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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024034213
(43)【公開日】2024-03-13
(54)【発明の名称】光通信システム
(51)【国際特許分類】
H04B 10/11 20130101AFI20240306BHJP
H04B 10/291 20130101ALI20240306BHJP
H04B 10/077 20130101ALI20240306BHJP
【ＦＩ】
H04B10/11
H04B10/291
H04B10/077
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022138309
(22)【出願日】2022-08-31
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和３年度、国立研究開発法人情報通信研究機構、「Ｂｅｙｏｎｄ ５Ｇ 超大容量無線ネットワークのための電波・光融合無線通信システムの研究開発 研究開発項目２ 高速光無線接続技術及び光無線トランシーバ技術 副題：超大容量超低遅延無線のための電波／光変換・制御技術」委託事業、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願
(71)【出願人】
【識別番号】000208891
【氏名又は名称】ＫＤＤＩ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110003281
【氏名又は名称】弁理士法人大塚国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】高橋 英憲
(72)【発明者】
【氏名】石村 昇太
(72)【発明者】
【氏名】西村 公佐
(72)【発明者】
【氏名】釣谷 剛宏
【テーマコード（参考）】
5K102
【Ｆターム（参考）】
5K102AA21
5K102AL21
5K102LA03
5K102LA21
5K102LA24
5K102LA33
5K102LA52
5K102MA01
5K102MA02
5K102MB12
5K102MC06
5K102MD01
5K102MD03
5K102MD04
5K102MH02
5K102MH03
5K102MH13
5K102MH14
5K102MH22
5K102PB01
5K102PD15
5K102PH11
5K102PH31
5K102PH47
5K102PH48
5K102RB01
(57)【要約】
【課題】光通信システムの信頼性を向上させる。
【解決手段】光送信装置は、第１から第Ｍ送信処理手段を有し、第ｍ送信処理手段（ｍは１からＭまでの整数）は、２入力２出力の方向性結合器をＭ個有し、Ｐが２以上の場合、第１送信処理手段の（Ｎ＝２Ｍ）個の入力ポートそれぞれに入力された光が第Ｍ送信処理手段のＮ個の出力ポートの総てから出力される様に、第ｋ送信処理手段（ｋは１～Ｍ－１までの整数）のＮ個の出力ポートそれぞれは第（ｋ＋１）送信処理手段のＮ個の入力ポートの内の１つに接続され、第Ｍ送信処理手段のＮ個の出力ポートそれぞれから出力される送信光が、Ｎ個の光リンクの内の１つを介して搬送される。光受信装置は、第１から第Ｍ送信処理手段と同様の第１から第Ｍ受信処理手段を有する。第１受信処理手段のＮ個の入力ポートそれぞれは、Ｎ個の光リンクの内の１つからの送信光を受信する様に構成される。
【選択図】図１
【解決手段】光送信装置は、第１から第Ｍ送信処理手段を有し、第ｍ送信処理手段（ｍは１からＭまでの整数）は、２入力２出力の方向性結合器をＭ個有し、Ｐが２以上の場合、第１送信処理手段の（Ｎ＝２Ｍ）個の入力ポートそれぞれに入力された光が第Ｍ送信処理手段のＮ個の出力ポートの総てから出力される様に、第ｋ送信処理手段（ｋは１～Ｍ－１までの整数）のＮ個の出力ポートそれぞれは第（ｋ＋１）送信処理手段のＮ個の入力ポートの内の１つに接続され、第Ｍ送信処理手段のＮ個の出力ポートそれぞれから出力される送信光が、Ｎ個の光リンクの内の１つを介して搬送される。光受信装置は、第１から第Ｍ送信処理手段と同様の第１から第Ｍ受信処理手段を有する。第１受信処理手段のＮ個の入力ポートそれぞれは、Ｎ個の光リンクの内の１つからの送信光を受信する様に構成される。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光送信装置と、当該光送信装置とＮ＝２Ｐ個（Ｐは１以上の整数）の光リンクで接続される光受信装置と、を備えた光通信システムであって、
前記光送信装置は、
第１送信処理手段から第Ｍ送信処理手段を有し（Ｍ＝Ｎ／２）、
第ｍ送信処理手段（ｍは１からＭまでの整数）は、２入力２出力の方向性結合器をＭ個有し、
Ｐが２以上の場合、前記第１送信処理手段のＭ個の前記方向性結合器によるＮ個の入力ポートそれぞれに入力された光が前記第Ｍ送信処理手段のＭ個の前記方向性結合器によるＮ個の出力ポートの総てから出力される様に、第ｋ送信処理手段（ｋは１からＭ－１までの整数）のＮ個の出力ポートそれぞれは、第（ｋ＋１）送信処理手段のＮ個の入力ポートの内の１つに接続され、
前記第Ｍ送信処理手段のＮ個の出力ポートそれぞれから出力される送信光が、Ｎ個の前記光リンクの内の１つを介して搬送される様に前記光送信装置は構成され、
前記光受信装置は、
第１受信処理手段から第Ｍ受信処理手段を有し、
第ｍ受信処理手段は、２入力２出力の前記方向性結合器をＭ個有し、
Ｐが２以上の場合、前記第１受信処理手段のＭ個の前記方向性結合器によるＮ個の入力ポートそれぞれに入力された光が前記第Ｍ受信処理手段のＭ個の前記方向性結合器によるＮ個の出力ポートの総てから出力される様に、第ｋ受信処理手段のＮ個の出力ポートそれぞれは、第（ｋ＋１）受信処理手段のＮ個の入力ポートの内の１つに接続され、
前記第１受信処理手段のＮ個の入力ポートそれぞれは、Ｎ個の前記光リンクの内の１つからの送信光を受信する様に構成される、光通信システム。
前記光送信装置は、
第１送信処理手段から第Ｍ送信処理手段を有し（Ｍ＝Ｎ／２）、
第ｍ送信処理手段（ｍは１からＭまでの整数）は、２入力２出力の方向性結合器をＭ個有し、
Ｐが２以上の場合、前記第１送信処理手段のＭ個の前記方向性結合器によるＮ個の入力ポートそれぞれに入力された光が前記第Ｍ送信処理手段のＭ個の前記方向性結合器によるＮ個の出力ポートの総てから出力される様に、第ｋ送信処理手段（ｋは１からＭ－１までの整数）のＮ個の出力ポートそれぞれは、第（ｋ＋１）送信処理手段のＮ個の入力ポートの内の１つに接続され、
前記第Ｍ送信処理手段のＮ個の出力ポートそれぞれから出力される送信光が、Ｎ個の前記光リンクの内の１つを介して搬送される様に前記光送信装置は構成され、
前記光受信装置は、
第１受信処理手段から第Ｍ受信処理手段を有し、
第ｍ受信処理手段は、２入力２出力の前記方向性結合器をＭ個有し、
Ｐが２以上の場合、前記第１受信処理手段のＭ個の前記方向性結合器によるＮ個の入力ポートそれぞれに入力された光が前記第Ｍ受信処理手段のＭ個の前記方向性結合器によるＮ個の出力ポートの総てから出力される様に、第ｋ受信処理手段のＮ個の出力ポートそれぞれは、第（ｋ＋１）受信処理手段のＮ個の入力ポートの内の１つに接続され、
前記第１受信処理手段のＮ個の入力ポートそれぞれは、Ｎ個の前記光リンクの内の１つからの送信光を受信する様に構成される、光通信システム。
【請求項2】
前記光受信装置は、Ｎ個の前記光リンクそれぞれに接続される光増幅器を有し、前記第１受信処理手段のＮ個の入力ポートそれぞれは、Ｎ個の前記光リンクの内の１つからの送信光を、前記光増幅器を介して受信する様に構成される、請求項１に記載の光通信システム。
【請求項3】
Ｎ個の前記光リンクそれぞれで搬送される送信光の位相をシフトさせる光位相器をさらに有する、請求項１に記載の光通信システム。
【請求項4】
Ｐ＝１であり、
前記第１送信処理手段の２つの入力ポートの内の少なくとも１つの入力ポートには信号光が入力される、請求項３に記載の光通信システム。
前記第１送信処理手段の２つの入力ポートの内の少なくとも１つの入力ポートには信号光が入力される、請求項３に記載の光通信システム。
【請求項5】
前記第１送信処理手段の２つの入力ポートの内の１つの入力ポートのみに前記信号光が入力され、
前記光通信システムは、
前記第Ｍ受信処理手段の２つの出力ポートの内の前記信号光が出力される第１出力ポートとは異なる第２出力ポートから出力される光のレベルに基づき前記光位相器を制御する制御手段をさらに備えている、請求項４に記載の光通信システム。
前記光通信システムは、
前記第Ｍ受信処理手段の２つの出力ポートの内の前記信号光が出力される第１出力ポートとは異なる第２出力ポートから出力される光のレベルに基づき前記光位相器を制御する制御手段をさらに備えている、請求項４に記載の光通信システム。
【請求項6】
前記制御手段は、前記第２出力ポートから出力される光のレベルが最小となる様に前記光位相器における前記送信光の位相のシフト量を調整する、請求項５に記載の光通信システム。
【請求項7】
前記第１送信処理手段の第１入力ポート及び第２入力ポートは、それぞれ、第１信号光及び第２信号光を入力するために使用される、請求項４に記載の光通信システム。
【請求項8】
前記第１送信処理手段の前記第１入力ポートには前記第１信号光及び前記第２信号光の帯域外の周波数の監視光が入力され、
前記光通信システムは、
前記第Ｍ受信処理手段の２つの出力ポートの内の監視ポートから出力される前記監視光のレベルに基づき前記光位相器を制御する制御手段をさらに備えている、請求項７に記載の光通信システム。
前記光通信システムは、
前記第Ｍ受信処理手段の２つの出力ポートの内の監視ポートから出力される前記監視光のレベルに基づき前記光位相器を制御する制御手段をさらに備えている、請求項７に記載の光通信システム。
【請求項9】
前記監視ポートは、前記第Ｍ受信処理手段の２つの出力ポートの内の前記第２信号光が出力される出力ポートであり、
前記制御手段は、前記監視光のレベルが最小となる様に前記光位相器における前記送信光の位相のシフト量を調整する、請求項８に記載の光通信システム。
前記制御手段は、前記監視光のレベルが最小となる様に前記光位相器における前記送信光の位相のシフト量を調整する、請求項８に記載の光通信システム。
【請求項10】
前記監視ポートは、前記第Ｍ受信処理手段の２つの出力ポートの内の前記第１信号光が出力される出力ポートであり、
前記制御手段は、前記監視光のレベルが最大となる様に前記光位相器における前記送信光の位相のシフト量を調整する、請求項８に記載の光通信システム。
前記制御手段は、前記監視光のレベルが最大となる様に前記光位相器における前記送信光の位相のシフト量を調整する、請求項８に記載の光通信システム。
【請求項11】
Ｐ＝２であり、
前記第１送信処理手段の２つの方向性結合器の内の第１方向性結合器の第１入力ポート及び第２入力ポートは、第１信号光及び第２信号光を入力するために使用され、
前記第１送信処理手段の２つの方向性結合器の内の第２方向性結合器の第１入力ポート及び第２入力ポートは、第３信号光及び第４信号光を入力するために使用され、
前記第Ｍ送信処理手段の２つの方向性結合器の内の第３方向性結合器の第１入力ポートには前記第１方向性結合器の第１出力ポートからの信号が入力され、前記第３方向性結合器の第２入力ポートには前記第２方向性結合器の第１出力ポートからの信号が入力され、
前記第Ｍ送信処理手段の２つの方向性結合器の内の第４方向性結合器の第１入力ポートには前記第１方向性結合器の第２出力ポートからの信号が入力され、前記第４方向性結合器の第２入力ポートには前記第２方向性結合器の第２出力ポートからの信号が入力され、
前記第３方向性結合器の第１出力ポートからの第１送信光は、第１光リンクに出力され、
前記第３方向性結合器の第２出力ポートからの第２送信光は、第２光リンクに出力され、
前記第４方向性結合器の第１出力ポートからの第３送信光は、第３光リンクに出力され、
前記第４方向性結合器の第２出力ポートからの第４送信光は、第４光リンクに出力される、請求項３に記載の光通信システム。
前記第１送信処理手段の２つの方向性結合器の内の第１方向性結合器の第１入力ポート及び第２入力ポートは、第１信号光及び第２信号光を入力するために使用され、
前記第１送信処理手段の２つの方向性結合器の内の第２方向性結合器の第１入力ポート及び第２入力ポートは、第３信号光及び第４信号光を入力するために使用され、
前記第Ｍ送信処理手段の２つの方向性結合器の内の第３方向性結合器の第１入力ポートには前記第１方向性結合器の第１出力ポートからの信号が入力され、前記第３方向性結合器の第２入力ポートには前記第２方向性結合器の第１出力ポートからの信号が入力され、
前記第Ｍ送信処理手段の２つの方向性結合器の内の第４方向性結合器の第１入力ポートには前記第１方向性結合器の第２出力ポートからの信号が入力され、前記第４方向性結合器の第２入力ポートには前記第２方向性結合器の第２出力ポートからの信号が入力され、
前記第３方向性結合器の第１出力ポートからの第１送信光は、第１光リンクに出力され、
前記第３方向性結合器の第２出力ポートからの第２送信光は、第２光リンクに出力され、
前記第４方向性結合器の第１出力ポートからの第３送信光は、第３光リンクに出力され、
前記第４方向性結合器の第２出力ポートからの第４送信光は、第４光リンクに出力される、請求項３に記載の光通信システム。
【請求項12】
前記第１受信処理手段の２つの方向性結合器の内の第５方向性結合器の第１入力ポートには前記第１送信光が入力され、前記第５方向性結合器の第２入力ポートには前記第２送信光が入力され、
前記第１受信処理手段の２つの方向性結合器の内の第６方向性結合器の第１入力ポートには前記第３送信光が入力され、前記第６方向性結合器の第２入力ポートには前記第４送信光が入力され、
前記第Ｍ受信処理手段の２つの方向性結合器の内の第７方向性結合器の第１入力ポートには前記第５方向性結合器の第１出力ポートからの信号が入力され、前記第７方向性結合器の第２入力ポートには前記第６方向性結合器の第１出力ポートからの信号が入力され、
前記第Ｍ受信処理手段の２つの方向性結合器の内の第８方向性結合器の第１入力ポートには前記第５方向性結合器の第２出力ポートからの信号が入力され、前記第８方向性結合器の第２入力ポートには前記第６方向性結合器の第２出力ポートからの信号が入力される、請求項１１に記載の光通信システム。
前記第１受信処理手段の２つの方向性結合器の内の第６方向性結合器の第１入力ポートには前記第３送信光が入力され、前記第６方向性結合器の第２入力ポートには前記第４送信光が入力され、
前記第Ｍ受信処理手段の２つの方向性結合器の内の第７方向性結合器の第１入力ポートには前記第５方向性結合器の第１出力ポートからの信号が入力され、前記第７方向性結合器の第２入力ポートには前記第６方向性結合器の第１出力ポートからの信号が入力され、
前記第Ｍ受信処理手段の２つの方向性結合器の内の第８方向性結合器の第１入力ポートには前記第５方向性結合器の第２出力ポートからの信号が入力され、前記第８方向性結合器の第２入力ポートには前記第６方向性結合器の第２出力ポートからの信号が入力される、請求項１１に記載の光通信システム。
【請求項13】
前記第３方向性結合器の前記第１入力ポートには、前記第１信号光から前記第４信号光それぞれの帯域とは異なる周波数の第１監視光が入力され、
前記第４方向性結合器の前記第２入力ポートには、前記第１信号光から前記第４信号光及び前記第１監視光の帯域とは異なる周波数の第２監視光が入力され、
前記第３方向性結合器の前記第２入力ポート及び前記第４方向性結合器の前記第１入力ポートには、前記第１信号光から前記第４信号光、前記第１監視光及び前記第２監視光の帯域とは異なる周波数の第３監視光が入力される、請求項１２に記載の光通信システム。
前記第４方向性結合器の前記第２入力ポートには、前記第１信号光から前記第４信号光及び前記第１監視光の帯域とは異なる周波数の第２監視光が入力され、
前記第３方向性結合器の前記第２入力ポート及び前記第４方向性結合器の前記第１入力ポートには、前記第１信号光から前記第４信号光、前記第１監視光及び前記第２監視光の帯域とは異なる周波数の第３監視光が入力される、請求項１２に記載の光通信システム。
【請求項14】
前記第５方向性結合器の前記第２出力ポートから出力される前記第１監視光と、前記第６方向性結合器の前記第１出力ポートから出力される前記第２監視光と、前記第５方向性結合器の前記第１出力ポートから出力される前記第３監視光と、前記第６方向性結合器の前記第２出力ポートから出力される前記第３監視光と、に基づき前記光位相器を制御する制御手段をさらに備えている、請求項１３に記載の光通信システム。
【請求項15】
前記光位相器は、前記第１送信光の位相をシフトさせる第１光位相器と、前記第２送信光の位相をシフトさせる第２光位相器と、前記第３送信光の位相をシフトさせる第３光位相器と、前記第４送信光の位相をシフトさせる第４光位相器と、を備え、
前記制御手段は、
前記第１監視光のレベルが最大となる様に前記第１光位相器及び前記第２光位相器における前記第１送信光及び前記第２送信光の位相のシフト量をそれぞれ第１シフト量及び第２シフト量に調整し、かつ、前記第２監視光のレベルが最大となる様に前記第３光位相器及び前記第４光位相器における前記第３送信光及び前記第４送信光の位相のシフト量を第３シフト量及び第４シフト量に調整し、
前記第１監視光のレベルが最大となり、かつ、前記第２監視光のレベルが最大となる様に前記第１光位相器から前記第４光位相器における位相のシフト量を調整した後、前記第１シフト量と前記第２シフト量との差を変化させず、かつ、前記第３シフト量と前記第４シフト量との差を変化させないとの条件の下、前記第５方向性結合器の前記第１出力ポートから出力される前記第３監視光と、前記第６方向性結合器の前記第２出力ポートから出力される前記第３監視光と、を合波した合波光のレベルが最大となる様に、前記光位相器における前記送信光の位相のシフト量を調整する、請求項１４に記載の光通信システム。
前記制御手段は、
前記第１監視光のレベルが最大となる様に前記第１光位相器及び前記第２光位相器における前記第１送信光及び前記第２送信光の位相のシフト量をそれぞれ第１シフト量及び第２シフト量に調整し、かつ、前記第２監視光のレベルが最大となる様に前記第３光位相器及び前記第４光位相器における前記第３送信光及び前記第４送信光の位相のシフト量を第３シフト量及び第４シフト量に調整し、
前記第１監視光のレベルが最大となり、かつ、前記第２監視光のレベルが最大となる様に前記第１光位相器から前記第４光位相器における位相のシフト量を調整した後、前記第１シフト量と前記第２シフト量との差を変化させず、かつ、前記第３シフト量と前記第４シフト量との差を変化させないとの条件の下、前記第５方向性結合器の前記第１出力ポートから出力される前記第３監視光と、前記第６方向性結合器の前記第２出力ポートから出力される前記第３監視光と、を合波した合波光のレベルが最大となる様に、前記光位相器における前記送信光の位相のシフト量を調整する、請求項１４に記載の光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、光通信システムの信頼性を向上させる技術に関する。
【背景技術】
【0002】
自由空間光（ＦＳＯ：Ｆｒｅｅ Ｓｐａｃｅ Ｏｐｔｉｃｓ）通信とは、光ファイバ等の固定媒体を使用するのではなく、光信号を自由空間に放出する通信方式である。非特許文献１は、光送信装置から光受信装置まで光信号を搬送する光リンクの一部においてＦＳＯ通信を適用することを開示している。具体的には、光送信装置は、第１光ファイバに光信号を送信する。第１光ファイバの光送信装置に接続する端部とは逆側の端部には第１レンズが設けられる。第１光ファイバを伝搬した光信号は第１レンズを介して空間に放出される。一方、光受信装置は、第２光ファイバに接続される。第２光ファイバの光受信装置に接続する端部とは逆側の端部には第２レンズが設けられる。第１レンズによって空間に放出された光信号は、第２レンズを介して第２光ファイバに入射し、第２光ファイバを介して光受信装置によって受信される。以下の説明において、第１レンズから第２レンズまでの、光信号が自由空間を伝搬する区間をＦＳＯ区間とも表記する。
【0003】
光リンクの一部にＦＳＯ区間を設けることで、例えば、災害時等において通信を素早く復旧させることが可能になり得る。しかしながら、ＦＳＯ区間に何等かの障害物が侵入すると第２レンズを介して第２光ファイバに入射する光信号のパワーは減少する。霧や雨といった光信号を減衰させる気象状態がＦＳＯ区間において生じている場合も同様である。一般的に、光リンクや、光受信装置には、光信号を増幅する光増幅器が設けられる。光増幅器に入力される光信号のパワーが減衰すると、当該光増幅器の出力において雑音が増加して光信号の信号対雑音比（ＳＮＲ）が劣化する。
【0004】
このため、光送信装置と光受信装置とを複数の光リンクで接続する構成を考えることができる。具体的には、光送信装置において、同じ光信号を複数の光リンクに送信する。光受信装置は、複数の光リンクから受信する光信号の内のＳＮＲが所定値より大きい１つの光信号を選択し、選択した光信号を復調して下流側の装置に出力する。光受信装置は、選択している光信号のＳＮＲが所定値より劣化すると、復調に使用する光信号を、ＳＮＲが所定値より大きい他の光信号に切り替える。しかしながら、光信号の切り替え時には瞬断が発生するため光通信システムの信頼性が低下する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0005】
【非特許文献1】Ａｂｄｅｌｍｏｕｌａ Ｂｅｋｋａｌｉ，ｅｔ．ａｌ．，"Ｎｅｗ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｆｒｅｅ－Ｓｐａｃｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｗｉｔｈ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｂｅａｍ Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｒ"，ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＬＩＧＨＴＷＡＶＥ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ，ＶＯＬ．４０，ＮＯ．５，２０２２年３月１日，ｐｐ１５０９－１５１８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本開示は、光通信システムの信頼性を向上させる技術を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示の一態様によると、光通信システムは、光送信装置と、当該光送信装置とＮ＝２Ｐ個（Ｐは１以上の整数）の光リンクで接続される光受信装置と、を備える。前記光送信装置は、第１送信処理手段から第Ｍ送信処理手段を有し（Ｍ＝Ｎ／２）、第ｍ送信処理手段（ｍは１からＭまでの整数）は、２入力２出力の方向性結合器をＭ個有する。Ｐが２以上の場合、前記第１送信処理手段のＭ個の前記方向性結合器によるＮ個の入力ポートそれぞれに入力された光が前記第Ｍ送信処理手段のＭ個の前記方向性結合器によるＮ個の出力ポートの総てから出力される様に、第ｋ送信処理手段（ｋは１～Ｍ－１までの整数）のＮ個の出力ポートそれぞれは、第（ｋ＋１）送信処理手段のＮ個の入力ポートの内の１つに接続される。前記第Ｍ送信処理手段のＮ個の出力ポートそれぞれから出力される送信光が、Ｎ個の前記光リンクの内の１つを介して搬送される様に前記光送信装置は構成される。前記光受信装置は、第１受信処理手段から第Ｍ受信処理手段を有し、第ｍ受信処理手段は、２入力２出力の前記方向性結合器をＭ個有する。Ｐが２以上の場合、前記第１受信処理手段のＭ個の前記方向性結合器によるＮ個の入力ポートそれぞれに入力された光が前記第Ｍ受信処理手段のＭ個の前記方向性結合器によるＮ個の出力ポートの総てから出力される様に、第ｋ受信処理手段のＮ個の出力ポートそれぞれは、第（ｋ＋１）受信処理手段のＮ個の入力ポートの内の１つに接続される。前記第１受信処理手段のＮ個の入力ポートそれぞれは、Ｎ個の前記光リンクの内の１つからの送信光を受信する様に構成される。
【発明の効果】
【0008】
本開示によると、光通信システムの信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】一実施形態による光通信システムの構成図。
【図2】一実施形態による光通信システムの構成図。
【図3】一実施形態による光通信システムの光送信装置の構成図。
【図4】一実施形態による光通信システムの光受信装置の構成図。
【図5】一実施形態による光通信システムの構成図。
【図6】一実施形態による光通信システムの構成図。
【図7】一実施形態による光通信システムの光送信装置の構成図。
【図8】一実施形態による光通信システムの光受信装置の構成図。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴のうちの二つ以上の特徴が任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
【0011】
＜第一実施形態＞
図１は、本実施形態による光通信システムの構成図である。なお、以下の各図においては、実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。光送信装置と光受信装置は、光リンク９１及び光リンク９２の２つの光リンクにより接続される。図示していないが光リンク９１及び光リンク９２は、それぞれ、少なくとも１つのＦＳＯ区間を有する。さらに、光リンク９１及び光リンク９２は、１つ以上の光増幅器を有し得る。なお、本実施形態では、光送信装置から光リンク９１及び光リンク９２に同時に入射した同じ位相の２つの信号光の位相差が、光受信装置による受信点において２πの整数倍となる様に光リンク９１及び光リンク９２は調整されているものとする。これは、例えば、光位相器といった光の位相を調整できるデバイスを光リンク９１及び光リンク９２の内の少なくとも１つに設け、当該デバイスによって光の位相を調整することで可能になり得る。
図１は、本実施形態による光通信システムの構成図である。なお、以下の各図においては、実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。光送信装置と光受信装置は、光リンク９１及び光リンク９２の２つの光リンクにより接続される。図示していないが光リンク９１及び光リンク９２は、それぞれ、少なくとも１つのＦＳＯ区間を有する。さらに、光リンク９１及び光リンク９２は、１つ以上の光増幅器を有し得る。なお、本実施形態では、光送信装置から光リンク９１及び光リンク９２に同時に入射した同じ位相の２つの信号光の位相差が、光受信装置による受信点において２πの整数倍となる様に光リンク９１及び光リンク９２は調整されているものとする。これは、例えば、光位相器といった光の位相を調整できるデバイスを光リンク９１及び光リンク９２の内の少なくとも１つに設け、当該デバイスによって光の位相を調整することで可能になり得る。
【0012】
光送信装置は、２入力２出力の方向性結合器１を有する。以下の説明において、方向性結合器１の２つの入力ポートを入力ポート＃１及び入力ポート＃２と表記し、方向性結合器１の２つの出力ポートを出力ポート＃１及び出力ポート＃２と表記する。以下では、まず、方向性結合器の特性について説明する。
【0013】
入力ポート＃１に入力された第１光信号は、出力ポート＃１及び出力ポート＃２から等パワーで出力される。なお、出力ポート＃２から出力される第１光信号の位相は、出力ポート＃１から出力される第１光信号の位相に対してπ／２だけ遅れる。同様に、入力ポート＃２に入力された第２光信号は、出力ポート＃１及び出力ポート＃２から等パワーで出力される。なお、出力ポート＃１から出力される第２光信号の位相は、出力ポート＃２から出力される第２光信号の位相に対してπ／２だけ遅れる。
【0014】
また、入力ポート＃１に第１光信号を入力し、かつ、入力ポート＃２に第２光信号を入力すると、出力ポート＃１及び出力ポート＃２からは、それぞれ、第１光信号と、第２光信号と、を合波した信号が出力される。但し、出力ポート＃１からは、第２光信号の位相をπ／２だけ遅らせた上で第１光信号と合波した信号が出力され、出力ポート＃２からは、第１光信号の位相をπ／２だけ遅らせた上で第２光信号と合波した信号が出力される。
【0015】
本実施形態では、光受信装置に送信する信号光＃１を方向性結合器１の入力ポート＃１に入力する。したがって、方向性結合器１の出力ポート＃１及び出力ポート＃２は、それぞれ、信号光＃１を出力する。出力ポート＃１から出力された信号光＃１は、光リンク９１を介して光受信装置に送信される。出力ポート＃２から出力された信号光＃１は、光リンク９２を介して光受信装置に送信される。なお、以下の説明では、図１に示す様に、光リンク９１を介して光受信装置に送信される信号光＃１を送信光＃１とも表記し、光リンク９２を介して光受信装置に送信される信号光＃１を送信光＃２とも表記する。上述した様に、送信光＃２の位相は、送信光＃１の位相よりπ／２だけ遅くなる。
【0016】
光受信装置の光増幅器２１は、光リンク９１を介して受信した送信光＃１を増幅して方向性結合器３の入力ポート＃１に入力する。光受信装置の光増幅器２２は、光リンク９２を介して受信した送信光＃２を増幅して方向性結合器３の入力ポート＃２に入力する。方向性結合器３は、方向性結合器１と同様である。したがって、方向性結合器３の出力ポート＃２からは、送信光＃１の位相をπ／２だけ遅らせて送信光＃２と合波した信号が出力される。上述した様に、送信光＃１及び送信光＃２は共に信号光＃１であり、送信光＃１の位相は、送信光＃２の位相よりπ／２だけ進んでいる。したがって、方向性結合器３の出力ポート＃２からは２つの信号光＃１を同相で合波した信号光、つまり、信号光＃１が出力される。なお、方向性結合器３の出力ポート＃１からは、送信光＃２の位相をπ／２だけ遅らせて送信光＃１と合波した信号が出力される。上述した様に、送信光＃１及び送信光＃２は共に信号光＃１であり、送信光＃１の位相は、送信光＃２の位相よりπ／２だけ進んでいる。したがって、方向性結合器３の出力ポート＃２から出力されるのは２つの信号光＃１を逆相で合波したもの、つまり、信号光は出力されない。
【0017】
例えば、図１の構成において光リンク９１のＦＳＯ区間における減衰が大きくなり、よって、光増幅器２１の出力における雑音が増加したものとする。この場合、当該雑音のパワーも方向性結合器３内において２分岐され、半分のパワーの雑音が出力ポート＃１から出力され、残りの半分のパワーの雑音が出力ポート＃２から出力されることになる。したがって、方向性結合器３の出力ポート＃２から出力される信号光＃１に含まれる雑音のパワーは、光増幅器２１の出力における雑音パワーの半分でありＳＮＲの劣化を抑えることができる。また、光リンク９１のＦＳＯ区間における減衰が大変大きくなったとしても、光リンク９２を介して受信する送信光＃２（信号光＃１と同じ）のＳＮＲが良好である限り、瞬断なく通信を継続することができる。なお、光リンク９２のＳＮＲが劣化した場合も同様である。以上、図１の様に光通信システムを構成することで光通信システムの信頼性を向上させることができる。
【0018】
＜第二実施形態＞
続いて、第二実施形態について第一実施形態との相違点を中心に説明する。第一実施形態では、２つの光リンク９１及び光リンク９２を使用して１つの信号光＃１のみを送信していた。本実施形態では、２つの光リンク９１及び光リンク９２を使用して２つの信号光＃１及び信号光＃２を送信する。図２に本実施形態による光通信システムの構成を示す。
続いて、第二実施形態について第一実施形態との相違点を中心に説明する。第一実施形態では、２つの光リンク９１及び光リンク９２を使用して１つの信号光＃１のみを送信していた。本実施形態では、２つの光リンク９１及び光リンク９２を使用して２つの信号光＃１及び信号光＃２を送信する。図２に本実施形態による光通信システムの構成を示す。
【0019】
図２に示す様に、本実施形態においては、方向性結合器１の入力ポート＃２に信号光＃２を入力する。したがって、方向性結合器１の出力ポート＃１及び出力ポート＃２は、それぞれ、信号光＃１及び信号光＃２を合波した送信光＃１及び送信光＃２を出力する。上記の通り、送信光＃１は、信号光＃２の位相をπ／２だけ遅らせた信号光と信号光＃１とを合波したものであり、送信光＃２は、信号光＃１の位相をπ／２だけ遅らせた信号光と信号光＃２とを合波したものである。したがって、光受信装置の方向性結合器３の出力ポート＃２から信号光＃１が出力されるのと同じ理由により、方向性結合器３の出力ポート＃１から信号光＃２が出力される。
【0020】
第一実施形態で説明したのと同様の理由により光リンク９１や光リンク９２のＦＳＯ区間で信号光が減衰し、後段の光増幅器の出力において雑音が増加しても、その影響は光受信装置の方向性結合器３によって各信号光に等分される。したがって、光リンクのＦＳＯ区間における減衰が増加しても瞬断無しで通信を継続できる。また、第一実施形態と比較して、光リンクの数と同じ数の信号光を送信することができる。
【0021】
＜第三実施形態＞
続いて、第三実施形態について第二実施形態との相違点を中心に説明する。第二実施形態では、２つの光リンク９１及び光リンク９２を使用して２つの信号光＃１及び信号光＃２を送信していた。本実施形態では、４つの光リンク９１～光リンク９４を使用して４つの信号光＃１～信号光＃４を伝送する。図３に本実施形態による光通信システムの光送信装置の構成を示す。本実施形態において、光送信装置は、４つの方向性結合器１－１１、１－１２、１－２１及び１－２２を有する。４つの方向性結合器１－１１、１－１２、１－２１及び１－２２は、２×２のマトリクス状に配置される。なお、４つの方向性結合器１－１１、１－１２、１－２１及び１－２２と、方向性結合器の出力ポート及び入力ポートを接続する光導波路とは、シリコン基板上に形成され得る。
続いて、第三実施形態について第二実施形態との相違点を中心に説明する。第二実施形態では、２つの光リンク９１及び光リンク９２を使用して２つの信号光＃１及び信号光＃２を送信していた。本実施形態では、４つの光リンク９１～光リンク９４を使用して４つの信号光＃１～信号光＃４を伝送する。図３に本実施形態による光通信システムの光送信装置の構成を示す。本実施形態において、光送信装置は、４つの方向性結合器１－１１、１－１２、１－２１及び１－２２を有する。４つの方向性結合器１－１１、１－１２、１－２１及び１－２２は、２×２のマトリクス状に配置される。なお、４つの方向性結合器１－１１、１－１２、１－２１及び１－２２と、方向性結合器の出力ポート及び入力ポートを接続する光導波路とは、シリコン基板上に形成され得る。
【0022】
方向性結合器１－１１の入力ポート＃１には信号光＃１が入力され、方向性結合器１－１１の入力ポート＃２には信号光＃２が入力される。同様に、方向性結合器１－１２の入力ポート＃１には信号光＃３が入力され、方向性結合器１－１２の入力ポート＃２には信号光＃４が入力される。方向性結合器１－１１の出力ポート＃１は、方向性結合器１－２１の入力ポート＃１と接続され、方向性結合器１－１１の出力ポート＃２は、方向性結合器１－２２の入力ポート＃１と接続される。また、方向性結合器１－１２の出力ポート＃１は、方向性結合器１－２１の入力ポート＃２と接続され、方向性結合器１－１２の出力ポート＃２は、方向性結合器１－２２の入力ポート＃２と接続される。なお、２つの方向性結合器の出力ポートと入力ポートとを接続する光導波路の長さが同じなる様に光導波路は構成され得る。
【0023】
図３に示す様に、方向性結合器１－２１の出力ポート＃１は光リンク９１に接続され、方向性結合器１－２１の出力ポート＃２は光リンク９２に接続され、方向性結合器１－２２の出力ポート＃１は光リンク９３に接続され、方向性結合器１－２２の出力ポート＃２は光リンク９４に接続される。光リンク９１～光リンク９４は、それぞれ、少なくとも１つのＦＳＯ区間を有する。また、光リンク９１～光リンク９４は、１つ以上の光増幅器を有し得る。本実施形態でも、上記の実施形態と同様に、光リンク９１～光リンク９４に同時に入射した同じ位相の４つの光の位相差が、光受信装置による受信点において２πの整数倍となる様に光リンク９１～光リンク９４は調整されているものとする。
【0024】
図４は、本実施形態による光通信システムの光受信装置の構成を示している。光受信装置は、光リンク９１～光リンク９４からの送信光＃１～送信光＃４を増幅する光増幅器２１～光増幅器２４を有する。また、本実施形態において、光受信装置も、光送信装置と同様に、４つの方向性結合器３－１１、３－１２、３－２１及び３－２２を有する。４つの方向性結合器３－１１、３－１２、３－２１及び３－２２の構成は、光送信装置の４つの方向性結合器１－１１、１－１２、１－２１及び１－２２の構成と同様である。なお、方向性結合器３－１１の入力ポート＃１には送信光＃１が入力され、方向性結合器３－１１の入力ポート＃２には送信光＃２が入力される。また、方向性結合器３－１２の入力ポート＃１には送信光＃３が入力され、方向性結合器３－１２の入力ポート＃２には送信光＃４が入力される。
【0025】
上記の実施形態で説明したのと同様の理由により、方向性結合器３－１１の出力ポート＃１が出力する信号は、方向性結合器１－２１の入力ポート＃２に入力された信号であり、図では同じ参照符号４３で示し、以下では信号４３としても参照する。また、方向性結合器３－１１の出力ポート＃２が出力する信号は、方向性結合器１－２１の入力ポート＃１に入力された信号であり、図では同じ参照符号４１で示し、以下では信号４１としても参照する。また、方向性結合器３－１２の出力ポート＃１が出力する信号は、方向性結合器１－２２の入力ポート＃２に入力された信号であり、図では同じ参照符号４４で示し、以下では信号４４としても参照する。また、方向性結合器３－１２の出力ポート＃２が出力する信号は、方向性結合器１－２２の入力ポート＃１に入力された信号であり、図では同じ参照符号４２で示し、以下では信号４２としても参照する。
【0026】
方向性結合器３－２１の入力ポート＃１及び入力ポート＃２には、信号４３及び信号４４が入力される。信号４３及び信号４４は、方向性結合器１－１２の入力ポート＃１及び入力ポート＃２に信号光＃３及び信号光＃４を入力することにより、方向性結合器１－１２の出力ポート＃１及び出力ポート＃２から出力された信号である。したがって、上記の実施形態で説明したのと同様の理由により、方向性結合器３－２１の出力ポート＃１及び出力ポート＃２は、それぞれ、信号光＃４及び信号光＃３を出力する。方向性結合器３－２２の入力ポート＃１及び入力ポート＃２には、信号４１及び信号４２が入力される。信号４１及び信号４２は、方向性結合器１－１１の入力ポート＃１及び入力ポート＃２に信号光＃１及び信号光＃２を入力することにより、方向性結合器１－１１の出力ポート＃１及び出力ポート＃２から出力された信号である。したがって、上記の実施形態で説明したのと同様の理由により、方向性結合器３－２２の出力ポート＃１及び出力ポート＃２は、それぞれ、信号光＃２及び信号光＃１を出力する。
【0027】
第一実施形態及び第二実施形態で説明したのと同様の理由により光リンクのＦＳＯ区間で信号光が減衰し、後段の光増幅器の出力において雑音が増加しても、その影響は光受信装置の方向性結合器３－１１、３－１２、３－２１及び３－２２によって各信号光に等分される。したがって、光リンクのＦＳＯ区間における減衰が増加しても瞬断無しで通信を継続できる。
【0028】
＜上記実施形態のまとめ＞
第二実施形態では２つの光リンクにより２つの信号光を送信し、第三実施形態では４つの光リンクにより４つの信号光を送信していた。より一般的に述べると、Ｎ＝２Ｐ（Ｐは１以上の整数）個の光リンクにより最大Ｎ個の信号光を送信する構成とすることができる。なお、第二実施形態はＰ＝１の例であり、第三実施形態はＰ＝２の例である。Ｎ個の光リンクによりＮ個の信号光を伝送するため、光送信装置には、Ｍ２個の方向性結合器を含む送信処理部を設け、光受信装置には、Ｍ２個の方向性結合器を含む受信処理部を設ける。なお、Ｍ＝Ｎ／２である。
第二実施形態では２つの光リンクにより２つの信号光を送信し、第三実施形態では４つの光リンクにより４つの信号光を送信していた。より一般的に述べると、Ｎ＝２Ｐ（Ｐは１以上の整数）個の光リンクにより最大Ｎ個の信号光を送信する構成とすることができる。なお、第二実施形態はＰ＝１の例であり、第三実施形態はＰ＝２の例である。Ｎ個の光リンクによりＮ個の信号光を伝送するため、光送信装置には、Ｍ２個の方向性結合器を含む送信処理部を設け、光受信装置には、Ｍ２個の方向性結合器を含む受信処理部を設ける。なお、Ｍ＝Ｎ／２である。
【0029】
送信処理部は、第１送信処理部から第Ｍ送信処理部を有する。第ｍ送信処理部（ｍは１からＭまでの整数）はＭ個の方向性結合器（２入力２出力）を有する。第１送信処理部のＭ個の方向性結合器による（２Ｍ＝Ｎ）個の入力ポートは、送信処理部のＮ個の入力ポートを構成しＮ個の信号光を入力するために使用される。また、第Ｍ送信処理部のＭ個の方向性結合器による（２Ｍ＝Ｎ）個の出力ポートは、送信処理部のＮ個の出力ポートを構成し、各出力ポートは、Ｎ個の光リンクの内の１つに接続される。また、Ｐが２以上の場合、第ｋ送信処理部（ｋは１～Ｍ－１までの整数）のＮ個の出力ポートそれぞれは、第（ｋ＋１）送信処理部のＮ個の入力ポートの内の１つに接続される。この第ｋ送信処理部と第（ｋ＋１）送信処理部との接続は、第１送信処理部のＮ個の入力ポートのいずれに光を入力しても、当該光がＮ個に分岐されて第Ｍ送信処理部のＮ個の出力ポートの総てから出力される様に行う。
【0030】
受信処理部の構成も送信処理部と同様であり、第１受信処理部から第Ｍ受信処理部を有する。第ｍ受信処理部はＭ個の方向性結合器（２入力２出力）を有する。第１受信処理部のＭ個の方向性結合器による（２Ｍ＝Ｎ）個の入力ポートは、受信処理部のＮ個の入力ポートを構成し、各入力ポートには、光リンクを介して光送信装置から搬送されてきた送信光が入力される。また、第Ｍ受信処理部のＭ個の方向性結合器による（２Ｍ＝Ｎ）個の出力ポートは、受信処理部のＮ個の出力ポートを構成し、各出力ポートは、信号光を出力する。Ｐが２以上の場合、第ｋ受信処理部（ｋは１～Ｍ－１までの整数）のＮ個の出力ポートそれぞれは、第（ｋ＋１）受信処理部のＮ個の入力ポートの内の１つに接続される。この第ｋ受信処理部と第（ｋ＋１）受信処理部との接続は、第１受信処理部のＮ個の入力ポートのいずれに光を入力しても、当該光がＮ個に分岐されて第Ｍ受信処理部のＮ個の出力ポートの総てから出力される様に行う。
【0031】
なお、上記の様に構成した場合に送信される信号光の数は１～Ｎまでの任意の数とすることでき、常に、Ｎ個の信号光を送信する必要はない。つまり、実際に送信する信号光の数は、需要に応じて順に増加させる構成とすることができる。例えば、第一実施形態は、Ｐ＝１（つまり、Ｎ＝２）の場合おいて、送信する信号光の数を１とした例である。
【0032】
＜第四実施形態＞
第一実施形態から第三実施形態は、各光リンクに同時に入射した同じ位相の信号光の位相差が、光受信装置による受信点において２πの整数倍となる様に各光リンクが調整されていることを前提としていた。しかしながら、各信号光の位相は、様々な要因で変動し得る。このため、以下では、動的に位相を補償する構成について説明する。
第一実施形態から第三実施形態は、各光リンクに同時に入射した同じ位相の信号光の位相差が、光受信装置による受信点において２πの整数倍となる様に各光リンクが調整されていることを前提としていた。しかしながら、各信号光の位相は、様々な要因で変動し得る。このため、以下では、動的に位相を補償する構成について説明する。
【0033】
図５は、図１に示す第一実施形態の構成に位相変動を補償する構成を設けたものである。以下では、図１に示す構成との相違点を中心に説明する。光受信装置の方向性結合器３の入力ポート＃１及び入力ポート＃２には、光位相器５１及び光位相器５２を介して、送信光＃１及び送信光＃２が入力される。光位相器５１及び光位相器５２は、通過する送信光の位相をシフトさせる。なお、位相のシフト量は、制御部６によって制御される。光受信装置の方向性結合器３の出力ポート＃１は、制御部６に接続される。制御部６は、方向性結合器３の出力ポート＃１から入力される光のレベルに基づき光位相器５１及び光位相器５２での位相シフト量を決定して光位相器５１及び光位相器５２に設定する。なお、上述した様に、光送信装置の方向性結合器１の入力ポート＃２は光が入力されないため、理想的には方向性結合器３の出力ポート＃１から出力される光のレベルは０である。
【0034】
制御部６は、入力される光のレベルが最小となる様に光位相器５１及び光位相器５２が与える位相シフト量を調整する。なお、制御部６は、光位相器５１が与える位相シフト量を増加させる場合（位相をより遅らせる場合）、光位相器５２が与える位相シフト量が減少する様に、光位相器５１及び５２の位相シフト量を調整する。同様に、制御部６は、光位相器５１が与える位相シフト量を減少させる場合、光位相器５２が与える位相シフト量が増加する様に、光位相器５１及び５２の位相シフト量を調整する。
【0035】
上記の通り、方向性結合器３の出力ポート＃１から出力される光のレベルが最小、理想的には０となる様に光位相器５１及び光位相器５２での位相シフト量を調整することで、各送信光の位相が様々な要因で変動しても、位相の変動を補償し、方向性結合器３が出力する信号光＃１のレベルが小さくなることを抑えることができる。なお、本実施形態では、光リンク９１及び光リンク９２それぞれに対応させて２つの光位相器５１及び光位相器５２を設けたが、光位相器５１及び５２の内の１つのみを設ける構成であっても良い。
【0036】
＜第五実施形態＞
図６は、図２に示す第二実施形態の構成に位相変動を補償する構成を設けたものである。以下では、図２に示す構成及び図５に示す構成との相違点を中心に説明する。第四実施形態（図５）では、光送信装置の方向性結合器１の入力ポート＃２に光が入力されないことを利用していた。しかしながら、本実施形態では、光送信装置の方向性結合器１の入力ポート＃２には信号光＃２が入力される。
図６は、図２に示す第二実施形態の構成に位相変動を補償する構成を設けたものである。以下では、図２に示す構成及び図５に示す構成との相違点を中心に説明する。第四実施形態（図５）では、光送信装置の方向性結合器１の入力ポート＃２に光が入力されないことを利用していた。しかしながら、本実施形態では、光送信装置の方向性結合器１の入力ポート＃２には信号光＃２が入力される。
【0037】
このため、光送信装置にカップラ７を設ける。カップラ７は、信号光＃１と監視光と合波して方向性結合器１の入力ポート＃１に入力する。監視光は、例えば、周波数ｆｓの連続光である。なお、周波数ｆｓは、信号光＃１及び信号光＃２の帯域外の周波数である。光受信装置において監視光は、信号光＃１と同様に方向性結合器３の出力ポート＃２から出力される。フィルタ９は、方向性結合器３の出力ポート＃２から出力される監視光を除去し、信号光＃１のみを通過させるために設けられる。
【0038】
また、方向性結合器３の出力ポート＃１には、周波数分離部８が接続される。周波数分離部８は、信号光＃２の帯域と監視光の周波数ｆｓを含む帯域とを分離して出力する。監視光の周波数ｆｓを含む帯域の光を出力する周波数分離部８のポートは制御部６に接続される。位相状態が理想的である場合、監視光は方向性結合器３の出力ポート＃２のみから出力され、方向性結合器３の出力ポート＃１からは出力されない。したがって、第四実施形態と同様に、制御部６は、方向性結合器３の出力ポート＃１から出力される監視光のレベルが最小となる様に、光位相器５１及び５２の位相シフト量を調整する。
【0039】
以上の構成により、各送信光の位相が様々な要因で変動しても、位相変動を補償し、方向性結合器３が出力する信号光のレベルが小さくなることを抑えることができる。なお、本実施形態では、方向性結合器３の出力ポート＃１に周波数分離部８を接続し、方向性結合器３の出力ポート＃２にフィルタ９を接続し、制御部６は、方向性結合器３の出力ポート＃１から出力される監視光のレベルを最小とする様に光位相器を制御していた。しかしながら、方向性結合器３の出力ポート＃１にフィルタ９を接続し、方向性結合器３の出力ポート＃２に周波数分離部８を接続し、方向性結合器３の出力ポート＃２から出力される監視光のレベルを最大とする様に光位相器を制御する構成であっても良い。
【0040】
＜第六実施形態＞
図７及び図８は、図３及び図４に示す第三実施形態の構成に位相変動を補償する構成を設けたものである。以下では、図３及び図４に示す構成及び第五実施形態（図６）に示す構成との相違点を中心に説明する。
図７及び図８は、図３及び図４に示す第三実施形態の構成に位相変動を補償する構成を設けたものである。以下では、図３及び図４に示す構成及び第五実施形態（図６）に示す構成との相違点を中心に説明する。
【0041】
本実施形態では、光リンクの数４より１つだけ少ない３つの監視光＃１～監視光＃３を使用する。なお、監視光＃１～監視光＃３は、例えば、周波数ｆｓ１～周波数ｆｓ３の連続光である。周波数ｆｓ１～ｆｓ３は互いに異なり、かつ、信号光＃１～信号光＃４の帯域外の周波数である。
【0042】
図７に示す様に、送信側において、方向性結合器１－１１の出力ポート＃１と方向性結合器１－２１の入力ポート＃１とを接続する光導波路にはカップラ７が設けられ監視光＃１が入力される。また、方向性結合器１－１２の出力ポート＃２と方向性結合器１－２２の入力ポート＃２とを接続する光導波路にはカップラ７が設けられ監視光＃２が入力される。さらに、監視光＃３は、カップラ７１で２分岐され、方向性結合器１－１１の出力ポート＃２と方向性結合器１－２２の入力ポート＃１とを接続する光導波路に設けられたカップラ７と、方向性結合器１－１２の出力ポート＃１と方向性結合器１－２１の入力ポート＃２とを接続する光導波路に設けられた光カップラ７に入力される。
【0043】
監視光＃１は、信号４１と合波されているため、位相状態が理想的である場合、受信側において、監視光＃１は、方向性結合器３－１１の出力ポート＃２から出力され、出力ポート＃１からは出力されない。このため、方向性結合器３－１１の出力ポート＃２と方向性結合器３－２２の入力ポート＃１とを接続する光導波路に周波数分離部８を設け、監視光＃１を制御部６に入力する。同様に、監視光＃２は、信号４４と合波されているため、位相状態が理想的である場合、受信側において、監視光＃２は、方向性結合器３－１２の出力ポート＃１から出力され、出力ポート＃２からは出力されない。このため、方向性結合器３－１２の出力ポート＃１と方向性結合器３－１２の入力ポート＃２とを接続する光導波路に周波数分離部８を設け、監視光＃２を制御部６に入力する。
【0044】
制御部６は、方向性結合器３－１１の出力ポート＃２から出力される監視光＃１のレベルが最大となる様に光位相器５１及び光位相器５２を調整すると共に、方向性結合器３－１２の出力ポート＃１から出力される監視光＃２のレベルが最大となる様に光位相器５３及び光位相器５４を調整する。方向性結合器３－１１の出力ポート＃２から出力される監視光＃１のレベルが最大となる様に光位相器５１及び光位相器５２を調整することで送信光＃１と送信光＃２の位相差が補償される。また、方向性結合器３－１２の出力ポート＃１から出力される監視光＃２のレベルが最大となる様に光位相器５３及び光位相器５４を調整することで送信光＃３と送信光＃４の位相差が補償される。
【0045】
また、監視光＃３は、信号４２及び信号４３それぞれと合波される。したがって、位相状態が理想的である場合、受信側において、監視光＃３は、方向性結合器３－１１の出力ポート＃１と、方向性結合器３－１２の出力ポート＃２から出力される。上記の通り、監視光＃１及び監視光＃２に基づく光位相器の制御により、送信光＃１と送信光＃２の位相差は補償され、かつ、送信光＃３と送信光＃４の位相差は補償されている。しかしながら、送信光＃１及び送信光＃２の第１グループと、送信光＃３及び送信光＃４の第２グループとの間の位相差は補償されていない。このため、図８に示す様に、方向性結合器３－１１の出力ポート＃１と方向性結合器３－１２の入力ポート＃１とを接続する光導波路と、方向性結合器３－１２の出力ポート＃２と方向性結合器３－２２の出力ポート＃２とを接続する光導波路それぞれに周波数分離部８を設けて、それぞれから監視光＃３を取り出す。取り出された２つの監視光＃３は、カップラ７で合波されて制御部６に入力される。送信光＃１及び送信光＃２の第１グループと、送信光＃３及び送信光＃４の第２グループとの間の位相状態が理想的であると、２つの監視光＃３の位相は同相であり、カップラ７が出力する監視光＃３のレベルが最大となる。一方、第１グループと２グループとの間の位相状態が理想的ではないと、２つの監視光＃３の位相差により、カップラ７が出力する監視光＃３のレベルは減少する。
【0046】
したがって、制御部６は、入力される監視光＃３のレベルが最大となる様に光位相器５１～光位相器５４を制御する。この際、制御部６は、監視光＃１による調整を維持するため、光位相器５１及び光位相器５２が与える位相シフト量の差が変化しない様に光位相器５１及び光位相器５２を制御する。同様に、制御部６は、監視光＃２による調整を維持するため、光位相器５３及び光位相器５４が与える位相シフト量の差が変化しない様に光位相器５３及び光位相器５４を制御する。より詳しく述べると、監視光＃１のレベルに基づく光位相器５１及び光位相器５２の調整が終了した際に、光位相器５１及び光位相器５２が与える位相のシフト量が第１シフト量及び第２シフト量であり、監視光＃２のレベルに基づく光位相器５３及び光位相器５４の調整が終了した際に、光位相器５３及び光位相器５４が与える位相のシフト量が第３シフト量及び第４シフト量であるものとする。この場合、制御部６は、第１シフト量と第２シフト量との差を変化させず、かつ、第３シフト量と第４シフト量との差を変化させないとの条件の下、制御部６に入力される周波数ｆｓ３の光のレベルが最大となる様に光位相器５１～光位相器５４でのシフト量を調整する。この様に、光位相器５１～光位相器５４を制御することで、第１グループと第２グループとの位相差を補償して理想的な位相状態に近づけることができる。
【0047】
なお、本実施形態では方向性結合器３－１１の出力ポート＃２から出力される監視光＃１が最大となる様に光位相器５１及び５２を調整し、方向性結合器３－１２の出力ポート＃１から出力される監視光＃２が最大となる様に光位相器５３及び５４を調整していた。しかしながら、方向性結合器３－１１の出力ポート＃１から出力される監視光＃１が最小となる様に光位相器５１及び５２を調整し、方向性結合器３－１２の出力ポート＃２から出力される監視光＃２が最小となる様に光位相器５３及び５４を調整する構成であっても良い。この場合、方向性結合器３－１１の出力ポート＃１に接続される周波数分離部８は、信号４３と、周波数ｆｓ１の信号と、周波数ｆｓ３の信号を分離し、方向性結合器３－１２の出力ポート＃２に接続される周波数分離部８は、信号４３と、周波数ｆｓ２の信号と、周波数ｆｓ３の信号を分離する。また、この場合、方向性結合器３－１１の出力ポート＃２と方向性結合器３－１２の出力ポート＃１に接続する周波数分離部８を設ける必要はない。
【0048】
なお、一般的に、Ｎ＝２Ｐ（Ｐは１以上の整数）個の光リンクにより最大Ｎ個の信号光を送信する構成においては、（Ｎ－１）個の監視光を使用することでＮ個の送信光の位相を動的に制御することができる。
【0049】
上記各実施形態において、光通信システムは、複数の光リンクそれぞれが１つ以上のＦＳＯ区間を含むものとしていたが、複数の光リンクの内の少なくとも１つの光リンクが１つ以上のＦＳＯ区間を含むものであっても良い。さらには、複数の光リンクそれぞれがＦＳＯ区間を含まない光通信システムであっても良い。また、上記各実施形態において光受信装置が光増幅器を有するものとしたが、光増幅器は光受信装置の外部装置であっても良い。さらに、第四実施形態から第六実施形態において、光位相器及び制御部を光受信装置の構成要素としたが、光位相器及び制御部は、光受信装置の外部装置であっても良い。また、各信号光の帯域は、完全に重複するものであっても、部分的に重複するものであっても、重複しないものであっても良い。
【0050】
以上の構成により、光通信システムの信頼性を向上させることができる。したがって、国連が主導する持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の目標９「レジリエントなインフラを整備し、持続可能な産業化を推進するとともに、イノベーションの拡大を図る」に貢献することが可能となる。
【符号の説明】
【0051】
１－１１、１－１２、１－２１、１－２２、３－１１、３－１２、３－２１、３－２２：方向性結合器、９１～９４：光リンク
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】