JPH10271066A

JPH10271066A - 光信号の伝送方法、光伝送システム、および光伝送システムの監視装置

Info

Publication number: JPH10271066A
Application number: JP3805498A
Authority: JP
Inventors: Kim Byron Roberts; キム・バイロン・ロバーツ; Alan Robinson; アラン・ロビンソン; Richard Edward Epworth; リチャード・エドワード・エプワース; Henry John Harvey; ヘンリー・ジョン・ハーベイ
Original assignee: Northern Telecom Ltd
Current assignee: Nortel Networks Ltd
Priority date: 1997-02-05
Filing date: 1998-02-04
Publication date: 1998-10-09
Anticipated expiration: 2018-02-04
Also published as: CA2228831A1; JP4097758B2; US5949560A; EP0863626A3; DE69830211D1; EP0863626B1; DE69830211T2; CA2228831C; EP0863626A2

Abstract

(57)【要約】【課題】光伝送システムを使用中のときでも、分極モ
ード分散の測定ができる光信号の伝送方法を提供する。【解決手段】モニタより、光信号が分極モード分散に
よってどの程度劣化しているかを示す監視データを出力
する。このモニタは、光タップからの光信号のサンプル
中にある減極の量を測定する。そして、この監視データ
を用いてシステムの動作を制御し、分極モード分散のレ
ベルが閾値より大きくなった場合、光信号がとる経路を
変更する。光信号の送信機を制御して、光信号の発射時
に分極状態を変更し、監視データの量を減少させるよう
にしてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、光導波路
によって光端末が相互に接続され、その間において光信
号を導くようにした光伝送システムに関し、光伝送シス
テムの少なくとも１つの素子が複屈折を呈し、分極モー
ド分散による光信号の劣化を感知する光信号の伝送方
法、光伝送システム、および光伝送システムの監視装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】分極モード分散の存在が、光伝送システ
ムの設計上の制約となり、特に、１０Ｇｂ／ｓ、あるい
はそれ以上の信号データ・ストリームを、長さ１００キ
ロメートルオーダの単一モードファイバ上において長距
離伝送する場合に制限を受ける。このようなファイバ
は、通常「単一モード」であるが、ファイバ上での伝搬
は、一般的には２つの直交分極ＨＥ₁₁モードにより特徴
づけられるため、複屈折があるときには、わずかに異な
った群速度が存在する。従って、ファイバの一端に発射
された信号パルスは、高速伝搬モードと低速伝搬モード
との間で周期的に結合するパルス・エネルギにより劣化
し、その結果生じる受信信号の分散は、一般的に、分極
モードの分散パラメータＭにより特徴づけられる。な
お、この分散パラメータＭは、ファイバが長い場合、√
Ｌ（Ｌはファイバ長）に比例する。

【０００３】分極モード分散の量はファイバによって異
なり、それは、コアの非対称性や凍結応力（ｆｒｏｚｅ
ｎ−ｉｎｓｔｒｅｓｓ）に関連した内部的な複屈折
量、および、ケーブル誘発応力、ファイバの折曲げやね
じれに関連した外部的な複屈折量に依存する。

【０００４】現在、１０Ｇｂ／ｓの信号データを行って
いる光伝送システムは、√（キロメートル）（これは、
キロメートルの平方根を表わす）当たり、０．２ピコ秒
オーダの分極モード分散に対する耐性がある。しかしな
がら、４０Ｇｂ／ｓのデータ伝送を実現しようとしてい
る次世代の光通信システムは、さらに分極モード分散の
影響による制約を受けやすい。特に、交差接続されたフ
ァイバ網を採用したシステム、つまり、同一あるいは異
なるケーブル内において、各々が独自の特性を有する異
なったファイバを使用して複数の経路を可能にし、その
いずれの経路をも、光信号がとることができるようにし
たシステムでは、そのような影響が顕著である。

【０００５】現行の分極モード分散の測定方法は、通
常、Ｂ．Ｌ．ハフナー（Ｈｅｆｆｎｅｒ）により、ＩＥ
ＥＥフォトニクス技術レターの１９９２年９月号，１０
６６〜１０６９頁に説明されている、厳密な波長でのテ
スト信号入力に基づく一連の測定が必要となる。このよ
うな測定技術には、複雑な試験装置が必要であり、光伝
送システムが通常に動作している間は、その動作周波数
で測定を行うことはできない。

【０００６】また、Ｓ．Ｃ．ラシュリー（Ｒａｓｈｌｅ
ｉｇｈ）とＲ．ユーリッヒ（Ｕｌｒｉｃｈ）による、光
学レターの第３巻，第２号（１９７８年８月）からも、
広帯域幅の光からなるテスト信号の減極（ｄｅｐｏｌａ
ｒｉｚａｔｉｏｎ）より、短ファイバにおける分極モー
ド分散の量を測定する方法を知ることができる。

【０００７】完全に自動化された干渉ＰＭＤ（分極モー
ド分散）測定方法が、１９９３年、トロントにおいて開
催されたＯＦＭＣ９３において、Ｙ．ナミヒラ等によ
り発表された。この技術は、ファイバ増幅器、光ファイ
バ、および他の光ファイバ装置に利用されている。

【０００８】また、米国特許第５，４７３，４５７号か
らは、受信した光信号を、等分散および逆分散を与える
よう構成された分極保持ファイバを通過させることによ
って、光ファイバ中のＰＭＤが補償され、ファイバの各
主軸間の芯ずれが、分極コントローラにより補償され
る、ということが分かる。しかしながら、このファイバ
も、常に一定の所定ＰＭＤを有するものとしている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように、上記従来
の分極モード分散（ＰＭＤ）の測定方法では、光伝送シ
ステムが使用中のときには、その測定ができず、テスト
信号を利用した実験測定を行うには、リンクの停止を要
するという問題がある。また、従来の分極モード分散測
定方法には、複雑な試験装置を必要とするという問題も
ある。

【００１０】本発明は、上述の課題に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、光伝送システムを使用
中でも、テスト信号を利用した実験測定を行うために、
特定リンクを停止することなく、分極モード分散の監視
を継続することができる光信号の伝送方法を提供するこ
とである。

【００１１】本発明の他の目的は、複数の光素子からな
る光伝送システムにおいて、光信号の減極の程度を測定
することによって、光信号の劣化を監視する光伝送シス
テムを提供することである。

【００１２】また、本発明の他の目的は、光送信システ
ムにおける分極モード分散の影響を示すサンプル・デー
タより監視データを決定し、その監視データを光信号の
サンプルが減極される度合いとする、光伝送システムの
監視装置を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、光伝送システムにおける光信号の伝送方
法において、上記光伝送システムの送信機を動作させる
ことで、信号データ・ストリームで変調された光信号を
生成する工程と、上記光伝送システムの少なくとも１つ
の光導波手段および少なくとも１つの光端末からなる複
数の光素子を介して上記光信号を導く工程であって、こ
れら光素子の少なくとも１つが、分極モード分散を感知
する当該工程と、上記光伝送システムの光端末を構成す
る受信機で上記光信号を受信し、上記信号データ・スト
リームを出力する工程と、監視手段を動作させて上記光
信号を監視することで、伝送中に分極モード分散の影響
を受けた上記光信号と一致する、その光信号の劣化を検
知する工程と、上記分極モード分散によって上記光信号
が劣化された程度を示す監視データを、上記監視手段よ
り出力する工程とを備え、上記監視手段が上記光信号の
減極Ｕの度合いを測定する、光信号の伝送方法を提供す
る。

【００１４】好ましくは、上記監視データを閾値と比較
し、その閾値を越える上記監視データに応じて警告表示
を生成する工程を備える。

【００１５】好ましくは、さらに、上記監視データに応
じて制御手段を動作させて、上記光伝送システムの動作
制御を行うことで、伝送する光信号への上記分極モード
分散の影響を減らす工程を備える。また、上記制御手段
は、上記送信機の動作を制御する。さらに、上記制御手
段は、上記送信機の動作を制御することで、上記光導波
手段へ発射された光信号の分極状態を可変制御する。

【００１６】また、上記制御手段は、上記光伝送システ
ムの少なくとも１つの光交換装置を制御することで、上
記光信号のとる経路を変更する。

【００１７】好ましくは、上記制御手段は、上記光伝送
システムの光素子からなる補償光素子を制御すること
で、上記監視データによって存在することが示された上
記分極モード分散に対抗するよう補償分散を行う。ま
た、上記監視手段は、光タップを動作させて上記光信号
のサンプルを取り出し、この光信号のサンプルに存在す
る減極の程度を測定する。

【００１８】他の発明は、複数の光端末と、その光端末
を相互に接続し、その光端末間の信号データ・ストリー
ムによって変調された光信号を導く少なくとも１つの光
導波手段とから構成される複数の光素子からなる光伝送
システムにおいて、上記光素子の少なくとも１つは、分
極モード分散による上記光信号の劣化を感知する複屈折
素子からなり、また、上記光素子の少なくとも１つは監
視手段に結合され、この監視手段は、分極モード分散の
影響に一致する上記光信号の劣化を監視し、また、その
ような光信号の劣化を示す監視データを出力し、上記監
視手段は、上記光信号の減極の程度を測定することによ
って劣化を監視する光伝送システムを提供する。

【００１９】また、他の発明は、光伝送システムで用い
られる光伝送システムの監視装置において、信号データ
・ストリームによって変調された受信光信号の分極状態
を抽出して、サンプル・データを供給する抽出手段と、
上記光送信システムにおける分極モード分散の影響を示
す上記サンプル・データより監視データを決定するプロ
セッサと、上記光伝送システムの光素子に結合され、そ
の光素子から上記光信号のサンプルを抽出する光タップ
とを備え、上記プロセッサは、上記監視データを、上記
光信号のサンプルが減極される度合いの尺度として決定
する光伝送システムの監視装置を提供する。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明に係る実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明
に係る光伝送システム１を示しており、このシステムで
は、送信機２からの光信号が、光ファイバ５のネットワ
ーク４を介して受信器３に導かれ、このネットワーク４
は、制御装置７の制御によって光交換装置として動作す
る光交差接続部６を有する。

【００２１】受信機３には、ファイバ５中にＰＭＤ（分
極モード分散）があるときに起こる光信号の劣化を監視
できるモニタ８が組み込まれている。光信号は、送信機
２においてレーザ源より生成される。このレーザ源は、
完全分極単色光を単一モードの光ファイバに発射し、そ
の光を、信号データ・ストリームを用いて４０Ｇｂ／ｓ
のビット速度で変調する。制御装置７は、光信号が、受
信機３またはシステム中の他の受信機（不図示）に到達
する際に、その光信号がとる経路を選択する動作をし、
光信号が影響を受けるＰＭＤの量は、ある時間に選択さ
れた特定の経路だけでなく、ファイバ５に影響を与える
他の環境条件、例えば、温度によって変化する。

【００２２】この制御装置７は、モニタ８からの監視デ
ータ９に応答して動作し、ＰＭＤの量が所定の閾値を越
える場合には、交差接続部６を適切に動作させることに
よって、光信号の経路変更を行う。

【００２３】モニタ８については、動作変更をして、既
存の受信機３または光伝送システム１のもう１つの端末
に付加して取り込んだり、あるいは、構想段階でシステ
ムに組み込んでも良いが、いずれにしても、光信号の符
号化方法に関して、送信機を特別に変更する必要がない
ことは明らかである。従って、モニタ８の設計は、信号
データ・ストリームで変調され、従来の方法で送信され
た光信号に基づいて動作するよう行われる。

【００２４】図２は、受信機３内において、モニタ８
が、光タップ１０によってファイバ５に結合され、ま
た、サンプリング・ユニット１１が、プロセッサ１３に
サンプルデータ１２を供給する様子を概略的に示してい
る。なお、この光タップ１０は、光信号の小サンプルを
分極の分析用に抽出する。プロセッサ１３は、受信機３
あるいはシステム１の他の光端末の既存のプロセッサで
構成され、付加的な処理要求については、適切なソフト
ウエアを追加することによって対処する。

【００２５】分極分析およびサンプリング・ユニット１
１、そして、それに続くデータ処理は、様々な形態をと
る。以下の実施の形態によって、それらを例示する。

【００２６】実施の形態１実施の形態１では、受信した光信号の分極状態が完全に
決定され、それを使って、減極の測定値Ｕを計算する。
すなわち、この減極の測定値は、送信機２から送られた
光信号に、周波数偏移Ｆに起因するＰＭＤが存在するこ
とによって、その光信号が減極された程度を示してお
り、このような周波数偏移Ｆは、信号データ・ストリー
ムによる振幅変調、および伝送中におけるチャープの結
果として発生する。

【００２７】以下に述べるように、減極Ｕは、システム
１を通る光経路に存在するＰＭＤの量Ｍと量的に関連づ
けることができる。以下の説明では、分極状態をポアン
カレ球を用いて表現する。これは、例えば、Ｈ．Ｇ．ジ
ェラード（Ｊｅｒｒａｒｄ）による「複屈折および光学
的にアクティブな媒体を介した光伝送；ポアンカレ球」
（米国光学会誌、第４４巻，第８号、１９５４年８月）
に説明されている。

【００２８】周波数偏移Ｆによって生じる、高軸分極と
遅軸分極との間の位相差は、 δ₂−δ₁＝２πＭＦ（１）のように表記できる。ここでＭは、分極モード分散量、
言い換えれば、受信分極間の遅延である。

【００２９】従来の、分極状態についてのポアンカレ表
記を用いると、受信した光信号における、周波数偏移Ｆ
に対する分極状態の変化は、ポアンカレ球の中心に対し
てなす角度Ｖに対応した、球表面上を横切る移動量とし
て表すことができる。よって、分極変動Ｖは、Ｖ＝２πＭＦ（２）と定義される。なおＶは、ポアンカレ球上においてラジ
アンで表される。

【００３０】Ｖについての上記の表記は、積ＭＦが小さ
いときに有効であり、これは、外部変調伝送を行う一般
の伝送システムに有効な近似方法である。

【００３１】従って、ビット速度周波数における周波数
偏移は、ポアンカレ球上の小さな角度Ｖを急速に変動さ
せ、図３に示すように、円錐角２Ｖで区切られた、球上
の帽子形領域１４が定義される。分極状態の測定値に低
周波数のフィルタをかけると、この分極変動Ｖについて
時間平均した効果として、受信した光信号は、未分極要
素と分極要素の総和とみなすことができる。なお、この
分極要素は、ポアンカレ球の帽子形領域１４上における
分極状態の分布の平均的な配置として決まる分極状態を
有する。この処理は、準分極光についての従来の分析の
後に行われる。この従来の分析方法は、例えば、マック
ス・ボーン（ＭａｘＢｏｒｎ）およびエミール・ウォ
ルフ（ＥｍｉｌＷｏｌｆｆ）著の「光学原論」（パー
ガモン出版、１９７５年）の第１０．８章「準単色光の
分極特性」に説明されている。本明細書末尾に添付した
添付資料のセクション３に示すように、単位半径を有す
るポアンカレ球について、時間平均された分極状態ベク
トルは、分極変動をＶとしたとき、（１／２）・（１＋
cosＶ）で与えられ、それによって、分極状態ベクトル
の振幅が、効果的に減極Ｕと同量の単一値以下に減少す
る。

【００３２】図３は、軸Ｓ２に沿って投影して見た、ポ
アンカレ球上の帽子形領域１４の定義を概略的に示して
おり、分極の平均的な状態が軸Ｓ１に沿っていると仮定
したものである。

【００３３】本実施の形態では、分極分析およびサンプ
リング・ユニット１１は、下記の式（３ａ）〜（３ｄ）
によって規定されるストークス・パラメータｓ₀，ｓ₁，
ｓ₂，ｓ₃のフィルタ値を得るよう構成されている。ｓ₀＝Ｉ（０゜，０）＋Ｉ（９０゜，０）（３ａ）ｓ₁＝Ｉ（０゜，０）−Ｉ（９０゜，０）（３ｂ）ｓ₂＝Ｉ（４５゜，０）−Ｉ（１３５゜，０）（３ｃ）ｓ₃＝Ｉ（４５゜，π／２）−Ｉ（１３５゜，π／２）（３ｄ）ここで、Ｉ（ａ，ｂ）は、電界のＹ成分が、Ｘ成分につ
いてのリターデーション（ｒｅｔａｒｄａｔｉｏｎ）ｂ
に従うとき、Ｘ軸に対して角度ａをなす方向における光
振動の強度を示す。

【００３４】図４は、分極分析およびサンプリング・ユ
ニットの構成を概略的に示している。図２の光タップ１
０からの光は、４方向スプリッタ１５において分岐され
る。全強度ｓ₀を示す信号は、光電変換器１６ａを通過
して、０．５Ｈｚの帯域幅を有する低域通過フィルタ１
７ａで濾過され、Ａ／Ｄ変換器１８ａを介してサンプル
データ１２として出力される。

【００３５】ｓ₁フィルタ１９からはｓ₁が取り出され、
出力Ｉ（０゜，０）およびＩ（９０゜，０）が生成され
る。これらの出力各々が、光電変換器１６ｂ、低域通過
フィルタ１７ｂ、およびＡ／Ｄ変換器１８ｂによって処
理され、サンプルデータ１２が出力される。

【００３６】同様に、ｓ₂フィルタ２０は、出力Ｉ（４
５゜，０）およびＩ（１３５゜，０）を生成し、ｓ₃フ
ィルタ２１は、Ｉ（４５゜，π／２）およびＩ（１３５
゜，π／２）を生成する。

【００３７】図２のプロセッサ１３は、このサンプルデ
ータを受信して、ｓ₀，ｓ₁，ｓ₂，ｓ₃を決定する。よっ
て、減極値Ｕは、Ｕ＝｛ｓ₀−√（ｓ₁ ²＋ｓ₂ ²＋ｓ₃ ²）｝／ｓ₀ （４）により計算できる。

【００３８】伝送システムが値Ｆを持ち、主要な状態各
々において同じ電力が放射されたとした場合、上述のよ
うに、ＰＭＤの量の瞬時値Ｍを求めることができる。し
かしながら、例えば、ファイバケーブルが曲ったり、移
動したりすると、瞬時値Ｍは、一般に数分から数百分の
単位で変化するため、Ｍの平均値は、上記の測定を何回
か繰り返して決め、その平均値を、図１の制御装置７の
制御用に出力された監視データ９とする。

【００３９】添付資料のセクション７で述べられている
ように、Ｕの平均値は、Ｍの平均値と関連づけることが
できる。しかし、この関係は、計算が比較的難しく、Ｕ＾＝１／４−（１／４）・cos２πＭ＾（５）のような簡単な計算式を用いるのが好ましい。ここで、
Ｕ＾はＵの平均値、Ｍ＾はＭの平均値を意味する。

【００４０】式（５）は、曲線適合法で求めた近似値で
あり、より正確な解法は、添付資料のセクション７に提
案されている。図１５は、この近似値の妥当性をグラフ
で示したもので、このグラフでは、曲線Ａが、上記の近
似方法を用いて得たＵ＾値であり、曲線Ｂが、より正確
な解法を用いて得たＵ＾値である。

【００４１】上記の方法は、図５のフローチャートに要
約されている。図５の抽出（サンプリング）工程（ステ
ップＳ２２）は、図４に示す分極分析およびサンプリン
グ・ユニット１１の動作に対応し、ステップＳ２３の計
算工程では、プロセッサ１３が減極Ｕの計算を行う。そ
して、それに続くステップＳ２４で、減極Ｕを出力す
る。

【００４２】ステップＳ２５では、得られたサンプルが
十分であるかどうかを判定し、それが不十分であれば、
処理はステップＳ２２へ戻るが、サンプルが十分であれ
ば、ステップＳ２６で、そのサンプルの平均値を求め
る。そして、図５のフローチャートに示すように、ここ
では、Ｕの平均値を求めてから、ステップＳ２７でＭの
出力値を計算する。

【００４３】このように、本実施の形態１によれば、送
信機から送られた光信号の減極Ｕを、伝送システムを通
る光経路に存在するＰＭＤの量と関連づけ、受信した光
信号の分極状態を完全に決定することで、それを使っ
て、減極の測定値Ｕを計算することができる。

【００４４】実施の形態２上記実施の形態１では、ストークス・パラメータをそれ
ぞれ計算することで、分極状態が完全に決定されるよう
にするため、比較的複雑な分極分析およびサンプリング
・ユニット１１が必要である。そこで、ハードウエアを
ある程度簡略化して、低コストで実現可能とする実施の
形態２について説明する。なお、実施の形態２では、上
記の図面中に対応する要素がある場合、その参照番号を
用いて説明を行う。

【００４５】図６は、本実施の形態に係る分極分析およ
びサンプリング・ユニット１１を概略的に示す。このユ
ニット１１では、光タップ１０からの光信号が、分極回
転子２５に入力される。その結果、キロヘルツオーダの
割合で、分極状態を任意に変更することができる。この
変更は、ポアンカレ球に対する任意な動きとして視覚化
され、そのため、分極分析およびサンプリングによっ
て、分極状態の統計的な分布を、より都合よく決定する
ことができる。

【００４６】回転子２５の出力は、光を２つの直交線形
分極に分岐する分極スプリッタ２６によって光電変換器
１６ａ，１６ｂへ供給され、分岐された各々が、光電変
換器１６ａ，１６ｂで光信号から電気信号に変換され
る。そして、５キロヘルツの低域通過フィルタ２７ａ，
２７ｂを介し、Ａ／Ｄ変換器１８ａ，１８ｂによって、
ディジタル信号に変換される。

【００４７】その結果生じたサンプルデータ１２は、直
列サンプル値Ｃ，Ｄとしてプロセッサ１３に出力され
る。これらのサンプル値Ｃ，Ｄより、正規化されたスト
ークス・パラメータＳ１を、Ｓ１＝ｓ₁／ｓ₀＝（Ｃ−Ｄ）／（Ｃ＋Ｄ）（６）によって求めることができる。Ｓ１を求めるこの式は、
従来のストークス・パラメータｓ₁，ｓ₀についての定義
に従う。サンプルには、フィルタ２７によって、周波数
変調Ｆが起こるビット速度周波数よりも、はるかに低い
帯域幅でフィルタがかけられるため、Ｓ１の測定値は平
均値となる。この平均値は、図３でポアンカレ球表記を
用いて説明したように、減極Ｕに対応する分だけｓ₀よ
り小さい。その結果、Ｓ１の値は、±（１−Ｕ）を限度
とする時間に渡り、ランダムに変化する。従って、Ｓ１
のサンプル値を統計的に分析することによって、測定値
Ｕが求められる。

【００４８】図７は、Ｓ１の理論上の分布例であり、こ
こでは、Ｕ値が０，０．３，０．７に等しい。図７は、
完全分極光（Ｕ＝０）に対して、Ｓ１の分布は一定であ
ることを示し、Ｕ値が漸増する、すなわち、光が次第に
減極すると、その分布は、減少する、Ｓ１の最大限界値
と最小限界値の間において縮まる。最終的に、完全未分
極光に対する分布は、Ｓ１の生起場所におけるデルタ関
数となる。

【００４９】本発明の実施の形態２に係る方法によれ
ば、減極の程度は、測定されたＳ１の分布と、理論上の
曲線または図７に示すようなテンプレートとの相関、す
なわち、Ｕ値の範囲に対する理論上のＳ１分布によって
決定される。この統計的な分析を行うには、図６に示す
構成から出力されるサンプルデータ１２をプロセッサ１
３に入力し、十分なデータ蓄積によって、確率分布が一
定の形状をとるまで、そのデータを、大きさに従って、
アレイ状の２５６個のデータ・ビンに蓄積する。

【００５０】この処理工程は、図８のフローチャートに
その概略が示されている。図８に示す処理では、ステッ
プＳ８６において、ビンへのデータ蓄積が実行され、ス
テップＳ８７で、理論上のテンプレートとの相関がとら
れる。続くステップＳ８８では、相関が十分か否かを判
定し、それが満足されている場合、ステップＳ８９にお
いて、Ｕについての十分なサンプルがあるかを判断す
る。

【００５１】上記のステップＳ８９で、十分なサンプル
がないと判定されたならば、最適な相関について、テン
プレートに対応するＵ値が保存、出力される（ステップ
Ｓ９３）。そして、Ｕについての十分なサンプルが蓄積
されたと判断されるまで、上記の処理が繰り返される。

【００５２】このようにして、Ｕ値の十分なサンプルが
得られたならば、ステップＳ９０において、Ｕのサンプ
ルの平均値を求める。続くステップＳ９１において、Ｕ
の平均値からＰＭＤのＭ値を求め、それを出力する。こ
こで出力されるＭ値は、監視データ９（図１参照）を構
成し、この監視データ９は、図１の制御装置７に出力さ
れて、所定の閾値との比較が行われる（ステップＳ９
２）。なお、この閾値との比較は、択一的または追加的
に行われ、アラームの発せられる状態がローカルに、あ
るいは遠隔地において開始される。

【００５３】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、ある程度簡略化したハードウエアを使用し、正規化
されたストークス・パラメータについての統計的な分析
によって、分極分析およびサンプリングを低コストで実
現できる。

【００５４】実施の形態３以下、本発明に係る実施の形態３を説明する。ここで
も、対応する要素があれば、適宜、上記の図面の参照番
号を使用する。

【００５５】図９は、本実施の形態３に係る分極分析お
よびサンプリング・ユニット１１であり、図６に示す、
上記実施の形態２に係るユニットの構成に類似している
が、主として、分極回転子を有していない点が異なる。
図９に示すユニット１１は、光タップ１０からの光出力
を直交分極へ分岐する分極スプリッタを有し、その強度
は、光電変換器１６ａ，１６ｂによって、光信号から電
気信号へ変換され、５０Ｈｚの帯域幅を有する低域通過
フィルタ２７ａ，２７ｂを通過する。これらのフィルタ
の各出力は、Ａ／Ｄ変換器１８ａ，１８ｂによってディ
ジタル信号に変換され、プロセッサ１３へ出力するサン
プルデータ１２となる。

【００５６】本ユニットは、分極回転子がないため構成
が簡単であるという利点はあるが、サンプルデータ１２
より得たＳ１の分布について、異なる形態の分析が必要
となる。

【００５７】ここでも、Ｓ１の統計的な分布が決定され
るが、本実施の形態の場合、ＰＭＤについての異なるＭ
の量に対応した、理論上のテンプレートが違っている。
これは、以下の理由による。すなわち、分極回転子がな
いため、ポアンカレ球上の分極状態の進展は、システム
の複屈折成分より生じる分極回転φ、および、光伝送シ
ステム１の分極の発射状態と、最も近い主軸との間の分
極アライメントθの漸進的な変化に依存するからであ
る。なお、これらのパラメータは、サンプルが取られる
期間に比べて、独立に変化するとともに、ゆっくりと変
化する。

【００５８】システムの主軸方向は、信号がＰＭＤの影
響を受ける程度の変化をする。この発射状態が主軸と一
致すれば、ＰＭＤの影響は観察されないが、この発射状
態の、主軸と一直線にある分極間のエネルギ分布が等し
ければ、信号の１００％がＰＭＤを受ける。従って、ど
のような発射分極に対しても、完全に分極された信号の
電力は、ＰＭＤを受けた成分とＰＭＤを受けない第２の
成分との和である、とみなすことができる。このよう
に、分極状態の進展は、分極変動Ｖの強さのゆっくりと
した変化を伴う。

【００５９】図１０は、上記の要因を考慮に入れた、Ｍ
＝０．１，Ｍ＝０．２５，Ｍ＝０．５に対する、理論上
のＳ１の分布を示す。これらのテンプレートの偏差は、
添付資料に記載されている。

【００６０】図１１は、Ｓ１の統計的な分析より、ＰＭ
ＤのＭ値を得るための概略を示すフローチャートであ
る。同図のステップＳ３２では、図９のユニット１１か
らのサンプルデータ１２を、アレイ状の２５６個の分布
ビンに蓄積し、ステップＳ３３において、この蓄積され
たデータと、図１０に示す理論上のテンプレート曲線に
対応するテンプレートとの相関をとる。そして、ステッ
プＳ３４において、相関のピークの大きさを測定した値
が、十分な相関を示したならば、Ｍの値が保存され、そ
うでなければ、上記の処理が繰り返される。

【００６１】ステップＳ３５では、連続したＭの値が得
られ、それらにフィルタがかけられる。そして、最終的
にステップＳ３６において、フィルタがかけられたＭ値
を出力し、それが、図１の制御装置７を制御するために
出力される監視データ９を構成する。フィルタがかけら
れたＭの値はまた、ステップＳ３７において所定の閾値
と比較され、閾値の方が大きければ、上記のモニタに対
応させてローカルに、あるいは遠隔においてアラーム信
号が生成される。

【００６２】上記の蓄積を行う、図１１のステップＳ３
２はまた、ポアンカレ球の位相探索が起こる程度をチェ
ックする工程を含んでいる。この工程は、図１２のフロ
ーチャートに概略的に示されており、そのステップＳ３
８では、Ｓ１のサンプル値を求め、続くステップＳ３９
で、Ｓ１についての連続したサンプルを用いて、分布を
特徴づける、アレイの適切なビンをインクリメントす
る。そして、ステップＳ４０では、その前のサンプルに
対する線形分極の位相変化を決定し、それを用いて、そ
の位相探索の累積経路を記録するカウンタをインクリメ
ントする。

【００６３】所定のサンプルに対して、各線形分極の位
相は、２つの分極の電力比の平方根のアークタンジェン
トを計算することによって推定できる。上記カウンタ内
の累積経路は、ポアンカレ球上でランダムな動きが進展
するにつれて探索された、ポアンカレ球の領域を示すも
のである。

【００６４】判断工程であるステップＳ４１では、カウ
ンタに記録された累積位相が、所定の限界（この例で
は、３，６００゜）を越えているかどうかを判定する。
そして、それが限界を越えている場合、プロセッサ１３
は、相関をとる工程である、図１１のステップＳ３３へ
進む。

【００６５】このように、本実施の形態によれば、分極
回転子がない分、簡単な構成で分極分析およびサンプリ
ングを行える。

【００６６】実施の形態４以下、本発明に係る実施の形態４を説明するが、ここで
も、対応する要素があれば、適宜、上記の図面の参照番
号を使用する。図１３は、本実施の形態に係る分極分析
およびサンプリング・ユニット１１の構成を示してお
り、ここでは、分極フィルタ４１を１つだけを用いて、
図９に示す、上記実施の形態３に係るユニットをさらに
簡略化している。

【００６７】図１３のユニット１１では、光タップ１０
より得られた入力光信号が、まず、スプリッタ（３ｄＢ
スプリッタ）４２で等分割される。よって、このスプリ
ッタ４２の出力には、サンプル信号の全ての分極状態が
含まれるが、分極フィルタ４１の出力は、ただ１つの線
形分極状態を含むように選択される。各出力は、光電変
換器１６ａ，１６ｂ、５０Ｈｚの低域通過フィルタ２７
ａ，２７ｂ、およびＡ／Ｄ変換器１８ａ，１８ｂによっ
て処理され、フィルタ４１からの単一分極出力と、スプ
リッタ４２からの未修正分極出力とにそれぞれ対応し
た、ディジタル・サンプルＡ，Ｂを出力する。このよう
な信号に対して、式（６）は、Ｓ１＝ｓ₁／ｓ₀＝（２Ａ−Ｂ）／Ｂ（７）のようになる。

【００６８】正規化されたストークス・パラメータＳ１
の統計的な分析は、実施の形態３と図９〜図１３を参照
して説明した上記の方法に従う。しかしながら、カウン
タを参照して説明した累積位相の計算は、信号Ａ，Ｂの
性質を考慮に入れるよう変更し、各位相増加は、アーク
サイン（Ａ／Ｂ）となるよう計算される。

【００６９】図１４は、モニタ８を、必ずしも受信機３
内ではなく、光伝送システムの適正な位置に取り込む方
法を概略的に示す。ここでは、モニタ８が、光タップを
介して光信号サンプルを得ることができる位置にあれば
十分である。なお、この光信号は、測定しようとする分
極モード分散に対して感受性のある、光ファイバ等のあ
る種の光素子を通して送信されたものである。

【００７０】図１４に示すシステムでは、モニタ８は、
それに接続されたアラーム装置４３によってアラーム信
号を生成するため、ＰＭＤの測定値を閾値と比較する。
このアラーム装置４３は、モニタ８の近傍に設置して
も、あるいは、それとは遠く離れた場所（例えば、シス
テムの中央制御部のある場所）に設けてもよい。アラー
ム信号の機能は、是正措置の必要性をオペレータに喚起
することである。

【００７１】モニタ８は、制御装置７に監視データ９を
出力し、この制御装置７は、本システムでは、送信機２
を制御するよう送信機２に接続されている。この送信機
２は、例えば、光信号の分極の発射状態を変化するよう
制御され、その結果、システムの主軸を追跡する（すな
わち、発射分極を回転させて、ＰＭＤが最小になる方向
と一致させる）ことによって、ＰＭＤについてのかなり
の影響を小さくすることができる。なお、分極の発射状
態を制御する方法は、例えば、米国特許第４，９６０，
３１９号に説明されている。

【００７２】なお、上記の送信機２を、択一的、または
追加的に制御して、光信号が伝搬する信号データ・スト
リームのビット速度および／または波長が変化するよう
にしてもよい。

【００７３】上記の制御装置７はまた、減極の他の原
因、例えば、米国特許第５，５１３，０２９号に開示さ
れた公知の方法で独自に測定できる増幅自然放出等の特
徴を示すデータをさらに受信する。図１４には、このよ
うな他のデータの入力が、データ入力４４として概略的
に示されている。このデータ入力４４を、直接、モニタ
８に接続して、監視データ９が自動的に補償されるよう
にしてもよい。また、制御装置７へデータ入力を追加し
て、ＰＭＤの閾値レベルを変化させ、Ｑマージンあるい
は光電力レベル等の他のシステム・パラメータを考慮に
入れるようにしてもよい。

【００７４】この制御装置７は、システムの様々な位置
にある複数のモニタから監視データを受信して、経路決
定等の制御機能を最適化させるようにしてもよい。

【００７５】また、制御装置７を選択的に、または追加
的に用いて、システムに組み込まれた補償光素子４５を
制御し、監視データによって存在することが示されてい
るＰＭＤに対抗するよう補償分散を行うようにしてもよ
い。

【００７６】このように、本実施の形態によれば、分極
フィルタを１つだけ用いて、装置をさらに簡略化するこ
とで、容易に分極分析およびサンプリングを実行でき
る。

【００７７】本発明はまた、波長分割多重光信号を伝送
する光伝送システムに適用できる。このようなシステム
では、米国特許第５，５１３，０２９号に開示されてい
るようなディザ法を用いて、監視手段が光信号の選択波
長成分から監視データを生成するよう構成されている。
互いに直交するディザ波形を各波長成分に印加すること
で、注目している特定の波長成分に印加されたディザ波
形に対応する適切なディザ波形との相関関係により、モ
ニタ中において、特定の波長成分に関連する減極の影響
を分離することができる。従って、各波長成分および決
定された各ＰＭＤの量に対して、ストークス・パラメー
タ（正規化されたストークス・パラメータＳ１）を計算
することができる。

【００７８】上記の各実施の形態では、Ｓ１分布用のテ
ンプレートは、適切な近似計算を使った理論解析から生
成される。あるいは、このテンプレートは、モニタが接
続されたシステムで行った測定によって実験的に生成し
ても良く、このような方法は、例えば、理論上のテンプ
レートを生成するのに要する推定が適用できない場合に
適している。

【００７９】図６を参照して説明した実施の形態２にお
いて、分極回転子２５は、モニタ８中において、光タッ
プの後に位置するが、結果的に光信号の分極状態の回転
が許容範囲にあれば、あるいは、そのほうが都合がよい
場合には、システム中の他の場所、すなわち光タップの
前に配置してもよい。また、上述の実施の形態における
監視データは、ＰＭＤのＭの値を示す。あるいは、この
監視データは、減極量Ｕを示すとした方が適当な場合も
ある。

【００８０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
変調光信号をＰＭＤ測定の基礎として使用することによ
って、光伝送システムを使用中でも、テスト信号を利用
した実験測定を行うために特定リンクを停止することな
く、ＰＭＤの監視を継続することができる。さらに、シ
ステム使用中でも、変化が緩慢であるＰＭＤの性質に合
った期間に渡り、ＰＭＤを監視することができる。

【００８１】また、監視データが閾値を越えた際に警告
表示を生成することで、過剰なＰＭＤが検出された場
合、オペレータに対して是正措置をとる必要があること
を警告できる。

【００８２】また、本発明によれば、伝送する光信号へ
の分極モード分散の影響を減らす工程を備え、制御手段
が送信機そのものに作用して、分極状態を制御したり、
あるいは、送信機の利得やデータ・ストリームのビット
速度を調整することで、信号データ・ストリームを調整
できる。

【００８３】本発明によれば、光伝送システムの少なく
とも１つの光交換装置を制御して、光信号のとる経路を
変更することで、監視手段が特定の光導波管中において
過剰なＰＭＤを検出した場合、欠陥のある光導波管を迂
回することができる。

【００８４】さらに本発明によれば、減極の程度は、ビ
ット速度の周波数で、信号データ・ストリームによって
光信号に与えた変調と関連しており、このビット速度の
周波数より大幅に低い帯域幅での計測値を使って分極状
態を監視することにより、信号変調に関連する、位相の
高速な変動が減極のように見え、その減極が監視手段に
よって定量化され、ＰＭＤの測定値が得られる、という
効果がある。

【００８５】また、他の発明によれば、複数の光端末
と、光信号を導く光導波手段とから構成される複数の光
素子に監視手段を結合することによって、光信号の劣化
を監視でき、その光信号の減極の程度が測定できる。

【００８６】さらに他の発明によれば、受信光信号の分
極状態を抽出して、光送信システムにおける分極モード
分散の影響を示すサンプル・データを供給し、それより
監視データを決定することで、この監視データを、光信
号のサンプルが減極される度合いの尺度として決定でき
る。

【００８７】

【添付資料】

＜セクション１＞長ファイバにおける分極分布は、ポア
ンカレ球上で単一である。Ｓ１は、２つの線形状態の間
の差分である。このセクションでは、様々な分極の量を
有する信号に対するＳ１分布を計算し、分極の程度によ
って決まる左右対称の範囲内に、Ｓ１が単一的に分布す
る様子を示す。Ｓ１は、単位球に対して＋１〜−１に変
化する。球の中心から端までの、角度Ｖによって区切ら
れた球上の円形領域（ａｒｅａ）は、「化学式等を記載
した書面」中の式（１０），（１１）で表される。この
ｃｏｓ（Ｖ）がＳであれば、ａｒｅａ＝−２・Ｓ１・π＋２・π ａｒｅａ＝２・π・（１−Ｓ１）となる。

【００８８】Ｓ１の分布密度（ｄｅｎｓｉｔｙ）は、Ｓ
１についての領域の導関数の負を球全体の表面積で割っ
たものに等しい。Ｄｅｎｓｉｔｙ＿Ｓ１（Ｓ１）＝１／２未分極光のＳ１値は０である。Ｕを未分極光の電力の割
合とすると、その信号のＳ１分布は、式（１２）のよう
になる。これは、図７に示されている。

【００８９】＜セクション２＞このセクションでは、Ｐ
ＭＤ値が一定のとき、ＰＭＤの主軸の影響についての分
布を決定する。ＰＭＤの影響を受ける信号部分は、０か
ら１へ一様に分布することが示される。線形複屈折シス
テムを仮定すると、ＰＭＤの主軸が変化しても、ＰＭＤ
の量が変わることはないが、ＰＭＤの影響を受ける信号
量が変化する。対称的に、Ｓ１軸をＰＭＤの主軸とし、
発射分極が球の周囲において変化するとした場合、実際
とは逆になる。

【００９０】どのような発射分極に対しても、完全に分
極した信号電力は、２つの成分の和とすることができ
る。ｓｉｇｎａｌ＝Ｗｉｔｈ＿ＰＭＤ＋ＮＯ＿ＰＭＤこのＷｉｔｈＰＭＤは、各主軸において等しい電力を
有する成分であり、Ｓ１（Ｗｉｔｈ＿ＰＭＤ）＝０である。また、ＮＯＰＭＤは残留成分であり、主軸上
にのみ存在する。つまり、Ｓ１（ｓｉｇｎａｌ）＝Ｓ１（ＮＯ＿ＰＭＤ）である。

【００９１】セクション１で計算したように、ポアンカ
レ球上に一様に分布している発射分極に対して、Ｓ１
（ｓｉｇｎａｌ）の分布は、一様に１／２に等しい。従
って、Ｓ１（ＮＯＰＭＤ）の分布もまた、一様に１／
２に等しくなければならない。これによって、最も近い
線形分極を見つけるために、Ｓ１の正と負の密度を加算
すると、ＮＯＰＭＤの電力レベルの分布は、一様に１
に等しくなる。そこで、ＷｉｔｈＰＭＤ信号の光電力
は、（１−ＮＯＰＭＤ）であるため、その分布密度も
一様に１で、０〜１の範囲を有していなければならな
い。

【００９２】＜セクション３＞このセクションでは、ポ
アンカレ球上の円形帽子部分における均一平均化によっ
て生じる減極の量を計算する。もしファイバケーブルが
真に単一の線形複屈折素子であれば、弧の領域は適切な
ものとなる。通常、複屈折は複雑であるため、複雑な経
路に対しては、円形領域の近似法が用いられる。測定が
どのように行われようとも、分極の程度はそれに左右さ
れないので、簡単のため、Ｓ１軸を用いる。

【００９３】ポアンカレ球の円形領域に渡り一様に求め
られたＳ１の平均は、Ｓ１軸を中心とし、その軸から円
の端までの角度をＶとすると、式（１３），（１４），
（１５）のようになる。ＰＭＤの影響、ｂと近似された
ソース波長変動、角度Ｖのポアンカレ球上の円形帽子部
分に対して、Ｓ１平均が得られる。

【００９４】Ｖ＝２・π・Ｆ・Ｍここで、Ｆは、ソースの単側波帯周波数偏差（単位はＨ
ｚ）であり、Ｍは、秒を単位とするＰＭＤである。Ｓ１＿ｍｅａｎ＝（１／２）・ｃｏｓ（Ｖ）＋（１／２）Ｓ１＿ｍｅａｎ＝（１／２）・ｃｏｓ（２・π・Ｆ・Ｍ）＋（１／２）これは、平均出力分極状態がＳ１軸と一直線上にある場
合の、Ｓ１の平均値である。

【００９５】＜セクション４＞このセクションでは、主
軸の分布を考慮に入れた、ＰＭＤによる分極分布を計算
する。ここで、ＰＭＤの影響は、信号全体にはないが、
セクション２で規定したＷｉｔｈＰＭＤの部分にのみ
現れるため、これにより単位球を測定することができ
る。円形部分に渡る平均化による未分極部分は、未分極
部分のＳ１が０であるから、１からＳ１ｍｅａｎを引
いたものとなる（式（１６），（１７）参照）。０から
１において、ＷｉｔｈＰＭＤが一様に分布しており、
Ｆ，Ｍが一定に保たれているため、Ｕは一様に分布す
る。そして、その範囲の上限はＦ，Ｍによって決まり、
下限は０である。

【００９６】＜セクション５＞このセクションでは、以
上に述べたものをまとめ、Ｆ，Ｍが一定であるときに測
定されるＳ１の分布を決定する。２次元のＵ，Ｓ１密度
を考慮に入れ、Ｓ１の一様な分布の境界線が、Ｕの線形
関数であるとき、Ｓ１の分布を単独で計算することがで
きる。あるＦ＊Ｍに対するノン・ゼロ密度の２次元領域
は、Ｕ対Ｓ１の三角形である。Ｔ（Ｓ１）＝ｉｆ［｜Ｓ１｜＜１，（１−｜Ｓ１｜），
０］Ｆ＊Ｍは、その三角形を切って、Ｕの上限を決める。［（１／２）（１−ｃｏｓ（２・π・Ｆ・Ｍ））］結果として生じる四辺形は、式（１８），（１９）に示
すように、単一面積となる必要がある。

【００９７】＜セクション６＞Ｍの値が変化するより
も、かなり高速で分極状態が探索される場合、Ｍが適度
に一定である間、十分なデータを蓄積することができる
ため、セクション５の計算で最終的な分布が求められ
る。しかしながら、これが当てはまらない場合、式（２
０）に示す、Ｍのマクスウエル分布を考えなければなら
ない。なお、式（２０）では、ＭはＰＭＤで、シグマは
変数である。所定の平均値に対するＳ１の密度は、式
（２１）に示すように、そのＳ１の密度とＭをＭについ
て積分したものである。これは、図１０に示されてい
る。

【００９８】＜セクション７＞方法１，２で用いられる
式Ｕは分極の程度を示す。ＷｉｔｈＰＭＤは、セクシ
ョン２で定義したように、光が両方の主軸において同じ
電力を有している部分である。セクション３で計算した
ように、Ｓ１＿ｍｅａｎ＝（１／２）・ｃｏｓ（２・π・Ｆ・
Ｍ）＋（１／２）となる。

【００９９】ストークス・パラメータより測定されたよ
うに、Ｕは、式（２２）〜（２４）のように表すことが
できる。セクション４で説明したように、ＷｉｔｈＰ
ＭＤは、０〜１にかけて一様に分布している。Ｍは、マ
クスウエル分布とともに変化する。これは、式（２
５），（２６）に示す２つの部分とみなせる。上記セク
ション６より、Ｍの密度は、式（２７）のようになる。
従って、ｐ１の密度は、式（２８）で表され、Ｕの平均
値は、式（２９）で示す値に等しい。これは、減極の程
度を平均したＵを、ＰＭＤの平均Ｍに関連づけるもので
ある。

【０１００】図１５のグラフは、平均Ｕと、単にＰＭＤ
の平均から計算されたＵとには違いがあることを示して
いる。精度が求められる場合に、この計算を行う。しか
しながら、平均値から平均値への単純な計算でも、妥当
な近似となる場合が多い。これら推定や近似が不十分な
場合、実験に基づく方法を用いて、ＵとＭの関係を確立
してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光伝送システムを概略的に示す
図である。

【図２】図１のモニタを概略的に示す図である。

【図３】分極変動の範囲を示すポアンカレ球を説明す
るための図である。

【図４】本発明の実施の形態１に係る分極分析および
サンプリング・ユニットの概略を示す図である。

【図５】実施の形態１に係るプロセッサが実行するデ
ータ処理の概略を示すフローチャートである。

【図６】本発明の実施の形態２に係る分極分析および
サンプリング・ユニットの概略を示す図である。

【図７】正規化されたストークス・パラメータＳ１の
統計的な分布をグラフ化した図である。

【図８】実施の形態２に係るデータ処理を示すフロー
チャートである。

【図９】本発明の実施の形態３に係る分極分析および
サンプリング・ユニットの概略を示す図である。

【図１０】実施の形態３に係る正規化されたストーク
ス・パラメータＳ１の統計的な分布をグラフ化した図で
ある。

【図１１】実施の形態３に係る処理を示すフローチャ
ートである。

【図１２】実施の形態３に係る処理の詳細を示すフロ
ーチャートである。

【図１３】本発明の実施の形態４に係る分極分析およ
びサンプリング・ユニットの概略を示す図である。

【図１４】本発明に係る他の光伝送システムの概略を
示す図である。

【図１５】平均値Ｕ（減極）と平均値Ｍ（分極モード
分散）の関係をグラフ化して示す図である。

【符号の説明】

１…光伝送システム、２…送信機、３…受信機、４…ネ
ットワーク、５…光ファイバ、６…交差接続部、７…制
御装置、８…モニタ、９…監視データ、１０…光タッ
プ、１２…サンプルデータ、１３…プロセッサ、１６…
光電変換器、１７，２７…低域通過フィルタ、１８…Ａ
／Ｄ変換器、１９…ｓ₁フィルタ、２０…ｓ₂フィルタ、
２１…ｓ₃フィルタ、２５…分極回転子、２６，４２…
スプリッタ、４４…データ入力、４５…補償光素子

【数１０】

【数１１】

【数１２】

【数１３】

【数１４】

【数１５】

【数１６】

【数１７】

【数１８】

【数１９】

【数２０】

【数２１】

【数２２】

【数２３】

【数２４】

【数２５】

【数２６】

【数２７】

【数２８】

【数２９】

フロントページの続き (72)発明者キム・バイロン・ロバーツイギリス国，エイエル８７ディーエル, ハーツ，ウェルウィンガーデンシティー，シェラーズパークロード 41 (72)発明者アラン・ロビンソンイギリス国，シーエム19 ４ディーイー, エセックス，ハーロー，ノーズブルックス 84 (72)発明者リチャード・エドワード・エプワースイギリス国，シーエム21 ０ビーディー, ソーブリッジワース，ピシオバリードライブ，セイモアミューズ 18 (72)発明者ヘンリー・ジョン・ハーベイイギリス国，シーエム23 ５エイチユー, ハーツ，ビショップスストートフォード，マノアロード 29

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光伝送システムにおける光信号の伝送方
法において、前記光伝送システムの送信機を動作させることで、信号
データ・ストリームで変調された光信号を生成する工程
と、前記光伝送システムの少なくとも１つの光導波手段およ
び少なくとも１つの光端末からなる複数の光素子を介し
て前記光信号を導く工程であって、これら光素子の少な
くとも１つが、分極モード分散を感知する当該工程と、前記光伝送システムの光端末を構成する受信機で前記光
信号を受信し、前記信号データ・ストリームを出力する
工程と、監視手段を動作させて前記光信号を監視することで、伝
送中に分極モード分散の影響を受けた前記光信号と一致
する、その光信号の劣化を検知する工程と、前記分極モード分散によって前記光信号が劣化された程
度を示す監視データを、前記監視手段より出力する工程
とを備え、前記監視手段は、前記光信号の減極Ｕの度合いを測定す
ることを特徴とする光信号の伝送方法。
【請求項２】さらに、前記監視データを閾値と比較
し、その閾値を越える前記監視データに応じて警告表示
を生成する工程を備えることを特徴とする請求項１記載
の光信号の伝送方法。
【請求項３】さらに、前記監視データに応じて制御手
段を動作させて、前記光伝送システムの動作制御を行う
ことで、伝送する光信号への前記分極モード分散の影響
を減らす工程を備えることを特徴とする請求項１記載の
光信号の伝送方法。
【請求項４】前記制御手段は、前記送信機の動作を制
御することを特徴とする請求項３記載の光信号の伝送方
法。
【請求項５】前記制御手段は、前記送信機の動作を制
御することで、前記光導波手段へ発射された光信号の分
極状態を可変制御することを特徴とする請求項４記載の
光信号の伝送方法。
【請求項６】前記制御手段は、前記送信機の動作を制
御して、前記信号データ・ストリームを調整することを
特徴とする請求項４記載の光信号の伝送方法。
【請求項７】前記制御手段は、前記光伝送システムの
少なくとも１つの光交換装置を制御することで、前記光
信号のとる経路を変更することを特徴とする請求項３記
載の光信号の伝送方法。
【請求項８】前記制御手段は、前記光伝送システムの
光素子からなる補償光素子を制御することで、前記監視
データによって存在することが示された前記分極モード
分散に対抗するよう補償分散を行うことを特徴とする請
求項３記載の光信号の伝送方法。
【請求項９】前記監視手段は、光タップを動作させて
前記光信号のサンプルを取り出し、この光信号のサンプ
ルに存在する減極の程度を測定することを特徴とする請
求項１乃至８のいずれかに記載の光信号の伝送方法。
【請求項１０】さらに、分極モード分散以外の公知の
減極源を補償する工程を備えることを特徴とする請求項
９記載の光信号の伝送方法。
【請求項１１】前記監視手段は、前記信号データ・ス
トリームによる前記光信号の変調よりも狭い帯域幅でフ
ィルタがかけられた前記光信号のサンプルの分極状態を
分析することを特徴とする請求項９または１０記載の光
信号の伝送方法。
【請求項１２】前記監視手段は、ストークス・パラメ
ータについてフィルタがかけられた分極状態を完全に決
定し、それより分極の程度を計算することを特徴とする
請求項１１記載の光信号の伝送方法。
【請求項１３】前記監視手段は、Ｓ１＝ｓ₁／ｓ₀（こ
こでｓ₀，ｓ₁は、それぞれｓ₀＝Ｉ（０゜，０）＋Ｉ
（９０゜，０），ｓ₁＝Ｉ（０゜，０）−Ｉ（９０゜，
０）で示されるストークス・パラメータ）の定義に従
う、正規化されたストークス・パラメータＳ１を決定
し、このＳ１についての測定を繰り返してＳ１の統計的
な分布を決定し、この測定されたＳ１の分布と、減極の
値の範囲に対する分布テンプレートとの相関をとること
を特徴とする請求項１１記載の光信号の伝送方法。
【請求項１４】前記監視手段は、分極回転子を動作さ
せて、前記光信号のサンプルに分極回転を施すことを特
徴とする請求項１３記載の光信号の伝送方法。
【請求項１５】複数の光端末と、その光端末を相互に
接続し、その光端末間の信号データ・ストリームによっ
て変調された光信号を導く少なくとも１つの光導波手段
とから構成される複数の光素子からなる光伝送システム
において、前記光素子の少なくとも１つは、分極モード分散による
前記光信号の劣化を感知する複屈折素子からなり、また、前記光素子の少なくとも１つは監視手段に結合さ
れ、この監視手段は、分極モード分散の影響に一致する
前記光信号の劣化を監視し、また、そのような光信号の
劣化を示す監視データを出力し、前記監視手段は、前記光信号の減極の程度を測定するこ
とによって劣化を監視することを特徴とする光伝送シス
テム。
【請求項１６】さらに、前記監視データを閾値と比較
する比較手段と、その閾値を越える前記監視データに応
じて警告表示を生成する手段とを備えることを特徴とす
る請求項１５記載の光伝送システム。
【請求項１７】さらに、前記監視データに応じて当該
光伝送システムの動作制御を行うことで、伝送する光信
号への前記分極モード分散の影響を減らすことを特徴と
する請求項１６記載の光伝送システム。
【請求項１８】前記制御手段は、前記送信機の動作を
制御することを特徴とする請求項１７記載の光伝送シス
テム。
【請求項１９】前記制御手段は、前記送信機の動作を
制御することで、前記光導波手段へ発射された光信号の
分極状態を可変制御することを特徴とする請求項１８記
載の光伝送システム。
【請求項２０】前記制御手段は、前記送信機の動作を
制御して、前記信号データ・ストリームを調整すること
を特徴とする請求項１８記載の光伝送システム。
【請求項２１】前記制御手段は、前記光伝送システム
の少なくとも１つの光交換装置を制御することで、前記
光信号のとる経路を変更することを特徴とする請求項１
７記載の光伝送システム。
【請求項２２】前記制御手段は、前記光伝送システム
の光素子からなる補償光素子を制御することで、前記監
視データによって存在することが示された前記分極モー
ド分散に対抗するよう補償分散を行うことを特徴とする
請求項１７記載の光伝送システム。
【請求項２３】さらに、前記光素子の１つと結合して
前記光信号のサンプルを得る光タップを備え、前記監視
手段は、この光信号のサンプルに存在する減極の度合い
を測定することを特徴とする請求項１５乃至２２のいず
れかに記載の光伝送システム。
【請求項２４】さらに、他の公知の減極源に対して前
記監視データを補償する手段を備えることを特徴とする
請求項２３記載の光伝送システム。
【請求項２５】前記監視手段は、前記信号データ・ス
トリームによる前記光信号の変調よりも狭い帯域幅でフ
ィルタがかけられたサンプル・データを提供して、前記
光信号のサンプルの分極状態を分析する分極分析および
サンプリング・ユニットを備えることを特徴とする請求
項２３記載の光伝送システム。
【請求項２６】前記監視手段は、前記サンプル・デー
タより、ストークス・パラメータについてフィルタがか
けられた分極状態を決定し、それより分極の程度を計算
するプロセッサを備えることを特徴とする請求項２５記
載の光伝送システム。
【請求項２７】前記監視手段は、Ｓ１＝ｓ₁／ｓ₀（こ
こでｓ₀，ｓ₁は、それぞれｓ₀＝Ｉ（０゜，０）＋Ｉ
（９０゜，０），ｓ₁＝Ｉ（０゜，０）−Ｉ（９０゜，
０）で示されるストークス・パラメータ）の定義に従
う、正規化されたストークス・パラメータＳ１を決定
し、Ｓ１についての測定を繰り返してＳ１の統計的な分
布を決定し、この測定されたＳ１の分布と、減極の値の
範囲に対する分布テンプレートとの相関をとることを特
徴とする請求項２５記載の光伝送システム。
【請求項２８】前記光信号のサンプル上で動作して、
分極回転を施す分極回転子を備えることを特徴とする請
求項２７記載の光伝送システム。
【請求項２９】光伝送システムで用いられる光伝送シ
ステムの監視装置において、信号データ・ストリームによって変調された受信光信号
の分極状態を抽出して、サンプル・データを供給する抽
出手段と、前記光送信システムにおける分極モード分散の影響を示
す前記サンプル・データより監視データを決定するプロ
セッサと、前記光伝送システムの光素子に結合され、その光素子か
ら前記光信号のサンプルを抽出する光タップとを備え、前記プロセッサは、前記監視データを、前記光信号のサ
ンプルが減極される度合いの尺度として決定することを
特徴とする光伝送システムの監視装置。
【請求項３０】さらに、前記光伝送システム上を伝搬
する前記信号データ・ストリームによる前記光信号の変
調よりも狭い帯域幅でフィルタがかけられた、前記光信
号のサンプルの分極状態を示すサンプル・データを提供
する分極分析およびサンプリング・ユニットを備えるこ
とを特徴とする請求項２９記載の光伝送システムの監視
装置。
【請求項３１】前記光信号のサンプルの前記分極状態
をランダム化する分極回転子を備えることを特徴とする
請求項３０記載の光伝送システムの監視装置。