のデバイスを用いてもよい。例えば、量子井戸構造を有する半導体光アンプ、量子ドット半導体光アンプ、及びシリコンフォトニクス型導波路なども、非線形光学媒質１４１として用いられる。

非線形光学媒質１４１による非線形光学効果としては、例えば相互位相変調（XPM: Cross Phase Modulation）が挙げられる。相互位相変調は、波長が異なる２つの光波が、非線形光学媒質中を伝搬するとき、一方の光波の光強度に比例して、他方の光内の位相変化が生ずる現象である。

複数の変調成分Ｅ_-Ｌ，・・・，Ｅ_Ｌは、基準光Ｅ_０を制御光Ｅ_ＣＴにより変調することにより生成される。上述したように、制御光Ｅ_ＣＴは、光周波数コムＥ_ＣＭから抽出されたビート光ある制御光Ｅ_ＣＴの差周波ｎω_ｒを有するので、複数の変調成分Ｅ_-Ｌ，・・・，Ｅ_Ｌの周波数間隔は、ｎω_ｒとなる。このため、複数の変調成分Ｅ_-Ｌ，・・・，Ｅ_Ｌは、基準光Ｅ_０の中心周波数ω₀から、周波数間隔ｎω_ｒの整数倍だけ離れた中心周波数ω_Ｎを有する。つまり、Ｎを整数とすると、変調成分Ｅ_Ｎの中心周波数ω_Ｎは、以下の式（１）により表される。

ω_Ｎ＝ω_０＋Ｎ・ｎω_ｒ 式（１）

詳細を述べると、中心周波数ω_ＮのＮ次変調成分Ｅ_Ｎの強度は、Ｎ次の第一種ベッセル関数Ｊ_Ｎ（β）により表される。ここで、変数βは、ビート光である制御光Ｅ_ＣＴの振幅に関する相互位相変調の変調度を示す。

したがって、複数の変調成分Ｅ_-Ｌ，・・・，Ｅ_Ｌは、制御光Ｅ_ＣＴの強度変化の周期に応じた周波数間隔ｎω_ｒを有する。ここで、周波数間隔ｎω_ｒは、高精度な値であるため、その整数倍であるＮ・ｎω_ｒも高精度な値となる。また、基準光Ｅ_０の中心周波数ω_０は、周波数標準として安定化されている。

よって、複数の変調成分Ｅ_-Ｌ，・・・，Ｅ_Ｌの周波数ω_−Ｌ，・・・ω_Ｌは、周波数ω_ｒの整数倍に精度よく同調され、基準周波数ω_ｒと同程度の精度を有する。なお、周波数コムＥ_ＣＭの各光成分の位相雑音は、揃っているため、搬送波生成部１４において相殺される。したがって、複数の変調成分Ｅ_-Ｌ，・・・，Ｅ_Ｌの位相雑音は低減されて、各スペクトルの線幅は狭いものとなる。

複数の変調成分Ｅ_-Ｌ，・・・，Ｅ_Ｌは、第２フィルタ１４２に入力される。第２フィルタ１４２は、例えば光周波数フィルタであり、複数の変調成分Ｅ_-Ｌ，・・・，Ｅ_Ｌから、所望の搬送光として、所定の変調成分Ｅ_Ｎを抽出する（グラフＧ６参照）。抽出された変調成分Ｅ_Ｎの中心周波数ω_Ｎは、基準光Ｅ_０の中心周波数ω_０から周波数間隔ｎω_ｒの整数（Ｎ）倍だけ離れている。

ここで、整数Ｎは、所望の搬送光の周波数ω_Ｎに基づいて決定される。このため、第２フィルタ１４２は、抽出される変調成分Ｅ_Ｎを任意に選択できるように、設定された周波数の光を透過するチューナブルフィルタであることが望ましい。なお、第２フィルタ１４２に代えて、他の抽出手段を用いてもよい。

このように、搬送光生成部１４は、複数の光成分Ｅ_ＣＴと、基準光Ｅ_０とを合波することにより、基準光Ｅ_０の中心周波数ω_０から周波数間隔の整数（Ｎ）倍だけ離れた中心周波数ω_Ｎを有する搬送光Ｅ_Ｎを生成する。相互位相変調により得られる周波数変換帯域は、例えば数十（ＴＨｚ）であるため、光周波数コムＥ_ＣＭの帯域が狭い（例えば数十（ＧＨｚ））場合であっても、高精度の周波数を有する搬送光を容易に生成することが可能である。

本実施例では、基準光Ｅ_０の変調のため、相互位相変調を用いたが、これに限定されず、四光波混合などの他の非線形光学効果を用いてもよい。この場合、非線形光学媒質１４１として、三光波混合などの２次の非線形光学効果を生ずるデバイスを用いてもよい。このようなデバイスとしては、例えば、疑似位相整合構造を有するＬｉＮｂＯ_３導波路（PPLN: Periodically Poled LiNbO₃）、ＧａＡｌＡｓ素子、及び２次非線形光学結晶が挙げられる。なお、２次非線形光学結晶を用いる場合、波長配置に関し、位相整合が可能な構成を有するものを選択することが望ましい。

搬送光生成部１４により生成された搬送光Ｅ_Ｎは、光レベル調整部１５に出力される。光レベル調整部１５は、例えば増幅器であり、搬送光生成部１４により生成された搬送光Ｅ_Ｎのレベル（パワー）を調整する（グラフＧ７参照）。

また、搬送光Ｅ_Ｎのレベルだけでなく、光ＳＮ比（SN: Signal Noise）も不十分である場合、レーザの注入同期を用いて、レベル及び光ＳＮ比を調整してもよい。図４は、この場合における光レベル調整部１５の構成の一例を示す構成図である。

光レベル調整部１５は、半導体レーザ装置１５０及びサーキュレータ１５１を含む。半導体レーザ装置１５０から出力されたレーザは、スレーブレーザとして、サーキュレータ１５１に入力される。また、搬送光生成部１４からの搬送光Ｅ_Ｎは、マスターレーザとして、サーキュレータ１５１に入力される。

これにより、搬送光生成部１４からの搬送光Ｅ_Ｎは、半導体レーザ装置１５０のレーザに、入力方向が整合された状態で注入される。したがって、半導体レーザ装置１５０のレーザの周波数成分のうち、搬送光Ｅ_Ｎと共通する単一の周波数成分（周波数ω_Ｎ）が、新たに搬送光Ｅ_Ｎとして出力される。なお、搬送光生成部１４からの搬送光Ｅ_Ｎのレベルが十分である場合、光レベル調整部１５は設けなくてもよい。

本実施例では、相互位相変調を利用して搬送光Ｅ_Ｎを生成するため、搬送光Ｅ_Ｎの発生効率（∝Ｊ_Ｎ（β））が最適となるように、相互位相変調に関する各種の条件が調整される。この条件としては、例えば、ビート光として抽出した制御光Ｅ_ＣＴのパワー及び偏光状態や、非線形光学媒質１４１として用いる光ファイバの長さ、非線形係数、波長分散、及び損失などが挙げられる。

（第２実施例）
図５は、第２実施例に係る光信号処理装置の機能構成を示す構成図である。図５において、図１と共通する構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施例に係る光信号処理装置は、上記の条件のうち、制御光Ｅ_ＣＴのパワー及び偏光状態を動的に制御するための構成を有する。より具体的には、光信号処理装置は、図１に示された構成に加えて、第３フィルタ１６１と、受光部１６２と、状態検出部１６３と、比較部１６４と、光パワー制御部（状態制御部）１６５と、偏光状態制御部（状態制御部）１６６とを含む。

第３フィルタ１６１は、例えば光周波数フィルタであり、複数の変調成分Ｅ_-Ｌ，・・・，Ｅ_Ｌから、検査対象となる変調成分を抽出する。抽出された変調成分は、ＰＤ（Photo Diode）などの受光素子を含む受光部１６２により受光されて、電気信号に変換される。なお、第３フィルタ１６１は、検査対象となる変調成分を任意に選択できるように、設定された周波数の光を透過するチューナブルフィルタであることが望ましい。

状態検出部１６３は、受光部１６２から入力された電気信号に基づいて、搬送光生成部１４により生成された変調成分の状態を検出する。状態検出部１６３は、変調成分のパワー、波形、及びスペクトルなどを検出する。検出結果は、比較部１６４に入力される。

比較部１６４は、状態検出部１６３から入力された検出結果を、所定の基準値と比較する。所定の基準値は、例えばメモリなどの記憶手段に予め記憶されている。比較部１６４は、パワー及び偏光状態に関する比較結果を光パワー制御部１６５及び偏光状態制御部１６６にそれぞれ出力する。

光パワー制御部１６５及び偏光状態制御部１６６は、パワー及び偏光状態に関する比較結果に基づいて、搬送光生成部１４に入力される制御光Ｅ_ＣＴのパワー及び偏光状態をそれぞれ制御する。つまり、光パワー制御部１６５及び偏光状態制御部１６６は、状態検出部１６３により検出された変調成分の状態に基づいて、制御光Ｅ_ＣＴの状態を制御する。

この構成によると、搬送光生成部１４において生成される複数の変調成分Ｅ_-Ｌ，・・・，Ｅ_Ｌがフィードバック制御されるので、複数の変調成分Ｅ_-Ｌ，・・・，Ｅ_Ｌの発生効率は、最適となるように制御される。なお、本実施例において、状態検出部１６３は、複数の変調成分Ｅ_-Ｌ，・・・，Ｅ_Ｌのうち、１つの変調成分に関して状態検出を行ったが、複数の変調成分に関して状態検出を行ってもよい。

（第３実施例）
これまで述べた光処理装置によると、１つの搬送光Ｅ_Ｎが生成されるが、複数の搬送光が生成されてもよい。図６は、第３実施例に係る光信号処理装置の機能構成を示す構成図である。なお、図６において、光レベル調整部１５を除き、図１と共通する構成の記載は、省略されている。

光処理装置は、図１または図５に示された構成に加えて、増波用光周波数コム生成部１９を有する。増波用光周波数コム生成部１９は、発振器１９０及び光周波数コム発生器１９１を含み、搬送光生成部１４により生成された搬送光Ｅ_Ｎに基づいて光周波数コムＥ_Ｎ＿ＣＭを生成する。

発振器１９０は、例えば水晶発振器、セシウム原子時計、または高精度なシンセサイザなどであり、基準周波数ω_ｒの駆動信号を光周波数コム生成器１９１に出力する。光周波数コム発生器１９１は、例えばマッハツェンダ型変調器であり、発振器１９０から入力された基準周波数ω_ｒの駆動信号（ＲＦ信号）に基づいて、生成された搬送光Ｅ_Ｎを変調することにより、光周波数コムＥ_Ｎ＿ＣＭを生成する（グラフＧ８参照）。

光周波数コムＥ_Ｎ＿ＣＭは、周波数ω_Ｎの側波帯に、一定の周波数間隔ω_ｒを有する複数の光成分を含む。周波数間隔ω_ｒは、高精度に制御された値であるため、光周波数コムＥ_Ｎ＿ＣＭは、ＤＷＤＭ方式、ナイキストＷＤＭ方式、及びＯＦＤＭ方式などの光多重伝送の搬送波として用いられる。

（光信号処理方法）
図７は、実施例に係る光信号処理方法を示すフローチャートである。ここで、ステップＳｔ１と、ステップＳｔ２，Ｓｔ３とは、並行して実行される。

まず、基準光源１１は、基準光Ｅ_０を生成して、搬送光生成部１４に出力する（ステップＳｔ１）。また、光周波数コム生成部１２は、光周波数コムω_ＣＭを生成して、第１フィルタ１３に出力する（ステップＳｔ２）。第１フィルタ１３は、光周波数コムω_ＣＭから、一定の周波数間隔ｎω_ｒを有する複数の光成分（制御光Ｅ_ＣＴ）を抽出する（ステップＳｔ３）。抽出された複数の光成分（制御光Ｅ_ＣＴ）は、搬送光生成部１４に入力される。

次に、搬送光生成部１４は、基準光Ｅ_０及び複数の光成分Ｅ_ＣＴを合波部１４０により合波して非線形光学媒質１４１に入力する（ステップＳｔ４）。基準光Ｅ_０は、非線形光学媒質１４１が生ずる相互位相変調などの非線形光学効果のため、複数の光成分Ｅ_ＣＴにより変調され、周波数間隔ｎω_ｒを有する複数の変調成分Ｅ_−Ｌ，・・・，Ｅ_Ｌが生成される。

次に、搬送光生成部１４は、第２フィルタ１４２により、複数の変調成分Ｅ_−Ｌ，・・・，Ｅ_Ｌから所定の変調成分Ｅ_Ｎを抽出することにより、搬送光Ｅ_Ｎを生成する（ステップＳｔ５）。搬送光Ｅ_Ｎは、基準光Ｅ_０の中心周波数ω_０から周波数間隔ｎω_ｒの整数（Ｎ）倍だけ離れた中心周波数Ｎ・ｎω_ｒを有する。

次に、光レベル調整部１５は、搬送光Ｅ_Ｎのレベルを調整する（ステップＳｔ６）。このようにして、光信号処理方法は行われる。

（送信装置）
次に、上述した光信号処理装置を用いた送信装置について説明する。図８は、実施例に係る送信装置の構成を示す構成図である。送信装置は、上述した光信号処理装置により生成された搬送光から複数の光信号を生成し、多重して伝送する。

送信装置は、基準光源２０と、分岐器２１と、複数の光信号処理部２２と、複数の変調器２３と、合波器２４とを有する。基準光源２０は、上述した光信号処理装置の基準光源１１に相当し、基準光Ｅ_０を、分岐器２１を介して複数の光信号処理部２２に出力する。分岐器２１は、基準光Ｅ_０をパワー分岐する光スプリッタである。

複数の光信号処理部２２は、それぞれ、上述した光信号処理装置の構成のうち、基準光源１１を除く構成を含む。つまり、基準光源２０及び複数の光信号処理部２２は、上述した光信号処理装置に相当する。

複数の光信号処理部２２は、搬送光Ｅ_１〜Ｅ_Ｎをそれぞれ生成する。このため、複数の光信号処理部２２は、第２フィルタ１４２により抽出される変調成分の周波数ω_１〜ω_Ｎが相違する。

複数の変調器２３は、それぞれ、複数の搬送光Ｅ_１〜Ｅ_Ｎを複数のデータ信号Ｄ_１〜Ｄ_Ｎにより変調し、チャネル１〜Ｎにそれぞれ対応する複数の光信号Ｓ_１〜Ｓ_Ｎをそれぞれ生成する。変調方式としては、例えばＱＡＭなどが挙げられる。生成された複数の光信号Ｓ_１〜Ｓ_Ｎは、合波器２４に入力される。

合波器２４は、例えば波長選択スイッチ（WSS: Wavelength Selective Switch）やアレイ導波路格子(AWG: Array Waveguide Grating)などの合波手段であり、複数の光信号Ｓ_１〜Ｓ_Ｎを多重する。多重された複数の光信号Ｓ_１〜Ｓ_Ｎは、多重光信号Ｓ_ＭＵＸとして送信される（グラフＧ９参照）。

多重光信号Ｓ_ＭＵＸは、ナイキストＷＤＭ方式により生成された場合、グラフＧ９に示されるスペクトルを有する。光信号Ｓ_１〜Ｓ_Ｎの各スペクトルの中心周波数ω_１〜ω_Ｎは、上述した方法により高精度に制御されるため、隣接チャネル間のクロストークの発生が抑制され、また、高い周波数利用効率が得られる。なお、送信装置の光多重方式は、ナイキストＷＤＭ方式に限定されず、ＯＦＤＭ方式などの他の方式であってもよい。

図８に示された送信装置は、光ネットワークの１つのノードにおいて、複数のチャネル１〜Ｎの光信号Ｓ_１〜Ｓ_Ｎを多重する構成を有しているが、これに限定されず、ノードごとに各チャネルの光信号を生成して多重する構成を有してもよい。図９は、この場合の送信装置の構成を示す構成図である。

送信装置は、基準光源３０と、複数のノードにそれぞれ設けられた複数のノード装置３とを有する。基準光源３０及び複数のノード装置３は、共通の伝送路Ｄに接続されている。

基準光源３０は、上述した光信号処理装置の基準光源１１に相当し、基準光Ｅ_０を、伝送路Ｄに出力する。一方、複数のノード装置３は、基準光Ｅ_０を用いて光信号Ｓ_１〜Ｓ_Ｎを生成し、伝送路Ｄに出力する。このため、伝送路Ｄには、基準光Ｅ_０、及び複数の光信号光信号Ｓ_１〜Ｓ_Ｎを多重化して得られた多重光信号Ｓ_ＭＵＸが伝搬される（グラフＧ１２参照）。

複数のノード装置３は、それぞれ、分波器３１と、合波器３２と、光信号処理部３３と、変調器３４とを含む。各ノード装置３において、基準光Ｅ_０は、分波器３１により分波されて光信号処理部３３に入力される。分波器３１は、例えばＷＤＭカプラであり、伝送路Ｄを伝搬する光から基準光Ｅ_０を抽出する。

光信号処理部３３は、それぞれ、上述した光信号処理装置の構成のうち、基準光源１１を除く構成を含む。つまり、基準光源３０及び光信号処理部３３は、上述した光信号処理装置に相当する。光信号処理部３３は、基準光Ｅ_０から、既に述べた方法により搬送光Ｅ_１〜Ｅ_Ｎを生成する。このため、各ノード装置３の光信号処理部３３は、第２フィルタ１４２により抽出される変調成分の周波数ω_１〜ω_Ｎが相違する。

変調器３４は、搬送光Ｅ_１〜Ｅ_Ｎをデータ信号Ｄ_１〜Ｄ_Ｎにより変調し、複数の光信号Ｓ_１〜Ｓ_Ｎを生成する。変調方式としては、例えばＱＡＭなどが挙げられる。生成された複数の光信号Ｓ_１〜Ｓ_Ｎは、合波部３２を介して伝送路Ｄに出力される。合波部３２としては、例えば光カプラが挙げられる。

各ノードのノード装置３では、割り当てられたチャネル番号に応じた周波数の搬送光Ｅ_１〜Ｅ_Ｎが生成される。例えば、ノードｉのノード装置３にチャネル番号ｊが割り当てられた場合、光信号処理部３３は、周波数ω_ｊの搬送光Ｅ_ｊを生成する。

チャネル番号ｊの割り当ては、光ネットワーク内の装置を管理するネットワーク管理装置４０により行われる。ネットワーク管理装置４０は、例えば、ＬＡＮ（Local Area Network）４１を介して各ノード装置３と接続されている。

ネットワーク管理装置４０は、チャネル番号ｊ（周波数ω_ｊ）が未使用である場合（グラフＧ１０参照）、当該チャネル番号ｊを光信号処理部３３に通知する。光信号処理部３３は、通知されたチャネル番号ｊに基づいて、第２フィルタ１４２において抽出される周波数、すなわち上記の整数Ｎを設定する。つまり、光信号処理部３３は、複数の光信号にそれぞれ対応する複数のチャネル１〜Ｎのうち、未使用のチャネル（ｊ）に使用される周波数の搬送光を生成する。

変調器３４は、光信号処理部３３により生成された搬送光Ｅ_ｊを、データ信号Ｄ_ｉにより変調することにより、中心周波数ω_ｊのスペクトルを有する光信号Ｓ_ｉを生成する（グラフＧ１１参照）。生成された光信号Ｓ_ｉは、合波部３２を介して伝送路Ｄに出力され、ノードｉの直前の多重光信号Ｓ_ＭＵＸに多重される（グラフＧ１２参照）。

本実施例に係る送信装置によると、各ノード装置３に、未使用のチャネル番号ｊが割り当てられ、当該チャネル番号ｊに応じた周波数ω_ｉを有する光信号Ｓ_ｉを生成するため、周波数資源の柔軟な利用が可能である。

また、さらなる柔軟な利用を可能とするため、周波数ごとではなく、帯域ごとの割り当てを行ってもよい。図１０は、この場合の送信装置の構成を示す構成図である。なお、図１０には、図９に示されたノード構成のうち、ノードｉのノード装置５の構成が示されている。

グラフＧ１３に示されるように、伝送路Ｄには、図９の実施例と同様に、基準光Ｅ_０と、多重光信号Ｓ_ＭＵＸが伝搬する。多重光信号Ｓ_ＭＵＸは、複数の帯域Ｂ_１〜Ｂ_Ｍに属する１以上の光信号を多重したものである。複数の帯域Ｂ_１〜Ｂ_Ｍの帯域幅は、同一であっても異なっていてもよく、例えば帯域Ｂ_１を３０（Ｇｂｐｓ）とし、帯域Ｂ_２を２０（Ｇｂｐｓ）としてもよい。

帯域Ｂ_１〜Ｂ_Ｍは、ネットワーク管理装置４１により管理され、各ノード装置５に割り当てられる。ネットワーク管理装置４１は、例えば、グラフＧ１３に示されるように、帯域Ｂ_ｊが未使用である場合、帯域Ｂ_ｊをノード装置５に割り当てる。

各帯域Ｂ_１〜Ｂ_Ｍは、個別の帯域幅に応じて、１以上の搬送光により形成された帯域成分を含む。例えば、帯域Ｂｊは、周波数ω_ｊ〜ω_ｊ＋ｋの各搬送光により形成された帯域成分を含む。なお、各帯域Ｂ_１〜Ｂ_Ｍに対応する搬送光の数の合計は、搬送光の最大数Ｎと等しい。

ノード装置５は、割り当てられた帯域Ｂ_ｊに応じてサブ多重光信号Ｓ_ＭＵＸｉを生成する。ノード装置５は、分波器５０と、合波器５３，５５と、分岐器５４と、複数の光信号処理部５１と、複数の変調器５２とを含む。

伝送路Ｄを伝搬する基準光Ｅ_０は、分波器５０により分波され、分岐器５４を介して複数の光信号処理部５１に入力される。複数の光信号処理部５１は、ネットワーク管理装置４１から、割り当てられた帯域Ｂ_ｊに従った周波数番号ｊ〜ｊ＋ｋ（上記のチャネル番号に相当）がそれぞれ入力される。なお、分波器５０及び分岐器５４は、例えば、光スプリッタである。

複数の光信号処理部５１は、既に述べた方法により、周波数番号ｊ〜ｊ＋ｋに応じて、中心周波数ω_ｊ〜ω_ｊ＋ｋの搬送光Ｅ_ｊ〜Ｅ_ｊ＋ｋをそれぞれ生成する。複数の光信号処理部５１は、各ノードにおいて合波された複数の光信号（サブ多重光信号Ｓ_ＭＵＸｉ）を、さらに合波して得られる多重光信号Ｓ_ＭＵＸの帯域Ｂ_１〜Ｂ_Ｍのうち、未使用の帯域Ｂ_ｊに使用される周波数ω_ｊ〜ω_ｊ＋ｋの搬送光Ｅ_ｊ〜Ｅ_ｊ＋ｋをそれぞれ生成する。生成された搬送光Ｅ_ｊ〜Ｅ_ｊ＋ｋは、複数の変調器５２にそれぞれ入力される。

変調器５２は、搬送光Ｅ_ｊ〜Ｅ_ｊ＋ｋをデータ信号Ｄ_ｉ0〜Ｄ_ｉｋにより変調し、複数の光信号Ｓ_ｉ０〜Ｓ_ｉｋを生成する。変調方式としては、例えばＱＡＭなどが挙げられる。生成された複数の光信号Ｓ_ｉ０〜Ｓ_ｉｋは、合波部５５により多重されて、帯域Ｂ_ｊのサブ多重光信号Ｓ_ＭＵＸｉとなる（グラフＧ１４参照）。サブ多重光信号Ｓ_ＭＵＸｉは、合波部５３を介し、ノードｉに入力される前の多重光信号Ｓ_ＭＵＸに合波されて、伝送路Ｄに出力される（グラフＧ１５参照）。合波部５３は、例えば光カプラであり、合波部５５は、例えば、アレイ導波路格子（ＡＷＧ）フィルタや周波数選択スイッチ（ＷＳＳ）である。

本実施例に係る送信装置によれば、各ノード装置５に個別の帯域Ｂ_１〜Ｂ_Ｍを割り当てるため、ノードごとのトラフィック量に応じた柔軟な帯域利用が可能となる。

（受信装置）
次に、上述した送信装置により送信された多重光信号Ｓ_ＭＵＸを受信する受信装置について説明する。図１１は、通信システムの構成の一例を示す構成図である。

通信システムは、伝送路を介して互いに接続された送信装置６および受信装置７を有する。送信装置６は、上述した送信装置であり、伝送路を介して多重光信号Ｓ_ＭＵＸを受信装置７に送信する。

受信装置７は、分波器７０と、複数の受信器７１とを有し、送信装置６から送信された多重光信号Ｓ_ＭＵＸを受信する。本例において、受信器７１の数は、多重光信号Ｓ_ＭＵＸのチャネル数Ｎと同数とするが、コストが低減されるように、チャネル数より少なくてもよい。この場合、後述するように、受信器７１内部において、光フィルタにより複数のチャネルの光信号を抽出し、または、光信号を光電変換により電気信号に変換した後、電気フィルタにより各チャネルの信号を抽出してもよい。このような場合としては、例えば、複数のチャネルの信号を多重して生成されたＯＦＤＭ信号を伝送する場合が挙げられる。

受信装置７は、分波器７０と、複数の受信器７１とを有する。分波器７０は、例えばＡＷＧであり、伝送路から入力された多重光信号Ｓ_ＭＵＸを周波数ω_１，ω_２，・・・，ω_Ｎごとの光信号Ｓ_１，Ｓ_２、・・・，Ｓ_Ｎに分波して、複数の受信器７１に分配する。複数の受信器７１は、光信号Ｓ_１，Ｓ_２、・・・，Ｓ_Ｎをそれぞれ受信し、光信号Ｓ_１，Ｓ_２、・・・，Ｓ_Ｎからデータ信号Ｄ_１，Ｄ_２，・・・，Ｄ_Ｎをそれぞれ再生して出力する。

図１２は、受信器７１の構成の一例を示す構成図である。受信器７１は、受光器７１０と、増幅器７１１と、フィルタ７１２と、復調回路７１３とを含む。

受光器７１０は、例えばＰＤであり、光信号Ｓ_ｉを電気信号に変換する。増幅器７１１は、受光器７１０から入力された電気信号を増幅する。フィルタ７１２は、該電気信号から所定の周波数成分を抽出する。なお、受信器７１の数がチャネル数Ｎより少ない場合、フィルタ７１２は、１つのチャネルの周波数成分だけでなく、複数のチャネルの周波数成分を抽出してもよい。

また、受信器７１の数がチャネル数Ｎより少ない場合、受光器７１０の動作帯域が、受信する光多重信号の帯域より狭いことが考えられる。この場合、図１３に示されるように、フィルタ７１２に代えて、光多重信号から所望の周波数成分Ｓ_ｉ（ω_ｉ）を抽出する光フィルタ７１７を、受光器７１０の入力側に設けるとよい。

再び図１２を参照すると、復調回路７１３は、フィルタ７１２により抽出された電気信号の所定の周波数成分を復調して、データ信号Ｄ_ｉを再生する。復調方式としては、データ信号Ｄ_ｉの変調方式に従って、例えば包絡線検波、２乗検波、及び同期検波などが用いられる。また、データ信号Ｄ_ｉの変調方式が、ＯＦＤＭ、ＱＡＭ、及び他の多値変調方式である場合、復調回路７１３は、デジタル信号処理により復調を行う。なお、受信器７１は、復調されたデータ信号Ｄ_ｉの誤り検出及び誤り訂正の処理回路や揺らぎ検出及び補正の処理回路を、さらに含んでもよい。

また、通信システムにおいてデジタルコヒーレント通信が用いられる場合、受信装置７は、局発光（参照光）を用いて受信処理を行う。図１４は、この場合の伝送システムの構成を示す構成図である。なお、図１４において、図１１と共通する構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

送信装置６内の基準光源から出力された基準光Ｅ_０は、多重光信号Ｓ_ＭＵＸとともに、伝送路を介して受信装置７に入力される。受信装置７は、分波器７０，７２、７３と、複数の受信器７１ａを有する。なお、基準光Ｅ_０は、多重光信号Ｓ_ＭＵＸとは異なる経路を介して受信装置７に入力されてもよい。また、基準光Ｅ_０は、図８に示された送信装置の場合、基準光源２０から、光信号処理部２２、変調器２３、及び合波器２４を迂回して伝送路に入力される。

基準光Ｅ_０は、分波器７２により伝送路から取り出され、分波器７３を介して複数の受信器７１ａに分配される。分波器７２，７３は、例えば光スプリッタである。なお、受信器７１ａの数は、チャネル数Ｎと同数であっても、チャネル数Ｎより少なくてもよい。

図１５は、受信器７１ａの構成の一例を示す構成図である。図１５において、図１２と共通する構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

受信器７１ａは、合波器７１６と、受光器７１０と、増幅器７１１と、フィルタ７１２ａと、復調回路７１３と、参照光源７１４と、駆動回路７１５とを含む。駆動回路７１５は、分波器７３から入力された基準光Ｅ_０に基づいて参照光源７１４を制御する。これにより、参照光源７１４は、所定の周波数ω_Ｌｉの参照光Ｅ_Ｌｉを出力する。

参照光Ｅ_Ｌｉは、合波器７１６により光信号Ｓ_ｉと合波されて、受光器７１０に入力される。受光器７１０は、光信号Ｓ_ｉの周波数ω_ｉ及び参照光Ｅ_Ｌｉの周波数ω_Ｌｉの中間周波数帯の電気信号（ビート信号）を出力する。フィルタ７１２ａは、該中間周波数帯の電気信号を透過する。このとき、光信号Ｓ_ｉの周波数ω_ｉ及び参照光Ｅ_Ｌｉの周波数ω_Ｌｉを同一とすれば、ホモダイン検波を行うことができる。

また、本例においても、受光器７１０の動作帯域が、受信する光多重信号の帯域より狭い場合、図１３に示されるように、光多重信号から所望の周波数成分Ｓ_ｉ（ω_ｉ）を抽出する光フィルタ７１７を、受光器７１０の入力側に設けるとよい。

これまで述べたように、実施例に係る光信号処理装置は、光周波数コム生成部１２と、フィルタ１３と、搬送光生成部１４とを有する。光周波数コム生成部１２は、光周波数コムＥ_ＣＭを生成する。フィルタ１３は、光周波数コムＥ_ＣＭから、一定の周波数間隔ｎω_ｒを有する複数の光成分Ｅ_ＣＴを抽出する。搬送光生成部１４は、複数の光成分Ｅ_ＣＴと、基準光Ｅ_０（ω_０）とを合波することにより、基準光Ｅ_０の中心周波数ω_０から周波数間隔ｎω_ｒの整数（Ｎ）倍だけ離れた中心周波数ω_Ｎを有する搬送光Ｅ_Ｎ（ω_Ｎ）を生成する。

光周波数コムＥ_ＣＭから抽出された複数の光成分Ｅ_ＣＴの周波数間隔ｎω_ｒは、光周波数コムＥ_ＣＭの周波数間隔ω_ｒの安定化により、高精度な値とすることができる。また、基準光Ｅ_０（ω_０）及び複数の光成分Ｅ_ＣＴが合波されることにより、当該周波数間隔ｎω_ｒを有する複数の変調成分Ｅ_−Ｌ，・・・，Ｅ_Ｌが生ずる。

複数の変調成分Ｅ_−Ｌ，・・・，Ｅ_Ｌは、基準光Ｅ_０の中心周波数ω_０から周波数間隔ｎω_ｒの整数（Ｎ）倍だけ離れた中心周波数ω_Ｎを有する。変調成分Ｅ_−Ｌ，・・・，Ｅ_Ｌの中心周波数ω_Ｎ（＝ω_０＋Ｎ・ｎω_ｒ）は、周波数間隔ｎω_ｒが高精度な値であるため、基準光Ｅ_０の中心周波数ω_０を周波数標準として安定化することにより、やはり高精度な値となる。したがって、変調成分Ｅ_−Ｌ，・・・，Ｅ_Ｌから搬送光Ｅ_Ｎを生成することにより、中心周波数の揺らぎが低減された搬送光が得られる。

また、実施例に係る光信号処理方法は、光周波数コムＥ_ＣＭを生成し、光周波数コムＥ_ＣＭから、一定の周波数間隔ｎω_ｒを有する複数の光成分Ｅ_ＣＴを抽出する工程を含む。さらに、実施例に係る光信号処理方法は、複数の光成分Ｅ_ＣＴと、基準光Ｅ_０とを合波することにより、基準光Ｅ_０の中心周波数ω_０から周波数間隔ｎω_ｒの整数（Ｎ）倍だけ離れた中心周波数ω_Ｎを有する搬送光を生成する。

実施例に係る光信号処理方法は、上記の光信号処理装置と同様の構成を有するので、同様の作用効果を奏する。

以上、好ましい実施例を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。

なお、以上の説明に関して更に以下の付記を開示する。
（付記１） 光周波数コムを生成する光周波数コム生成部と、
前記光周波数コムから、一定の周波数間隔を有する複数の光成分を抽出する抽出部と、
前記複数の光成分と、基準光とを合波することにより、前記基準光の中心周波数から前記周波数間隔の整数倍だけ離れた中心周波数を有する搬送光を生成する搬送光生成部とを有することを特徴とする光信号処理装置。
（付記２） 前記搬送光生成部は、非線形光学媒質を含み、前記複数の光成分及び前記基準光を合波して前記非線形光学媒質に入力することを特徴とする付記１に記載の光信号処理装置。
（付記３） 前記非線形光学媒質は、光ファイバであることを特徴とする付記２に記載の光信号処理装置。
（付記４） 前記搬送光生成部は、前記複数の光成分及び前記基準光を合波することにより複数の変調成分を生成し、前記複数の変調成分から所定の変調成分を抽出することによって前記搬送光を生成することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の光信号処理装置。
（付記５） 前記搬送光生成部により生成された前記複数の変調成分の少なくとも１つの状態を検出する状態検出部と、
前記状態検出部により検出された前記複数の変調成分の少なくとも１つの状態に基づいて、前記搬送光生成部に入力される前記複数の光成分の状態を制御する状態制御部とを、さらに有することを特徴とする付記４に記載の光信号処理装置。
（付記６） 前記光周波数コム生成部は、所定の基準周波数で発振する駆動信号に基づいて、光を変調することにより、前記光周波数コムを生成することを特徴とする付記１乃至５の何れかに記載の光信号処理装置。
（付記７） 前記光周波数コム生成部は、パルスレーザから出力されたパルス光を非線形光学媒質に入力し、自己位相変調により前記光周波数コムを生成することを特徴とする付記１乃至５の何れかに記載の光信号処理装置。
（付記８） 前記搬送光生成部により生成された前記搬送光のレベルを調整する光レベル調整部を、さらに有することを特徴とする付記１乃至７の何れかに記載の光信号処理装置。
（付記９） 前記光レベル調整部は、増幅器であることを特徴とする付記８に記載の光処理装置。
（付記１０） 前記光レベル調整部は、前記搬送光に対してレーザの注入同期を行うことにより、前記レーザの周波数成分のうち、前記搬送光と共通の周波数成分を出力することを特徴とする付記８に記載の光信号処理装置。
（付記１１） 前記搬送光生成部により生成された前記搬送光に基づいて周波数コムを生成する増波用周波数コム生成部を、さらに有することを特徴とする付記１乃至１０の何れかに記載の光信号処理装置。
（付記１２） 前記抽出部は、光周波数フィルタであることを特徴とする付記１乃至１１の何れかに記載の光信号処理装置。
（付記１３） 付記１乃至１２の何れかに記載の複数の光信号処理装置と、
前記複数の光信号処理装置によりそれぞれ生成された複数の搬送光を、複数のデータ信号により変調し、複数の光信号をそれぞれ生成する複数の変調器と、
前記複数の光信号を合波する合波器とを有することを特徴とする送信装置。
（付記１４） 前記複数の光信号処理装置は、それぞれ、前記複数の光信号にそれぞれ対応する複数のチャネルのうち、未使用のチャネルに使用される周波数の搬送光を生成することを特徴とする付記１３に記載の送信装置。
（付記１５） 前記複数の光信号処理装置、前記複数の変調器、及び前記合波器は、複数のノードの各々に設けられ、
前記複数の光信号処理装置は、各ノードにおいて合波された前記複数の光信号を、さらに合波して得られる多重光信号の帯域のうち、未使用の帯域に使用される１以上の周波数の搬送光をそれぞれ生成することを特徴とする付記１３に記載の送信装置。
（付記１６） 付記１３乃至１５の何れかに記載の送信装置と、
前記送信装置から送信された多重光信号を受信する受信装置とを有することを特徴とする通信システム。
（付記１７） 前記受信装置は、前記多重光信号を周波数ごとの光信号に分波する分波器と、前記分波器により分波されて得られた周波数ごとの光信号をそれぞれ受信する複数の受信器とを有することを特徴とする付記１６に記載の通信システム。
（付記１８） 前記複数の受信器は、受信した光信号を、前記基準光に基づいて生成された参照光と合波して検波することを特徴とする付記１７に記載の通信システム。
（付記１９） 光周波数コムを生成し、
前記光周波数コムから、一定の周波数間隔を有する複数の光成分を抽出し、
前記複数の光成分と、基準光とを合波することにより、前記基準光の中心周波数から前記周波数間隔の整数倍だけ離れた中心周波数を有する搬送光を生成することを特徴とする光信号処理方法。
（付記２０） 前記複数の光成分及び前記基準光を合波して非線形光学媒質に入力することを特徴とする付記１９に記載の光信号処理方法。
（付記２１） 前記非線形光学媒質は、光ファイバであることを特徴とする付記２０に記載の光信号処理方法。
（付記２２） 前記複数の光成分及び前記基準光を合波することにより複数の変調成分を生成し、前記複数の変調成分から所定の変調成分を抽出することによって前記搬送光を生成することを特徴とする付記１９乃至２１の何れかに記載の光信号処理方法。
（付記２３） 所定の基準周波数で発振する駆動信号に基づいて、光を変調することにより、前記光周波数コムを生成することを特徴とする付記１９乃至２２の何れかに記載の光信号処理方法。
（付記２４） パルスレーザから出力されたパルス光を非線形光学媒質に入力し、自己位相変調により、前記光周波数コムを生成することを特徴とする付記１９乃至２２の何れかに記載の光信号処理方法。
（付記２５） 生成された前記搬送光のレベルを調整することを特徴とする付記１９乃至２４の何れかに記載の光信号処理方法。

１２ 光周波数コム生成部
１２０ 制御光源
１２１ 発振器
１２２ 光周波数コム発生器
１２３ パルス光源
１２４ ＳＣ発生器
１３ 第１フィルタ（抽出部）
１４ 搬送光生成部
１４０ 合波部
１４１ 非線形光学媒質
１４２ 第２フィルタ
１５ 光レベル調整部
１６３ 状態検出部
１６５ 光パワー制御部（状態制御部）
１６６ 偏光状態制御部（状態制御部）
１９ 増波用周波数コム生成部
２２，３３，５１ 光信号処理部（光信号処理装置）
２３，３４，５２ 変調器
２４，３２，５５ 合波器
６ 送信装置
７ 受信装置
７０ 分波器
７１ 受信器
７１４ 参照光源

Claims (10)

1. 光周波数コムを生成する光周波数コム生成部と、
   前記光周波数コムから、一定の周波数間隔を有する複数の光成分を抽出する抽出部と、
   前記複数の光成分と、基準光とを合波することにより、前記基準光の中心周波数から前記周波数間隔の整数倍だけ離れた中心周波数を有する搬送光を生成する搬送光生成部とを有することを特徴とする光信号処理装置。
2. 前記搬送光生成部は、非線形光学媒質を含み、前記複数の光成分及び前記基準光を合波して前記非線形光学媒質に入力することを特徴とする請求項１に記載の光信号処理装置。
3. 前記搬送光生成部は、前記複数の光成分及び前記基準光を合波することにより複数の変調成分を生成し、前記複数の変調成分から所定の変調成分を抽出することによって前記搬送光を生成することを特徴とする請求項１または２に記載の光信号処理装置。
4. 前記搬送光生成部により生成された前記複数の変調成分の少なくとも１つの状態を検出する状態検出部と、
   前記状態検出部により検出された前記複数の変調成分の少なくとも１つの状態に基づいて、前記搬送光生成部に入力される前記複数の光成分の状態を制御する状態制御部とを、さらに有することを特徴とする請求項３に記載の光信号処理装置。
5. 前記光周波数コム生成部は、所定の基準周波数で発振する駆動信号に基づいて、光を変調することにより、前記光周波数コムを生成することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の光信号処理装置。
6. 前記搬送光生成部により生成された前記搬送光のレベルを調整する光レベル調整部を、さらに有することを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の光信号処理装置。
7. 前記光レベル調整部は、前記搬送光に対してレーザの注入同期を行うことにより、前記レーザの周波数成分のうち、前記搬送光と共通の周波数成分を出力することを特徴とする請求項６に記載の光信号処理装置。
8. 前記搬送光生成部により生成された前記搬送光に基づいて周波数コムを生成する増波用周波数コム生成部を、さらに有することを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の光信号処理装置。
9. 請求項１乃至８の何れかに記載の複数の光信号処理装置と、
   前記複数の光信号処理装置によりそれぞれ生成された複数の搬送光を、複数のデータ信号により変調し、複数の光信号をそれぞれ生成する複数の変調器と、
   前記複数の光信号を合波する合波器とを有することを特徴とする送信装置。
10. 光周波数コムを生成し、
    前記光周波数コムから、一定の周波数間隔を有する複数の光成分を抽出し、
    前記複数の光成分と、基準光とを合波することにより、前記基準光の中心周波数から前記周波数間隔の整数倍だけ離れた中心周波数を有する搬送光を生成することを特徴とする光信号処理方法。

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