JP2827619B2 - 光中継伝送方式および方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光信号のまま中継伝送
を行う光中継伝送方式とそれに用いる光中継回路に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、光中継伝送を行う場合、ケイ・ナ
カガワ（Ｋ．Ｎａｋａｇａｗａ）他による「トランク
アンド ディストリビューション ネットワークアプリ
ケーション オブ エルビウム・ドプート ファイバー
アンプリファイヤ（Ｔｒｕｎｋ ａｎｄ ｄｉｓｔｒ
ｉｂｕｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ ａｐｐｌｉｃａｔｉ
ｏｎ ｏｆ Ｅｒｂｉｕｍ−ｄｏｐｅｄ ｆｉｂｅｒ
ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）」と題する１９９１年の２月に発
行されたＩＥＥＥのジャーナル・オブ・ライトウエーブ
・テクノロジー（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｌｉｇｈｔｗ
ａｖｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）誌の第９巻、第２号の
第１９８頁から第２０８頁に記載の論文にあるように、
各中継区間が分散限界の場合は各中継区間毎に３Ｒ（等
化増幅（ｒｅｓｈａｐｉｎｇ）、リタイミング（ｒｅｔ
ｉｍｉｎｇ）、識別再生（ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｎ
ｇ））を行う再生中継を、また、各中継区間が損失限界
の場合は分散限界、或いは、光増幅器雑音の蓄積による
雑音限界の手前まで光増幅器による波長一括増幅１Ｒ
（等化増幅（ｒｅｓｈａｐｉｎｇ））中継を数中継段行
った後、３Ｒ再生中継を行うのが一般的であり、Ｎ波
（Ｎは正の整数）の波長多重信号の光中継伝送を行う場
合も各中継地点で分波した後、各波長毎に上記のいずれ
かの中継を行い、再び各波長を多重して光伝送路に送出
するという光中継伝送が行われていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のように
各光中継器でＮ波の各波長毎に分波して、各々の波長毎
に３Ｒの再生中継を行う光中継伝送方式では、光中継器
毎にＮ波の送信用光源が必要であり、しかも、各光中継
器の出入口や受信端の光多重回路や光分波回路の各チャ
ンネルの波長に一致させる必要があるため、極めて高い
精度でそれぞれのチャンネルの波長に合致する送信用光
源を選択する必要があり、かつ、それらの波長の温度変
化や経時変化に対しても極めて高い安定度が求められる
と言う問題があった。また、その様な制御を行うには当
然制御回路が必要であり、それを含む光中継器の大きさ
は高精度な波長制御を必要としない従来の単一波長の光
中継器に比べて、単に波長数倍（Ｎ倍）になるにとどま
らず、更に大きな光中継器となってしまうと言う問題も
あった。

【０００４】一方、各光中継器で再生中継を行なわず
に、各波長の光信号の光パワーレベルのみを光増幅器で
一括して増幅する１Ｒ中継伝送も行われているが、この
光中継伝送では最大伝送距離が分散限界で制限され、十
分な伝送距離が得られないと言う問題があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の光送信
装置の各々が異なる波長の光源を有し、異なる波長毎に
伝送する光伝送路での波長分散特性に対応する位相偏移
を与える分散予等化を施し、前記複数の光送信装置から
の送信信号光が第１の光多重回路で多重されて光伝送路
に送出され、受信端に至る光伝送路の途中の少なくとも
１カ所以上で光伝送路に送出された光多重信号を光分波
回路で前記複数の光送信装置の各光波長に対応する複数
の波長の光信号に分波し、それぞれの波長の光信号に対
して光増幅及び後段の光伝送路の波長分散特性に対応す
る位相偏移を与える分散予等化が行われたのち第２の光
多重回路で多重されて再び光伝送路に送出される光中継
回路を経由して受信端まで伝送され、受信端で再度各光
波長に対応する複数の波長の光信号に分波され、各波長
毎に光受信装置で光信号が受信されることを特徴とす
る。

【０００６】

【作用】本発明によれば、波長の絶対値を高精度に選別
し、しかも高精度の波長制御を施した波長の異なる複数
の送信光源は送信端にさえあればあとは受信端に至る迄
その様な光源を必要としない。即ち、途中の光中継器で
は分散予等化を行い、かつ、光増幅器により光のままで
信号を増幅するので、一旦電気信号に変換すること無
く、多段中継での長距離中継伝送が可能である。そのた
め、複雑かつ高精度な波長制御は送信端で一元的に管理
が可能であり、また、送信光源の劣化などにより送信波
長がずれてしまった場合には送信端の光源だけを取り替
えるだけでよい。また、従来のように各光中継器で再生
中継を行う光中継伝送方式の場合には、各波長毎の複数
の送信光源が各光中継器毎に必要であり、送信光源の障
害などに対処するにもかなりの困難さを伴ったが、本発
明の光中継伝送方式では送信光源は送信端だけにあれば
良いことから、複数のそれも数十から数百に及ぶ送信光
源が必要であっても、予備系光源を備えることが容易に
できたり、あるいは、送信光源を修理する場合でも短期
間で送信光源に直接アクセスすることが可能であったり
すること等によって、異なる波長の複数の送信光源の不
測の事態にも容易に対処することが可能である。

【０００７】

【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。

【０００８】図１は本発明の請求項１の実施例の構成
図、図２、図３、図４は請求項１の実施例の構成の一部
を詳細に示す詳細構成図である。

【０００９】図１において各光送信装置１０１〜１０４
からそれぞれ出力された波長λ１から波長λ４の送信信
号光は光多重回路１０５で波長多重されて、零分散波長
が１．５５μｍの光ファイバからなる光伝送路１０６に
送出される。ここで各波長はλ１＝１．５５５、λ２＝
１．５６０、λ３＝１．５６５、λ４＝１．５７０であ
り、各波長の光伝送路１０６への送信信号光出力はいず
れも＋３ｄＢｍである。

【００１０】ここで、光送信装置１０１〜１０４の構成
について、光送信装置１０４を例にとって図２を用いて
説明する。光送信装置１０１〜１０３については送信光
源の波長と分散等化回路で与える分散等化量が異なるの
みで、あとは全く同様である。

【００１１】さて、図２において、送信光源である分布
帰還型半導体レーザ２０１から出力された波長λ４のＤ
Ｃ光は、変調信号入力端子２０２及びクロック入力端子
２０３にそれぞれ入力された１０Ｇｂ／ｓのＲＺ（リタ
ーン・トゥ・ゼロ：Ｒｅｔｕｒｎ−ｔｏ−ｚｅｒｏ）変
調のデータ信号、および、クロック信号にしたがって光
外部変調器駆動回路２０４で駆動された光外部変調器２
０５でデータ信号に対応した光強度変調が加えられる。
さらに、その後段に接続された分散予等化回路２０６で
いわゆるプリチャープをかけて波長分散に対する予等化
を行う。分散予等化を施した光信号は光増幅器２０７で
＋６ｄＢｍまで光増幅されて図１の光多重回路１０５に
送出される。ここで、光多重回路１０５の挿入損失は約
４ｄＢであることから、上述のように、各波長の光信号
の光伝送路１０６への光送出パワーレベルは＋２ｄＢｍ
となる。

【００１２】ここで、分散予等化回路２０６について更
に説明する。図３は分散予等化回路２０６の構成図であ
る。分散予等化回路２０６に入力したλ４の光信号は光
分岐器３０１を通って大半（約９９％）が光位相変調器
３０２に入力されるが、その一部（約１％）は光分岐器
３０１で分岐され、受光回路３０３で光信号から電気信
号に変換される。クロック抽出回路３０４では受光回路
３０３から出力される１０Ｇｂ／ｓの電気信号から１０
ＧＨｚのクロック信号を抽出して出力する。ここで、ク
ロック抽出回路の構成についてはピー・アール・トリス
チタ（Ｐ．Ｒ．Ｔｒｉｓｃｈｉｔｔａ）他による「ジッ
タ・イン・デジタル・トランスミッション・システム
（Ｊｉｔｔｅｒ ｉｎ ｄｉｇｉｔａｌ ｔｒａｎｓｍ
ｉｓｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍ）」と題するアーテク・ハウ
ス（Ａｒｔｅｃｈ Ｈｏｕｓｅ）から出版された１９８
９年刊の本に記載の論文に詳しい。さて、位相変調器駆
動回路３０６ではクロック信号を所定の電圧に増幅する
と共に、その位相が所定の位相になるように位相検出回
路３０５からの信号を元に調整を行って光位相変調器３
０２へ駆動信号を出力する。ここでは半波長電圧が約１
０Ｖの位相変調器を用いているので、ピーク−ピーク値
で約π／６［ｒｅｄ］の位相偏移を与えるため、ピーク
−ピーク値が約２．０Ｖの正弦波状駆動信号を出力して
いる。この駆動信号により光位相変調器３０２に入力し
た光信号はピーク−ピーク値で約π／６［ｒｅｄ］の位
相変移を受け、その結果、１０Ｇｂ／ｓ光信号のキャリ
ヤ周波数が変調され、光パルスの前端でキャリヤ中心周
波数から低い方に偏移し、光パルスの後端でキャリヤ中
心周波数から高い方に偏移する。ここで光信号に与えた
位相変調は約７２０ｐｓ／ｎｍの波長分散に対応するも
のであり、波長１．５７μｍでの平均波長分散値を約３
ｐｓ／ｎｍ・ｋｍとして、約２４０ｋｍの予等化伝送を
行っている。なお、波長λ１、λ２、λ３に対する光位
相変調器での位相偏移量はそれぞれπ／２４、π／１
２、π／８であり、それぞれの波長で約２４０ｋｍの波
長分散に対する分散予等化を与える。

【００１３】さて、再び図１に戻って、光伝送路１０６
に送出されたλ１〜λ４の各光信号は８０ｋｍ毎に設置
された光増幅器１０７，１０８で光増幅されながら２４
０ｋｍ伝送され、分散予等化および光増幅を行う分散予
等化光中継器１１０に入力する。ここで光伝送路である
光ファイバの伝送損失は各波長とも約０．２５ｄＢ／ｋ
ｍであり、光増幅器１０７，１０８への各波長の光信号
の入力レベルは−１８ｄＢｍ、光増幅器の各波長の光信
号に対する利得は２０ｄＢ、光増幅器からの各波長の光
信号の出力レベルは＋２ｄＢｍである。したがって、分
散予等化光中継器１１０への各波長の光信号の入力レベ
ルは−１８ｄＢｍである。この分散予等化光中継器では
各波長の光信号に対して分散予等化を行うと共に、各波
長の光信号レベルを＋２ｄＢｍまで光増幅して再び光伝
送路１０６に送出する。この分散予等化中継器の構成と
機能について図４を用いて説明する。

【００１４】図４は分散予等化光中継器の構成を示す構
成図である。光伝送路１０６を伝送されてきた各波長の
光信号は各光信号パワーレベルが−１８ｄＢｍで光増幅
器４０１に入力し、それぞれ１０ｄＢの利得を得て、各
波長とも−８ｄＢｍの光パワーレベルで出力される。波
長多重されている光信号は波長分波回路４０２で分波さ
れて、λ１からλ４の各波長はそれぞれ第１から第４の
分散予等化回路４０３〜４０６に入力する。これらの分
散予等化回路は光送信装置と同様に図３の回路で構成さ
れている。分散予等化された各波長の光信号は各波長の
光伝送装置１０１〜１０４にて伝送距離２４０ｋｍに対
して各波長に応じた分散予等化が施されているので、各
分散予等化回路４０３〜４０６へは光送信装置１０１〜
１０４（図１）の出力波形をほぼ再現して入力する。こ
れらの光入力信号に対して、各波長毎に光送信装置の分
散予等化回路と同様の分散予等化を与える。この分散予
等化を行った後、分散予等化回路の挿入損失と後段の光
多重回路の挿入損失を補償するため各波長毎に光位相変
調器の後に接続した第１から第４の光増幅器４０７〜４
１０で光増幅を行い、２２ｄＢの利得を与える。分散予
等化及び光増幅された各波長の光信号は光多重回路４１
１で波長多重されて光伝送路１０６に再び送出される。
ここで、波長分波回路４０２の損失が４ｄＢ、分散予等
化回路４０３〜４０６の損失が４ｄＢ、光多重回路４１
１の損失が４ｄＢであるので、光多重回路４１１から光
伝送路１０６への出力レベルは＋２ｄＢｍである。

【００１５】分散予等化光中継器１１０から各波長の光
受信装置１１４〜１１７の前段の波長分波回路１１３ま
での光伝送は、光伝送路１０６への光送出パワーレベ
ル、伝送距離、光伝送路となる光ファイバの特性、伝送
路途中に設けた２台の光増幅器の利得、光受光パワーレ
ベルなどの伝送条件が光送信装置１０１〜１０４の後段
の光多重回路１０５の出力端から分散予等化光中継器１
１０までの光伝送におけるそれらの伝送条件とほぼ同じ
に設定してあるので、光送信装置１０１〜１０４から分
散予等化光中継器１１０までとほぼ同様の伝送特性が得
られて、各波長の光受信装置１１４〜１１７の前段の波
長分波回路１１３へ入力する各波長の光信号レベルが−
１８ｄＢｍ、光受信装置への光信号レベルが−２２ｄＢ
ｍ（つまり、波長分波回路１１３の挿入損失は４ｄＢ）
で、かつ、受信波形もほぼ送信波形をほぼ再現して各波
長の光信号が光受信装置１１４〜１１７で受信される。
なお、光受信装置の最小受信感度は約−２７ｄＢｍであ
り、約５ｄＢのマージンがある。

【００１６】以上、本発明の実施例について説明した。
本実施例においては波長数を４としたがこれに限定され
ない。また、分散予等化を行う分散予等化光中継器の段
数を１段としたが、多段接続が可能なことは明かであ
る。ＮＲＺ変調信号に対しても同様の分散予等化光中継
伝送が可能である。また、各光送信装置の分散予等化回
路にクロック抽出回路を含む構成としたが、データ信号
と共に供給されるクロック信号を直接用いても良い。こ
のときはクロック抽出回路を省略する事が出来る。さら
に、受信端に最も近い光増幅器と受信端との間の距離を
８０ｋｍとしたが、光受信装置内に光前置増幅器として
の光増幅器を用いれば最小受信感度を更に１０ｄＢ以上
向上させることが可能であることから、この区間につい
ては１２０ｋｍとすることも可能である。但し、光中継
器での分散予等化を２４０ｋｍに対する分散量ではなく
２８０ｋｍに対する分散量に対応した分散予等化を行う
ことになる。また、光源の波長を１．５５μｍ帯とした
が、これに限定されず、例えば波長１．３μｍ帯でも良
い。また、波長帯域を零分散波長よりも長波長帯側とし
たがこれに限定されない。但し、零分散波長の長波長側
と短波長側とではチャーピングをかける方向（位相変化
の符号）が逆になる。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、波長の絶対値を高精度
に選別し、しかも高精度の波長制御を施した波長の異な
る複数の送信光源は送信端にさえあればあとは受信端に
至る迄その様な光源を必要としないため、複雑かつ高精
度な波長制御を必要とする送信光源の送信端で一元的に
管理が可能である。また、そのため、高い波長精度を要
求される極めて多数の異なる波長の光源を各光中継器に
用いた場合には障害等が発生する確率が単一波長伝送の
場合に比べて高くならざるを得ないが、本発明の光中継
伝送方式ではその保守管理も容易に行うことが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の実施例の構成図

【図２】図１に示す光送信装置の詳細構成図

【図３】図２および図４に示す分散予等化回路の詳細構
成図

【図４】図１に示す分散予等化光中継器の詳細構成図

【符号の説明】

１０１〜１０４ 光送信装置（光源波長λ１〜λ４） １０５ 光多重回路 １０６ 光伝送路 １０７、１０８ 光増幅器 １１０ 分散予等化光中継器 １１１、１１２ 光増幅器 １１３ 波長分波回路 １１４〜１１７ 光受信装置（受信波長λ１〜λ４） ２０１ 送信光源（波長λ４） ２０２ 変調信号入力端子 ２０３ クロック端子 ２０４ 光外部変調器駆動回路 ２０５ 光外部変調器 ２０６ 分散予等化回路 ２０７ 光増幅器 ３０１ 光分岐器 ３０２ 光位相変調器 ３０３ 受光回路 ３０４ クロック抽出回路 ３０５ 位相検出回路 ３０６ 位相変調器駆動回路 ３０７ａ、３０７ｂ、３０７ｃ 光ファイバ ４０１ 光増幅器 ４０２ 波長分波回路 ４０３〜４０６ 分散予等化回路（分散予等化波長λ１
〜λ４） ４０７〜４１０ 光増幅器 ４１１ 光多重回路

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 異なる波長の光源を備えた複数の光送信
   装置と、 それぞれの光送信装置から出力される異なる波長の光信
   号を光多重して光伝送路に出力する光多重回路と、 この光多重回路で多重された光多重信号を伝送する光伝
   送路と、 光伝送路に１カ所以上設けられ光多重信号を光増幅する
   光増幅中継回路と、 受信端に設けられ受信した光信号をそれぞれの波長の信
   号光に分波する光分波回路と、 この分波されたそれぞれの波長の信号光を受信する複数
   の光受信装置とを備えた光伝送方式において、 前記光送信装置は、異なる波長ごとに前記光伝送路の波
   長分散特性に対応する位相偏移を与える予等化を施す分
   散予等化回路を備え、 前記光伝送路で伝送される光多重信号をそれぞれの波長
   の光信号に分波する光分波回路と、この光分波回路の出
   力するそれぞれの波長の光信号に対して後段の光伝送路
   の波長分散特性に対応する位相偏移を与える分散予等化
   回路と、分散予等化された光信号を多重化して光伝送路
   に送出する第２の光多重回路とを含む分散予等化光中継
   器が光伝送路の途中に少なくとも１カ所以上設けられた
   ことを特徴とする光中継伝送方式。
2. 【請求項２】 複数の光送信装置の各々が異なる波長の
   光源を有し、異なる波長毎に伝送する光伝送路での波長
   分散特性に対応する位相偏移を与える分散予等化を施
   し、前記複数の光送信装置からの送信信号光が第１の光
   多重回路で多重されて光伝送路に送出され、受信端に至
   る光伝送路の途中の少なくとも１カ所以上で光伝送路に
   送出された光多重信号を光分波回路で前記複数の光送信
   装置の各光波長に対応する複数の波長の光信号に分波
   し、それぞれの波長の光信号に対して光増幅及び後段の
   光伝送路の波長分散特性に対応する位相偏移を与える分
   散予等化が行われたのち第２の光多重回路で多重されて
   再び光伝送路に送出される光中継回路を経由して受信端
   まで伝送され、受信端で再度各光波長に対応する複数の
   波長の光信号に分波され、各波長毎に光受信装置で光信
   号が受信されることを特徴とする光中継伝送方法。