JP3708503B2

JP3708503B2 - High-accuracy chromatic dispersion measuring method and automatic dispersion compensating optical link system using the same

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Publication number: JP3708503B2
Application number: JP2002190911A
Authority: JP
Inventors: 章平野; 宮本　　裕; 将人富沢; 昭一郎桑原; 浩高橋; 靖之井上
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2001-06-29
Filing date: 2002-06-28
Publication date: 2005-10-19
Anticipated expiration: 2022-06-28
Also published as: JP2004064097A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ等の波長分散をもつ光伝送路を用いた光リンクシステムにおいて、その光伝送路の波長分散値を高精度に測定し、その補償量を算出する高精度波長分散測定方法に関する。
【０００２】
さらに、この方法によって算出された補償量に基づいて分散補償器を制御することにより、光伝送路の波長分散さらには偏波モード分散を自動的に補償する自動分散補償型光リンクシステムに関する。
【０００３】
【従来の技術】
高速チャネルを用いた光リンクシステムでは、光伝送路を構成する光ファイバ等がもつ波長分散、あるいは分散スロープ等の高次分散により波形劣化が生じ、それに起因する伝送品質の劣化が問題となっている。これは、光ファイバの波長分散やその高次分散等が、光信号の帯域幅に作用することによりその光パルス波形が崩れ、隣接する光パルスからの干渉を受けることにより発生する。また、光ファイバ等の波長分散は環境温度によっても変動するので、伝送品質の安定性に影響が出る。さらに、ある伝送区間に断線等の故障が発生したときに、ルート切り替えによる波長分散の変化によっても同様の問題が発生する。
【０００４】
これらの問題を解決するために、種々の波長分散測定方法および分散補償技術と組み合わせた自動分散補償型光リンクシステムが提案されている。その一つに、受信した光信号から抽出した光クロック信号の強度をモニタし、それが最小または最大になるように波長分散値を制御するものがある。
【０００５】
図２８は、光時分割多重（ＯＴＤＭ）により生成した40Ｇbit/s ＲＺ信号と、通常のデューティー比50％のＲＺ信号における光クロック信号強度と波長分散値の関係を示す（参考文献：G.Ishikawa and H.Ooi,"Demonstration of automatic dispersion equalization in 40Gbit/s OTDM transmission", Technical Digest of European Conference on Optical Communication, pp.519-520, 1998)。
【０００６】
図２８(a) に示すＯＴＤＭにより生成した40Ｇbit/s ＲＺ信号における光クロック信号強度には、アイ開口が最大となるポイントで極小値をとる特徴があるので、光クロック信号強度が極小値をとるように波長分散値を制御する。一方、図２８(b) に示すデューティー比50％のＲＺ信号の場合には、光クロック信号強度が最大値を示すように波長分散値を制御する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来方法は、光クロック信号強度とアイ開口の単純な相関を仮定し、光クロック信号強度がＯＴＤＭ信号では極小値、ＲＺ信号では最大になるときに光信号が受ける波長分散量が０になり、アイ開口が最大になる特徴を利用している。
【０００８】
しかし、これは光ファイバへの入射光パワーが十分に小さく、非線形光学効果による位相変調が無視できる領域において成り立つものである。一方、実際の伝送システムでは、このような領域に限って伝送されることはほとんどなく、自己位相変調効果や波長多重では相互位相変調や四光波混合等の非線形光学効果の影響が無視できない。すなわち、光ファイバ等の伝送媒体では、それ自体がもつ光非線形性により自己位相変調が起こり、これと波長分散との相互作用により、必ずしも零分散が最適分散値になるとは限らない。そのような領域では、クロック信号強度の極小（最大）およびアイ開口が最大になるポイントと波長分散が零になるポイントの一致は保証されない。すなわち、従来技術では十分な波長分散補償による伝送品質劣化の抑圧を達成することが困難であった。
【０００９】
また、ＯＴＤＭ信号とＲＺ信号では、上記のように光クロック信号強度が極小値と最大値でそれぞれ最適分散値となるので、符号形式に応じて制御の方法が大きく異なることになる。さらに、ＯＴＤＭ信号は、アイ開口が最大となるポイントで光クロック信号強度が極小値をとるものの、その近傍には２つの極大点が存在する。このため、これを自動的に極小値に制御することは非常に困難になっている。さらに、そのダイナミックレンジは、最大で0.8 、最小で0.4 とわずか３ｄＢしかない。したがって、ＳＮ比の観点からも安定した制御が困難になっている。
【００１０】
さらに、従来技術では波長分散に応じた光クロック信号強度をモニタする際に、波長分散が正にずれても負にずれても同様に光クロック信号強度が変化し、波長分散値のズレの方向が不明である。したがって、その方向を判別するには、故意に波長分散値をずらしてアイ開口劣化を発生させる必要がある。すなわち、アイ開口劣化による伝送品質の劣化が避けられないので、インサービスでの実施は困難である。
【００１１】
本発明は、インサービス状態で主信号に瞬断等の影響を与えることなく、光伝送路の波長分散値を高精度に測定し、それを補償するための波長分散補償量を算出することができる高精度波長分散測定方法を提供することを目的とする。
【００１２】
さらに本発明は、この高精度波長分散測定方法と分散補償器を組み合わせ、算出された波長分散補償量に基づいて分散補償器を制御することにより光伝送路の波長分散やそのゆらぎを自動的に補償し、光リンクシステムの安定性および信頼性を向上を図ることができる自動分散補償型光リンクシステムを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の高精度波長分散測定方法は、単一の連続光源とキャリア抑圧手段と２値ＮＲＺ符号またはパーシャルレスポンス符号を用いて生成されたキャリア抑圧ＲＺ符号化光信号、あるいは単一の連続光源とキャリア抑圧手段とクロック信号を用いて生成されたキャリア抑圧クロック信号を光伝送路に送信し、光伝送路を伝送されたキャリア抑圧ＲＺ符号化光信号またはキャリア抑圧クロック信号の２つの帯域をそれぞれ帯域分割して受信し、その各帯域における２値ＮＲＺ符号成分またはパーシャルレスポンス符号成分またはクロック信号からそれぞれベースバンドの位相情報を抽出してその相対位相差を検出し、その相対位相差から光伝送路の波長分散値を算出する。
【００１４】
請求項２に記載の高精度波長分散測定方法は、光伝送路を伝送されたキャリア抑圧ＲＺ符号化光信号またはキャリア抑圧クロック信号の２つの帯域の両方と一方をそれぞれ帯域分割して受信し、その各帯域における２値ＲＺまたはＮＲＺ符号成分またはパーシャルレスポンス符号成分またはクロック信号からそれぞれベースバンドの位相情報を抽出してその相対位相差を検出し、その相対位相差から光伝送路の波長分散値を算出する。
【００１５】
請求項３に記載の高精度波長分散測定方法は、光伝送路を伝送されたキャリア抑圧ＲＺ符号化光信号またはキャリア抑圧クロック信号の２つの帯域の一方を受信し、その帯域における２値ＮＲＺ符号成分またはパーシャルレスポンス符号成分またはクロック信号のベースバンドの位相情報を抽出し、予め基準分散値において測定された位相状態との相対位相差を検出し、その相対位相差から光伝送路の波長分散値を算出する。
【００１６】
請求項４に記載の高精度波長分散測定方法は、光伝送路を伝送されたキャリア抑圧ＲＺ符号化光信号またはキャリア抑圧クロック信号の２つの帯域の両方と一方を分割帯域を切り替えて順次受信し、その各帯域における２値ＲＺまたはＮＲＺ符号成分またはパーシャルレスポンス符号成分またはクロック信号からそれぞれベースバンドの位相情報を抽出してその相対位相差を検出し、その相対位相差から光伝送路の波長分散値を算出する。
【００１７】
請求項５に記載の高精度波長分散測定方法は、単一の連続光源より生成されたＮＲＺ、ＲＺ符号化光信号または光クロック信号を光伝送路に送信し、前記光伝送路に伝送された前記ＮＲＺ、ＲＺ符号化光信号または光クロック信号の２つのVestigial side Band（ＶＳＢ）帯域をそれぞれ帯域分割して受信し、各帯域におけるＮＲＺ成分またはクロック成分からそれぞれベースバンドの位相情報を抽出してその相対位相差を検出し、その相対位相差から前記光伝送路の波長分散値を算出する。
【００１８】
請求項６に記載の高精度波長分散測定方法は、単一の連続光源より生成されたＮＲＺ、ＲＺ符号化光信号または光クロック信号を光伝送路に送信し、前記光伝送路に伝送された前記ＮＲＺ、ＲＺ符号化光信号または光クロック信号の２つのＶＳＢ帯域の両方と一方をそれぞれ帯域分割して受信し、各帯域におけるＮＲＺ成分またはクロック成分からそれぞれベースバンドの位相情報を抽出してその相対位相差を検出し、その相対位相差から前記光伝送路の波長分散値を算出する。
【００１９】
請求項７に記載の高精度波長分散測定方法は、単一の連続光源より生成されたＮＲＺ、ＲＺ符号化光信号または光クロック信号を光伝送路に送信し、前記光伝送路に伝送された前記ＮＲＺ、ＲＺ符号化光信号または光クロック信号の２つのＶＳＢ帯域の一方を受信し、その帯域におけるＮＲＺ成分またはクロック成分からそれぞれベースバンドの位相情報を抽出し、予め基準分散値において測定された位相状態との相対位相差を検出し、その相対位相差から前記光伝送路の波長分散値を算出する。
【００２０】
請求項８に記載の高精度波長分散測定方法は、単一の連続光源より生成されたＮＲＺ、ＲＺ符号化光信号または光クロック信号を光伝送路に送信し、前記光伝送路に伝送された前記ＮＲＺ、ＲＺ符号化光信号または光クロック信号の２つのＶＳＢ帯域の両方と一方を分割帯域を切り替えて順次受信し、その各帯域におけるＮＲＺ成分またはクロック成分からそれぞれベースバンドの位相情報を抽出してその相対位相差を検出し、その相対位相差から前記光伝送路の波長分散値を算出する。
【００２１】
また、キャリア抑圧ＲＺ符号化光信号またはキャリア抑圧クロック信号の生成は、連続光を２値ＮＲＺ符号またはパーシャルレスポンス符号またはクロック信号で変調し、さらにその変調信号のビットレートのｍ／２倍（ｍは正の整数）の周波数を有するクロック信号を用いた変調により交番した位相差を加えてＲＺ符号化する（請求項９）。
【００２２】
また、キャリア抑圧ＲＺ符号化光信号またはキャリア抑圧クロック信号の生成は、連続光を変調信号のビットレートのｍ／２倍（ｍは正の整数）の周波数を有するクロック信号で変調してキャリア抑圧クロック信号を生成し、このキャリア抑圧クロック信号を変調信号として２値ＮＲＺ符号またはパーシャルレスポンス符号またはクロック信号で変調する（請求項１０）。
【００２３】
請求項１１に記載の高精度波長分散測定方法は、連続光または変調信号にトーン信号を重畳し、受信側では、キャリア抑圧ＲＺ符号化光信号またはキャリア抑圧クロック信号の２つの帯域をそれぞれ帯域分割して受信し、その各帯域におけるトーン信号を分離して相対位相差を検出し、その相対位相差から光伝送路の波長分散値を算出する。
【００２４】
請求項１２に記載の高精度波長分散測定方法は、連続光または変調信号にトーン信号を重畳し、受信側では、キャリア抑圧ＲＺ符号化光信号またはキャリア抑圧クロック信号の２つの帯域の両方と一方をそれぞれ帯域分割して受信し、その各帯域におけるトーン信号を分離して相対位相差を検出し、その相対位相差から光伝送路の波長分散値を算出する。
【００２５】
請求項１３に記載の高精度波長分散測定方法は、連続光または変調信号にトーン信号を重畳し、受信側では、キャリア抑圧ＲＺ符号化光信号またはキャリア抑圧クロック信号の２つの帯域の一方を受信し、その帯域におけるトーン信号を分離して位相情報を抽出し、予め基準分散値において測定された位相状態との相対位相差を検出し、その相対位相差から光伝送路の波長分散値を算出する。
【００２６】
請求項１４に記載の高精度波長分散測定方法は、連続光または変調信号にトーン信号を重畳し、受信側では、キャリア抑圧ＲＺ符号化光信号またはキャリア抑圧クロック信号の２つの帯域の両方と一方を分割帯域を切り替えて順次受信し、その各帯域におけるトーン信号を分離して相対位相差を検出し、その相対位相差から光伝送路の波長分散値を算出する。
【００２７】
請求項１５に記載の高精度波長分散測定方法は、前記トーン信号が、前記光伝送路にラマン利得を生じさせることにより前記連続光または前記変調信号に対して重畳される。
【００２８】
請求項１６に記載の自動分散補償型光リンクシステムは、光伝送路を介して接続される波長多重光送信装置および波長多重光受信装置の少なくとも一つの波長チャネルに、請求項１から１５のいずれかに記載の高精度波長分散測定方法によって前記光伝送路の波長分散値を算出する手段を備える。
【００２９】
請求項１７に記載の自動分散補償型光リンクシステムは、光伝送路を介して接続される光送信装置および光受信装置に、請求項１から１５のいずれかに記載の高精度波長分散測定方法によって光伝送路の波長分散値を算出する手段を備え、光送信装置または光伝送路または光受信装置のいずれかに、この手段によって算出された光伝送路の波長分散値に基づいて分散補償を行う分散補償手段を備える。
【００３０】
請求項１８に記載の自動分散補償型光リンクシステムは、光伝送路を介して接続される波長多重光送信装置および波長多重光受信装置の少なくとも一つの波長チャネルに、請求項１から１５のいずれかに記載の高精度波長分散測定方法によって前記光伝送路の波長分散値を算出する手段を備え、前記波長チャネルの前記波長多重光送信装置または前記波長多重光受信装置のいずれかに、前記波長分散値を算出する手段によって算出された前記光伝送路の波長分散値に基づいて分散補償を行う分散補償手段を備える。
【００３１】
請求項１９に記載の自動分散補償型光リンクシステムは、前記波長分散値を算出する手段が、複数の波長チャネルに対して適用するよう切り替えることができる光スイッチを備え、前記波長分散値を算出する手段を複数の波長チャネルの間で共用する。
【００３２】
請求項２０に記載の自動分散補償型光リンクシステムは、前記波長分散値を算出する手段が、複数の波長チャネルに対して適用するよう切り替えることができる光スイッチを備え、前記波長チャネルの前記波長多重光送信装置または前記波長多重光受信装置のいずれかに、前記波長分散値を算出する手段によって算出された前記光伝送路の波長分散値に基づいて分散補償を行う分散補償手段を備える。
【００３３】
請求項２１に記載の自動分散補償型光リンクシステムは、キャリア抑圧クロック生成手段と２値ＮＲＺ符号またはパーシャルレスポンス符号化手段により生成されたキャリア抑圧ＲＺ符号化光信号を生成する光送信装置とその信号を受信する受信部とこの受信部と前記送信部との間に介挿された光伝送路とを備え前記受信部は、波長分散量を変化させて波長分散補償を行う波長分散補償手段と、前記キャリア抑圧ＲＺ符号化光信号の２つの帯域をそれぞれ分割する帯域分割手段と、分割されたそれぞれの帯域の光信号を光電気変換する光電変換手段と、前記光電変換手段から出力されたベースバンド信号から任意の中心周波数を有するベースバンド成分を抽出するバンド抽出手段と、それぞれの帯域の光信号から抽出された同一の中心周波数を有するベースバンド成分の位相情報を抽出し比較する位相比較手段とからなる。
【００３４】
請求項２２に記載の自動分散補償型光リンクシステムは、キャリア抑圧クロック生成手段と２値ＮＲＺ符号またはパーシャルレスポンス符号化手段により生成されたキャリア抑圧ＲＺ符号化光信号生成する光送信装置とその信号を受信する受信部とこの受信部と前記送信部との間に介挿された光伝送路とを備え、前記受信部は、波長分散量を変化させて波長分散補償を行う波長分散補償手段と、前記キャリア抑圧ＲＺ符号化光信号の２つの帯域をそれぞれ分割する帯域分割手段と、分割されたそれぞれの帯域から任意の光周波数差を有する光帯域を抽出する光帯域抽出手段と、それぞれの帯域から抽出された光帯域を光電気変換する光電変換手段と、光電変換手段から出力されたベースバンド信号から位相情報を抽出し比較する位相比較手段とからなる。
【００３５】
請求項２３に記載の自動分散補償型光リンクシステムは、偏波分散補償を行う偏波分散補償手段とそれぞれの分割された帯域から抽出された光帯域もしくはベースバンド成分の少なくとも一方についてその強度を測定する強度測定手段とをさらに備える。
【００３６】
請求項２４に記載の光受信装置は、光伝送路からディジタル光信号を受信する装置であって、受信した前記ディジタル光信号の光スペクトル成分のうち少なくとも２つの異なる周波数成分を分離して抽出する手段と、前記抽出した成分間の相対的位相差を検出する位相比較手段と、前記位相比較手段から得られた相対位相差情報をもとに前記ディジタル光信号が前記光伝送路中で被った波長分散量を算出する波長分散測定手段と、前記波長分散測定手段の測定結果に基づき前記光伝送路の波長分散を補償する分散補償手段とを備える。
【００３７】
請求項２５に記載の光受信装置は、偏波モード分散補償手段を有し、分割された帯域から抽出された光帯域もしくはベースバンド成分の少なくとも一方についてその強度を測定する強度測定手段をさらに備える。
【００３８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の自動分散補償型光リンクシステムの基本構成を示す。
図において、本実施形態の自動分散補償型光リンクシステムは、キャリア抑圧手段と２値ＮＲＺ符号またはパーシャルレスポンス符号を用いて生成されたキャリア抑圧ＲＺ符号化光信号、あるいはキャリア抑圧手段とクロック信号を用いて生成されたキャリア抑圧クロック信号を送信する光送信装置１と、光伝送路３を介して伝送されたキャリア抑圧ＲＺ符号化光信号またはキャリア抑圧クロック信号を帯域分割して受信し、２値ＮＲＺ信号またはパーシャルレスポンス信号成分またはクロック信号を取り出し、その位相情報から算出される波長分散値に基づいて分散補償を行う光受信装置２により構成される。
【００３９】
なお、光伝送路３には、送信端、受信端、あるいはその中間に、光受信装置３で十分なＳＮ比を確保するための十分な光パワーが得られるように光増幅器を配置してもよい。
【００４０】
以下の説明では、パーシャルレスポンス符号としてデュオバイナリ信号から生成されたキャリア抑圧ＲＺ符号化光信号（以下「ＤＣＳ−ＲＺ光信号」という）を送信し、受信側でＤＣＳ−ＲＺ光信号を帯域分割して受信し、そのベースバンドにおける相対位相差を検出する例を基本に説明するが、２値ＮＲＺ符号、多値のパーシャルレスポンス符号、あるいはクロック信号を用いる場合も同様である。ＤＣＳ−ＲＺ光信号については、文献（Miyamoto.Y. et al.,"Duobinary carrier-suppressed return-to-zero format and its application to 100GHz-spaced 8x43-Gbit/s DWDM unrepeatered transmission over 163km", Optical Fiber Communication Conference and Exhibit.2001, OFC2001, vol.2, 2001)に詳細に説明されている。
【００４１】
次に、第１の実施形態における自動分散補償型光リンクシステムについて説明する。
＜第１の実施形態における光送信装置１の第１の構成例＞
図２は、光送信装置１の第１の構成例を示す。図において、光送信装置１は、連続光を出力する連続光光源１１と、連続光をデュオバイナリ信号で強度及び位相変調して光デュオバイナリ信号を生成するプッシュプル型マッハツェンダ光変調器１２と、光デュオバイナリ信号にクロック信号を用いて交番した位相差を加えてＲＺ符号化し、ＤＣＳ−ＲＺ光信号に変換するプッシュプル型マッハツェンダ光変調器１３により構成される。
【００４２】
連続光光源１１は、例えばＤＦＢレーザを用いる。プッシュプル型マッハツェンダ光変調器１２，１３は、リチウムナイオベイト（ＬＮ）基板または半導体基板上に形成したマッハツェンダ干渉計型の光強度変調器であり、その２つのアームにそれぞれ変調のための電極を備え、両者を相補的に駆動することによりチャープフリーに変調できるものである。なお、Ｘ-cut構造のものを採用すれば、単一電極でもチャープフリー変調の実現は可能である。
【００４３】
光送信装置１の動作について説明する。プッシュプル型マッハツェンダ光変調器１２の各電極に、２値のバイナリ信号から変換された３値のデュオバイナリ信号を相補的に入力してプッシュプル駆動すると、連続光光源１１から出力された連続光が強度及び位相変調され、通常のＮＲＺ符号に比較して約半分の帯域をもつ光デュオバイナリ信号が生成される。
【００４４】
この光デュオバイナリ信号をプッシュプル型マッハツェンダ光変調器１３に入力し、同期したクロック信号でプッシュプル駆動して変調する。このとき、動作点を無変調時の透過率が最小の電圧とし、駆動するクロック信号の周波数を前段で生成された光デュオバイナリ信号のビットレートＮbit/s の半分（Ｎ／２Hz）とする。これにより、プッシュプル型マッハツェンダ光変調器１３は、交番位相ＲＺ化する機能を備えたゲート特性をもち、ＤＣＳ−ＲＺ光信号が生成される。
【００４５】
この様子を図４に模式的に示す。図４(a) は前段のプッシュプル型マッハツェンダ光変調器１２から出力される光デュオバイナリ信号であり、この光デュオバイナリ信号の位相に合わせて、図４(b) に示すようにプッシュプル型マッハツェンダ光変調器１３のプッシュプル駆動のゲート位相を設定する。この操作により、図４(c) に示すビット間位相差をもつＲＺ符号化光信号が得られる。これがＤＣＳ−ＲＺ光信号の波形であり、図４(d) に示すように光スペクトルはキャリア成分が抑圧され、周波数差Ｎの２つの光デュオバイナリ成分を有する光スペクトルとなる。
【００４６】
なお、後段のプッシュプル型マッハツェンダ光変調器１３を駆動するクロック信号の周波数は、前段で生成された光デュオバイナリ信号のビットレートＮbit/s に対して一般的にｍＮ／２Hz（ｍは正の整数）としてもよい。例えばｍ＝２の場合には、ＤＣＳ−ＲＺ光信号の２つの光デュオバイナリ成分の周波数差は２倍（２ＮHz）となる。
【００４７】
＜第１の実施形態における光送信装置１の第２の構成例＞
図３は、光送信装置１の第２の構成例を示す。図において、光送信装置１は、連続光光源１１から出力される連続光をプッシュプル型マッハツェンダ光変調器１３に入力してクロック信号で変調して交番位相ＲＺ符号化を行い、生成されるキャリア抑圧クロック信号をデュオバイナリ信号で変調するプッシュプル型マッハツェンダ光変調器１２に入力する構成である。すなわち、前段のプッシュプル型マッハツェンダ光変調器１３をクロック信号（周波数Ｎ／２）でプッシュプル駆動し、後段のプッシュプル型マッハツェンダ光変調器１２をデュオバイナリ信号（ビットレートＮ）でプッシュプル駆動することにより、ＤＣＳ−ＲＺ光信号を生成する。
【００４８】
＜第１の実施形態における光送信装置１の第３の構成例＞
図２および図３に示すプッシュプル型マッハツェンダ光変調器１２をプッシュプル駆動する信号はデュオバイナリ信号に限らず、多値化したパーシャルレスポンス符号、または２値ＮＲＺ符号、またはプッシュプル型マッハツェンダ光変調器１３を駆動するクロック信号とは独立した周波数のクロック信号を用いてもよい。その場合に光送信装置１から出力される光信号は、キャリア抑圧ＲＺ符号化光信号またはキャリア抑圧クロック信号となり、光受信装置２では２つのパーシャルレスポンス符号成分、または２値ＮＲＺ符号成分またはクロック信号を帯域分割して受信することになる。
【００４９】
＜第１の実施形態における光送信装置１の第４の構成例＞
図５は、光送信装置１の第４の構成例を示す。ここでは、図２に示す第１の構成例に対応する例を示すが、図３に示す第２の構成例の場合も同様である。
【００５０】
図５(a) において、連続光光源１１は、外部から供給されるトーン信号により連続光に微小な強度変調を重畳できる構成のものを用いる。その場合には、光受信装置２でＤＣＳ−ＲＺ光信号を帯域分割して受信し、トーン信号を抽出してその位相状態を検出する。
【００５１】
また、連続光光源１１をトーン信号で直接変調する代わりに、電界吸収型光変調器やＬＮ光変調器を用いた外部変調構成としてもよい。
【００５２】
さらに、図５(b) に示すように、プッシュプル型マッハツェンダ光変調器１２を駆動するデュオバイナリ信号、２値ＮＲＺ信号、クロック信号にトーン信号を重畳し、光受信装置２で同様にトーン信号を抽出する構成としてもよい。
【００５３】
＜第１の実施形態における光受信装置２の第１の構成例＞
図６は、光受信装置２の第１の構成例を示す。図において、光受信装置２は、伝送されたＤＣＳ−ＲＺ光信号のスペクトル成分中の２つのＳＳＢ成分（ＵＳＢ成分、ＬＳＢ成分）を分離する帯域分割手段２１と、ＵＳＢ成分およびＬＳＢ成分をそれぞれ直接検波してクロック信号成分を抽出する光受信器２２−１，２２−２と、各クロック信号成分の相対位相差を検出する位相比較器２３と、この相対位相差を波長分散制御情報としてフィードバック入力して光伝送路３の波長分散補償を行う可変分散補償器２４により構成される。
【００５４】
帯域分割手段２１は、光分岐器とＵＳＢ，ＬＳＢ成分をそれぞれ分離する２つの光帯域通過型フィルタ、光ファイバまたは光導波路上に形成されたマッハツェンダ干渉計型の光フィルタ、アレイ導波路回折格子型フィルタ（ＡＷＧ）などを用いる。光受信器２２は、光電変換機能と信号再生機能を有し、タイミング抽出回路で抽出されたクロック信号を出力する構成である。位相比較器２３は、光受信器２２−１，２２−２の各タイミング抽出回路から出力された２つのクロック信号成分の位相差に応じた電圧を出力するミキサを用いた構成、あるいはＡＤコンバータ等を介して波形サンプリングを行って位相差を求める構成である。
【００５５】
可変分散補償器２４は、波長分散制御情報に基づいてその分散量を変化させる構成であり、例えばＡＷＧを用いた構成（Hirano.A. et al.,"640Gbit/s (16 channel/spl times/42.7Gbit/s) WDM L-band DSF transmission experiment using 25nm bandwidth AWG dispersion slope compensator", Electronics Letters, vol.36, no.19, pp.1638-1639, 2000 ）、ＶＩＰＡ（Shirasaki.M. et al.,"Variable dispersion compensator using the virtually imaged phased array (VIPA) for 40-Gbit/s WDM transmission systems", ECOC2000 PDP)、可変ファイバグレーティング（Ohn.M.M. et al.,"Dispersion variable fiber Bragg grating using a piezoelectric stack", Electronics Letters, vol.32, no.21, pp.2000-2001, 1996)などを用いることができる。
【００５６】
光受信装置２の動作について、図７を参照して説明する。光送信装置１から出力されるＤＣＳ−ＲＺ光信号の光スペクトルは、２つのＵＳＢ，ＬＳＢ成分がビットレートＮに対応した周波数だけ離れたものとなる（図７(a))。光伝送路３を伝送されたＤＣＳ−ＲＺ光信号は、光受信装置２の帯域分割手段２１に入力され、ＵＳＢ，ＬＳＢ成分がそれぞれが選択される（図７(b))。これらのＵＳＢ，ＬＳＢ成分は、光受信器２２−１，２２−２でそれぞれ自乗検波され（図７(c))、タイミング抽出回路でクロック信号が抽出出力される（図７(d))。位相比較器２３は、２つのＵＳＢ，ＬＳＢ成分に対応するクロック信号の相対位相差Δφを求め、波長分散制御情報として可変分散補償器２４へフィードバックする。可変分散補償器２４は、波長分散制御情報に基づいてその分散量を変化させ、光伝送路３の波長分散値と合わせた総波長分散値が受信の際の最適値になるように制御することにより、光伝送路３の波長分散の影響を最小限に抑えて良好で安定した伝送品質を保つことができる。
【００５７】
なお、ここでは光受信器のタイミング抽出回路でクロック信号を抽出して相対位相差を求める構成を示したが、位相比較器２３として上記のＡＤコンバータ等を介して波形サンプリングを行って位相差を求める構成のものを用いれば、必ずしもクロック信号を抽出する必要がなく、ディジタル信号の波形そのものの時間遅延から必要な波長分散制御情報を得ることが可能である。
【００５８】
また、図５に示したように、光送信装置１でトーン信号を重畳して伝送する場合には、光受信器２２−１，２２−２で自乗検波後にバンドパスフィルタでトーン信号を分離し、位相比較器２３では２つのトーン信号の相対位相差を検出する構成としてもよい。
【００５９】
＜第１の実施形態における光受信装置２の第２の構成例＞
図８は、光受信装置２の第２の構成例を示す。図において、光受信装置２は、伝送されたＤＣＳ−ＲＺ光信号を２分岐する光分岐器２５と、その一方から１つのＳＳＢ成分（ＵＳＢ成分またはＬＳＢ成分）を分離する光フィルタ２６と、ＤＣＳ−ＲＺ光信号と分離されたＳＳＢ成分をそれぞれ直接検波してクロック信号成分を抽出する光受信器２２−１，２２−２と、各クロック信号成分の相対位相差を検出する位相比較器２３と、この相対位相差を波長分散制御情報としてフィードバック入力して光伝送路３の波長分散補償を行う可変分散補償器２４により構成される。
【００６０】
本構成例の特徴は、光受信器２２−１でＤＣＳ−ＲＺ光信号を直接受信し、ＤＣＳ−ＲＺ光信号から抽出したクロック信号成分と、そのＵＳＢ成分またはＬＳＢ成分から抽出したクロック信号成分の相対位相差を求めるところにある。ＤＣＳ−ＲＺ光信号からクロック信号成分を抽出する場合には、クロック信号成分は２つのＳＳＢ成分のビートにより発生するので、波長分散に伴う位相ずれを起こさない。すなわち、非常に安定した位相のリファレンスとして使用でき、測定される波長分散制御情報の信頼性向上につながる。
【００６１】
＜第１の実施形態における光受信装置２の第３の構成例＞
図９は、光受信装置２の第３の構成例を示す。図において、光受信装置２は、伝送されたＤＣＳ−ＲＺ光信号から１つのＳＳＢ成分（ＵＳＢ成分またはＬＳＢ成分）を分離する光フィルタ２６と、そのＳＳＢ成分を直接検波してクロック信号成分を抽出する光受信器２２と、このクロック信号成分と予め基準分散値において測定しておいた位相状態との相対位相差を検出する位相比較器２７と、この相対位相差を波長分散制御情報としてフィードバック入力して光伝送路３の波長分散補償を行う可変分散補償器２４により構成される。
【００６２】
本構成例の特徴は、光フィルタ２６、光受信器２２および位相比較器２７で、予め基準分散値においてクロック信号成分の位相状態を測定して記憶し、次に測定対象の光伝送路を介して伝送されたＤＣＳ−ＲＺ光信号のクロック信号成分との相対位相差を検出するところにある。これにより、光受信装置２の構成を簡単にすることができる。
【００６３】
＜第１の実施形態における光受信装置２の第４の構成例＞
図１０は、光受信装置２の第４の構成例を示す。図において、光受信装置２は、伝送されたＤＣＳ−ＲＺ光信号とその１つのＳＳＢ成分（ＵＳＢ成分またはＬＳＢ成分）を交互に分離する帯域可変光フィルタ２８と、順次分離されたＤＣＳ−ＲＺ光信号および１つのＳＳＢ成分を直接検波してクロック信号成分を抽出する光受信器２２と、順次抽出された各クロック信号成分の相対位相差を検出する位相比較器２９と、この相対位相差を波長分散制御情報としてフィードバック入力して光伝送路３の波長分散補償を行う可変分散補償器２４により構成される。
【００６４】
本構成例の特徴は、帯域可変光フィルタ２８、光受信器２２および位相比較器２９で、まずＤＣＳ−ＲＺ光信号を受信してクロック信号成分を検出し、次に例えばＵＳＢ成分を受信してクロック信号成分を検出し、各クロック信号成分の相対位相差を検出するところにある。これにより、光受信装置２の構成を簡単にすることができる。
【００６５】
なお、以上示した各光受信装置２の位相比較器２３，２７，２９では、光受信器２２で抽出されたクロック信号を用いて位相比較を行っているが、上記のＡＤコンバータ等により受信波形をディジタル化し、その波形そのものの時間遅延から波長分散制御情報を得るようにしてもよい。
【００６６】
また、光送信装置１でトーン信号を重畳して伝送する場合には、位相比較器では２つのトーン信号の相対位相差を検出する構成としてもよい。このトーン信号は、主信号のビットレートとは独立に周波数を設定することができるので、トーン信号の周波数を変化させることにより、２つのトーン信号の相対位相差の検出感度および範囲、すなわち光伝送路３の波長分散値の検出感度および範囲をフレキシブルに変更することができる。
【００６７】
また、以上示した各光受信装置２では、受信側で分散補償を行う構成になっているが、可変分散補償器２４を送信側に配置し、監視信号回線等を利用して光受信装置２で検出した波長分散制御情報を送信側に伝達する構成としてもよい。
【００６８】
次に、第２の実施形態における自動分散補償型光リンクシステムについて説明する。
＜第２の実施形態における自動分散補償型光リンクシステムの第１の構成例＞
図１１は、自動分散補償型光リンクシステムの第１の構成例を示す。この図に示す自動分散補償型光リンクシステムは、安定した連続光を発生するＤＦＢ−ＬＤ（ＤＦＢレーザダイオード）１１と、マッハツェンダ光変調器１２と、光増幅器１４と、光信号を伝搬させる光伝送路３と、光伝送路３の損失により減衰した光を増幅する光増幅器３１と、光伝送路３における群速度分散を補償する可変分散補償器２４と、ＮＲＺまたはＲＺ光信号のＶＳＢの高周波成分及び低周波成分をそれぞれ切り出す光フィルタ２６−１、２６−２と、トーン信号により分散測定する際において、光フィルタ２６−１，２６−２によってそれぞれ切り出された光信号を自乗検波し、この検波信号よりトーン信号を分離するバンドパスフィルタを具備する光受信器２２−１、２２−２と、光受信器２２−１、２２−２それぞれから出力されるクロック信号の、基準分散値における位相等との相対位相差を測定する位相比較器２３とから構成される。
【００６９】
次に、本構成例の動作を説明する。本構成例の基本動作は、第１の実施形態のシステムに準ずるが、第１の実施形態においては２つのＳＳＢ成分すなわちＵＳＢ、ＬＳＢの両方を分離してそれぞれ受信していたのに対して、本構成例の動作における特徴は、ＮＲＺあるいはＲＺ光信号のＶＳＢ成分の片方ずつを光フィルタ２６−１、２６−２により選択して受信し、それらの間の相対位相差により波長分散を検出する構成を採ることである。本構成例によれば、キャリア抑圧手段を必要としない通常のＮＲＺやＲＺ光信号に対しても適用できるため、安価に高精度な分散測定を実現できる。
【００７０】
＜第２の実施形態における自動分散補償型光リンクシステムの第２の構成例＞
図１２は、自動分散補償型光リンクシステムの第２の構成例を示す。この図に示す自動分散補償型光リンクシステムは、ＤＦＢ−ＬＤ１１、マッハツェンダ光変調器１２、光増幅器１４等により構成され、それぞれ異なるｎ（ｎは自然数）種類の光波長を持つ複数の光送信器１と、これら光送信器１より発生する光信号を波長多重する光合波手段１５と、光信号を伝搬させる光伝送路３と、伝送した波長多重信号をそれぞれ波長ごとに分離する光分波手段３３と、光伝送路３の損失により減衰した光を増幅する複数の光増幅器３１−１〜３１−ｎと、光伝送路３における群速度分散を補償する複数の可変分散補償器２４−１〜２４−ｎと、これら光信号からその一部の光を分岐する複数の光分岐３９−１〜３９−ｎと、分岐された複数の光信号から任意の１チャネルを選択する機能を持つ光ＳＷ回路３６と、キャリア抑圧ＲＺ光信号の二つのＳＳＢ成分を切り出す、あるいはＮＲＺまたはＲＺ光信号のＶＳＢ成分の片方ずつをそれぞれ切り出す光フィルタ２６−１、２６−２と、トーン信号により分散測定する際において、光フィルタ２６−１，２６−２によってそれぞれ切り出された光信号を自乗検波し、この検波信号よりトーン信号を分離するバンドパスフィルタを具備する光受信器２２−１、２２−２と、光受信器２２−１、２２−２それぞれから出力されるクロック信号の、基準分散値における位相等との相対位相差を測定する位相比較器２３と、位相比較器２３より得られた位相変化量情報に基づいて波長分散値を計算し、可変分散補償器２４−１〜２４−ｎにこれを補償する分散値を取るよう制御する制御回路３７とから構成される。
【００７１】
光合波手段１５、光分波手段３３には、アレイ導波路型回折格子等を用いることができる。光フィルタ２６−１、２６−２には、アレイ導波路型回折格子やマッハツェンダ干渉計型光フィルタを用いることができる。本構成例においては、光フィルタ２６−１、２６−２に周期的透過率特性を持つ光フィルタを用い、その繰返し周期が光分波手段３３の繰返し周期、すなわち波長間隔の整数分の１のものを用いるのが望ましい。
【００７２】
次に、本構成例の動作を説明する。本構成例の基本動作は、第１の実施形態のシステムに準ずるが、第１の実施形態においては一つの波長の光信号のみを考慮していたが、本構成例では複数の波長チャネルを持つ波長多重システムに対して適用している。本構成例によれば、各波長チャネルの波長分散量をそれぞれ個別に測定できるため、それぞれ個別に最適となる波長分散量に補償することができる。またその際に用いる検出回路は１つでよいため、安価に安定なリンクシステムを構築することができる。また、光フィルタ２６−１、２６−２に波長間隔と等しい周期を持つマッハツェンダ干渉計型光フィルタ等を用いると、各チャネルの光信号はそれぞれＵＳＢおよびＬＳＢ成分に同時に分離することができる。
【００７３】
＜第２の実施形態における自動分散補償型光リンクシステムの第３の構成例＞
図１３は、自動分散補償型光リンクシステムの第３の構成例を示す。この図に示す自動分散補償型光リンクシステムは、安定した連続光を発生するＤＦＢ−ＬＤ、マッハツェンダー光変調器、光増幅器等により構成され、それぞれ異なる光波長を持つ複数の光送信装置１、これら光送信装置１より発生する光信号を波長多重する光合波手段１５、光信号を伝搬させる光伝送路３、光伝送路３にラマン利得を持たせるための励起光源１６、励起光源光を光伝送路３に入射するための光合波器１７、伝送した波長多重信号をそれぞれ波長ごとに分離する光分波手段３３、光伝送路３の損失により減衰した光を増幅する複数の光増幅器３１−１〜３１−ｎ、光伝送路３における群速度分散を補償する可変分散補償器２４−１〜２４−ｎ、これら光信号からその一部の光を分岐する複数の光分岐３９−１〜３９−ｎ、分岐された複数の光信号から任意の１チャネルを選択する機能を持つ光ＳＷ回路３６、キャリア抑圧ＲＺ光信号の二つのＳＳＢ成分を切り出す、あるいはＮＲＺまたはＲＺ光信号のＶＳＢ成分の片方づつをそれぞれ切り出す光フィルタ２６−１，２６−２、切り出された光信号を自乗検波し、トーン信号により分散測定する際において、光フィルタ２６−１，２６−２によってそれぞれ切り出された光信号を自乗検波し、この検波信号よりトーン信号を分離するバンドパスフィルタを具備する光受信器２２−１、２２−２と、光受信器２２−１、２２−２それぞれから出力されるクロック信号の、基準分散値における位相等との相対位相差を測定する位相比較器２３と、位相比較器２３より得られた位相変化量情報に基づいて波長分散値を計算し、可変分散補償器２４−１〜２４−ｎにこれを補償する分散値を取るよう制御する制御回路３７とから構成される。
【００７４】
本構成例は、トーン信号を重畳する手段を、ラマン利得を得るための励起光源１６とトーン信号により強度変調することで実現するものである。本構成を用いることにより、各光送信装置１へ個別に変調するための手段を、１つの励起光源１６を変調することにより実現するため、より低コストでかつ簡易な構成で実現できる。この構成においては、励起光源１６より励起光を注入する側の光伝送路３部分によりラマン利得の大きな光ファイバを用いることで、変調の効率を上げることができることは言うまでも無い。これには通常の分散補償ファイバ等が利用できる。
【００７５】
＜第２の実施形態における自動分散補償型光リンクシステムの第４の構成例＞
図１４は、自動分散補償型光リンクシステムの第４の構成例を示す。この図に示す自動分散補償型光リンクシステムは、ＤＦＢ−ＬＤ１１、マッハツェンダ光変調器１２、光増幅器１４等により構成され、それぞれ異なる光波長を持つ複数の光送信器１と、これら光送信器１より発生する光信号を波長多重する光合波手段１５と、光信号を伝搬させる光伝送路３と、光伝送路３における群速度分散を分散スロープを含めて補償する可変分散補償器２４と、伝送した波長多重信号をそれぞれ波長ごとに分離する光分波手段３３と、光伝送路３の損失により減衰した光を増幅する複数の光増幅器３１−１〜３１−ｎと、これら光信号からその一部の光を分岐する複数の光分岐３９−１〜３９−ｎと、分岐された複数の光信号から任意の１チャネルを選択する機能を持つ光ＳＷ回路３６と、キャリア抑圧ＲＺ光信号の二つのＳＳＢ成分を切り出す、あるいはＮＲＺまたはＲＺ光信号のＶＳＢ成分の片方づつをそれぞれ切り出す光フィルタ２６−１、２６−２と、トーン信号により分散測定する際において、光フィルタ２６−１，２６−２によってそれぞれ切り出された光信号を自乗検波し、この検波信号よりトーン信号を分離するバンドパスフィルタを具備する光受信器２２−１、２２−２と、光受信器２２−１、２２−２それぞれから出力されるクロック信号の、基準分散値における位相等との相対位相差を測定する位相比較器２３と、位相比較器２３より得られた位相変化量情報に基づいて波長分散値を計算し、可変分散補償器２４−１〜２４−ｎにこれを補償する分散値を取るよう制御する制御回路３７とから構成される。
【００７６】
次に、本構成例の動作を説明する。本構成例の基本動作は、第２の実施形態における第２のシステム構成例に準ずるが、第２の実施形態における第２のシステム構成例においては、群速度分散を各波長チャネル毎に個別に補償していたのに対して、本構成では複数の波長チャネルを、分散スロープを含めてまとめて補償できる可変分散補償器２４を備えることである。一括して複数の波長チャネルを補償できるため、可変分散補償器２４の必要数を削減でき、より安価なシステムを提供することができる。
【００７７】
次に、第３の実施形態における自動分散補償型光リンクシステムについて説明する。
＜第３の実施形態における自動分散補償型光リンクシステムの第１の構成例＞
図１５は、自動分散補償型光リンクシステムの第１の構成例を示す。この図において光送信装置１は、キャリア抑圧手段と２値ＮＲＺ符号またはパーシャルレスポンス符号を用いて生成されたキャリア抑圧ＲＺ符号化光信号を送信する。光伝送路３を介して伝送されたキャリア抑圧ＲＺ符号化光信号は光分岐４２によって光分岐され、一方は光受信器４３に入力され、もう一方は帯域分割手段４４に入力される。帯域分割手段４４によって２値ＮＲＺ符号またはパーシャルレスポンス符号を取り出した後、光電変換器４５−１、４５−２によって光電気変換を行いベースバンドに変換する。続いて、バンド抽出手段４６−１、４６−２において、変換されたベースバンドから任意の中心周波数を持つバンドを取り出し、位相比較手段４７によって位相情報から算出される波長分散値に基づいて波長分散補償手段４１を変化させ、波長分散を補償する。
なお、光伝送路３には、送信端、受信端、あるいはその中間に光受信器で十分なＳＮ比を確保するための十分な光パワーが得られるように光増幅器を配置してもよい。
【００７８】
以下の説明では、デュオバイナリ符号から生成されたキャリア抑圧ＲＺ符号化光信号（以下、ＤＣＳ−ＲＺ光信号という）を用いて説明するが、２値ＮＲＺ信号を用いたキャリア抑圧ＲＺ符号化光信号（ＤＣＳ−ＲＺ光信号）、多値のパーシャルレスポンス符号を用いる場合も同様である。ＣＳ−ＲＺ光信号については、文献（Y. Miyamoto et. al., "320-Gbit/s (8x40Gbit/s) WDM transmission over 367-km zero-dispersion-flattened line with 120-km repeater spacing using carrier-suppressed return-to-zero pulse format", Tech. Dig. OAA '99, PDP4, 1999）に、ＤＣＳ−ＲＺ光信号については、文献（Y. Miyamoto et. al., "Duobinary carrier suppressed return-to-zero format and its application to 100GHz-spaced 8x43Gbit/s DWDM unrepeatered transmission over 163km", Tech. Dig. OFC2001, Vol. 2, 2001）に詳細に説明されている。
【００７９】
ＤＣＳ−ＲＺ信号の光スペクトルは、図２５に示すようにキャリア成分が抑圧された周波数差Ｎ（ビットレート）の２つの光デュオバイナリ成分（ＵＳＢ及びＬＳＢ）を有する光スペクトルとなる。帯域分割手段４４は、ＵＳＢ及びＬＳＢ成分をそれぞれ分割する２つの光帯域通過型フィルタ、光ファイバまたは光導波路上に形成されたマッハツェンダ干渉計型光フィルタ、アレイ導波路回折格子型フィルタなどを用いる。また、位相比較手段４７は、バンド抽出手段４６−１、４６−２から出力された２つのクロック信号の位相差に応じた電圧を出力するミキサを用いた構成、あるいはＡ／Ｄコンバータなどを介して波形サンプリングを行って位相差を求める構成を用いる。また、波長分散補償手段４１は、波長分散制御情報に基づいてその波長分散値を変化させる構成であり、例えば、ＡＷＧを用いた構成、Virtually Imaged Phased Array（ＶＩＰＡ）を用いた構成、可変ファイバグレーティングを用いた構成などがある。
【００８０】
次に、図２５を参照して図１５に示すシステムの動作を説明する。光送信装置１から光伝送路３を介して伝送されたＤＣＳ−ＲＺ信号（図２５（ａ））を帯域分割手段４４によってＵＳＢ及びＬＳＢ成分に分割する（図２５（ｂ））。そして、それぞれの成分を光電変換によってベースバンドに変換する。次に、ＵＳＢ及びＬＳＢ成分から変換されたベースバンドから、バンド抽出手段４６−１、４６−２によって任意の中心周波数成分（図２５ではｆ１及びｆ２）を抽出し（図２５（ｃ））、クロック信号を生成する（図２５（ｄ））。位相比較手段４７はＵＳＢ及びＬＳＢ成分から生成されたクロック信号の相対位相差Δφを求め（図２５（ｅ））、求めた結果から波長分散補償手段４１を制御する。
【００８１】
この動作によって検出できる波長分散値の範囲は、相対位相差を求めるクロック信号の繰り返し周波数に反比例する（図２６）。低い繰り返し周波数（ｆ１）のクロック信号を用いた位相検出は、高い繰り返し周波数（ｆ２）のクロック信号を用いた場合と比較して検出可能な相対位相差が拡大し、検出可能な分散値は増大する。一方、相対位相差の繰り返し周期に対する変化量は、繰り返し周波数に比例するため、分解能は低下する。
本構成例では、任意の中心周波数を持つクロック信号を抽出することができるため、システム導入時等の幅広い波長分散の補償にも、システム運用時の精密な波長分散の補償にも適用することができる。
【００８２】
＜第３の実施形態における自動分散補償型光リンクシステムの第２の構成例＞
図１６は、自動分散補償型光リンクシステムの第２の構成例を示す。本構成例は帯域分割手段４４で分割したＵＳＢ成分及びＬＳＢ成分を光学ＳＷ（スイッチ）４８を用いて、所望の中心周波数を有するＢＰＦ（バンドパスフィルタ）４６１〜４６ｎを通過した２つの信号の位相を位相比較器４７１で比較し、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）４９−１を通して制御回路５０に対して出力する構成としたものである。光学ＳＷ４８は、機械的に光導波路を切り替えるものでも、ＭＥＭＳを用いたものでも、音響光学（ＡＯ）を用いたものでも、熱光学（ＴＯ）を用いたものでもよい。また、ＢＰＦ４６１〜４６ｎは、誘電体フィルタでも、導波管フィルタでもよい。
このような構成を実現することによってそれぞれのＢＰＦ４６１〜４６ｎの中心周波数に相当する動作周波数を有する光電変換器４５−１〜４５−ｎ、位相比較器４７１〜４７ｎを用いればよく、安価な構成で実現することができる。
【００８３】
＜第３の実施形態における自動分散補償型光リンクシステムの第３の構成例＞
図１７は、自動分散補償型光リンクシステムの第３の構成例を示す。本構成例例は帯域分割手段４４で分割したＵＳＢ成分及びＬＳＢ成分を光電変換器４５−１、４５−２でベースバンドに変換した後、電気ＳＷ（スイッチ）５１を用いて、所望の中心周波数を有するＢＰＦ（バンドパスフィルタ）４６１〜４６ｎを通過した２つの信号の位相を位相比較器４７１で比較し、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）４９−１を通して制御回路５０に対して出力する構成としたものである。電気ＳＷ５１は、機械的に同軸を切り替えるものでもよいし、デジタルＩＣを用いたものでもよい。
このような構成を実現することによって、光電変換器４５−１、４５−２を共有することができる。また、電気部品の集積化を行うことができ、装置の小型化、安定化を実現することができる。
【００８４】
＜第３の実施形態における自動分散補償型光リンクシステムの第４の構成例＞
図１８は、自動分散補償型光リンクシステムの第４の構成例を示す。本構成例は、所望の繰り返し周波数を有するクロック信号を生成するために、所望の中心周波数に調整することができる可変ＢＰＦ５２−１、５２−２を備えたものである。
このような構成を実現することによって、コンポーネントを共有することができるため、装置の小型化、安定化を実現することができる。また、任意の繰り返し周波数を有するクロック信号を用いて波長分散値を検出することができる。
また、繰り返し周波数を変化させて、相対位相差を検出する場合、各繰り返し周波数に対して初期値を設定するために、可変遅延器５１−１、５１−２を用いて繰り返し周波数に対応した遅延を与える必要がある。
一方、可変遅延器５１−１、５１−２を不要にするためには、例えば以下の方法がある。まず初めに、導入するリンクシステムにおいて規格外となる波長分散値を検出できる繰り返し周波数（Ｆ）から、その繰り返し周波数に対応した遅延を与える。分散値の検出分解能を向上させるために、周波数（Ｆ）の２ｎ＋１倍（ｎ：整数）の繰り返し周波数を有するクロック信号を用いて相対位相差を検出する。上記の繰り返し周波数を選択することで、初期に与えた遅延を変更することなく、初期値を設定でき、方向も含めて相対位相差を正しく検出することができる。そのため可変遅延器５１−１、５１−２を省略することができ、装置の小型化を実現することができる。
【００８５】
次に、第４の実施形態における自動分散補償型光リンクシステムについて説明する。
＜第４の実施形態における自動分散補償型光リンクシステムの第１の構成例＞
図１９は、自動分散補償型光リンクシステムの第１の構成例を示す。この図において第３の実施形態における第１の構成例（図１５）と異なる点は、任意の繰り返し周波数を有するクロック信号を生成する手段として光帯域抽出手段５３−１、５３−２を用いることにある。
次に、図２７を参照して図１９に示すシステムの動作を説明する。光送信装置１から光伝送路３介して伝送されたＤＣＳ−ＲＺ信号を帯域分割手段４４によってＵＳＢ成分及びＬＳＢ成分に分割する（図２７（ａ））。分割したＵＳＢ成分及びＬＳＢ成分から、光帯域抽出手段５３−１、５３−２によってそれぞれＵＳＢ及びＬＳＢのキャリアと任意の中心波長成分を抽出する（図２７（ｂ））。ＵＳＢのキャリアと任意の中心波長成分、ＬＳＢのキャリアと任意の中心波長成分それぞれを光電変換手段に入力するとキャリアと任意の中心波長の光周波数差（図２７ではｆ１及びｆ２）に応じたビート信号に変換され（図２７（ｃ））、その光周波数差を繰り返し周波数とするクロック信号が生成される（図２７（ｄ））。位相比較手段はＵＳＢ及びＬＳＢ成分から生成されたクロック信号の相対位相差Δφを求め（図２７（ｅ））、求めた結果から波長分散補償手段を制御する。本構成例では、任意の中心波長成分を抽出することができるため、システム導入時等の幅広い波長分散の補償にも、システム運用時の精密な波長分散の補償にも適用することができる。また、光帯域抽出手段５３−１、５３−２を用いることにより、より高速の光信号に対しても同じ構成が適用でき、つまり帯域抽出手段に関してビットレートフレキシブルにでき、更なる高速化を目指した場合、バンドパスフィルタの高周波部品を削減できる利点がある。
【００８６】
＜第４の実施形態における自動分散補償型光リンクシステムの第２の構成例＞
図２０は、自動分散補償型光リンクシステムの第２の構成例を示す。本構成例は帯域分割手段４４で分割したＵＳＢ成分及びＬＳＢ成分を光学ＳＷ（スイッチ）４８を用いて、所望の中心波長を有する光帯域を抽出するＯＢＰＦ（光バンドパスフィルタ）５３１〜５３ｎを通過した光信号を光電変換器４５−１、４５−２によって光電気変換をして、この２つの電気信号の位相を位相比較器４７１で比較し、その出力をＬＰＦ４９−１を通して制御回路５０へ出力するようにしたものである。ＯＢＰＦ５３１〜５３ｎは、誘電体多層膜フィルタでも、ファイバグレーティングフィルタでも、光ファイバまたは光導波路上に形成されたマッハツェンダ干渉計型光フィルタ、アレイ導波路回折格子型フィルタでもよい。
このような構成を実現することによって、光電変換器４５−１〜４５−ｎ及び位相比較器４７１〜４７ｎは、それぞれのＯＢＰＦ５３１〜５３ｎの中心波長とＵＳＢ成分またはＬＳＢ成分のキャリアとの光周波数差に相当する動作周波数を有すればよく、安価な構成で実現することができる。
【００８７】
＜第４の実施形態における自動分散補償型光リンクシステムの第３の構成例＞
図２１は、自動分散補償型光リンクシステムの第３の構成例を示す。本構成例は帯域分割手段４４で分割したＵＳＢ成分及びＬＳＢ成分は、光学ＳＷ４８−１を用いて所望の中心波長を有する光帯域を抽出するＯＢＰＦ５３１〜５３ｎに入力されて所望の中心波長を有する光帯域が抽出された後、再び光学ＳＷ４８−２を用いて、光電変換器４５−１、４５−２にそれぞれ入力させて光電変換した２つの電気信号の位相を位相比較器４７１で比較し、その出力をＬＰＦ４９−１を通して制御回路５０へ出力するようにしたものである。光学ＳＷ４８−１、４８−２は、機械的に光導波路を切り替えるものでも、ＭＥＭＳを用いたものでも、音響光学（ＡＯ）を用いたものでも、熱光学（ＴＯ）を用いたものでもよい。
このような構成を実現することによって、光電変換器４５−１、４５−２、位相比較器４７１を共有することができる。また、電気部品の集積化を行うことができ、装置の小型化、安定化を実現することができる。
【００８８】
＜第４の実施形態における自動分散補償型光リンクシステムの第４の構成例＞
図２２は、自動分散補償型光リンクシステムの第４の構成例を示す。本構成例は、所望の繰り返し周波数を有するクロック信号を生成するために、所望の中心波長に調整することができる可変ＯＢＰＦ５４−１、５４−２を備えたものである。
このような構成を実現することによって、コンポーネントを共有することができ、装置の小型化、安定化を実現することができる。また、任意の繰り返し周波数を有するクロック信号を用いて波長分散値を検出することができる。また、可変遅延器５１−１、５１−２を不要にするためには、例えば第３の実施形態における自動分散補償型光リンクシステムの第４の構成例で記載した方法等がある。
【００８９】
次に、第５の実施形態における自動分散補償型光リンクシステムについて説明する。
＜第５の実施形態における自動分散補償型光リンクシステムの第１の構成例＞
図２３は、自動分散補償型光リンクシステムの第１の構成例を示す。前述した第３、４の実施形態では、波長分散を帯域分割したＵＳＢ成分とＬＳＢ成分から抽出したクロック信号の相対位相差を検出して補償するのに対し、第５の実施形態は偏波モード分散を抽出したクロック信号の強度をモニタして補償する点が異なる。図２３において光送信装置１は、キャリア抑圧手段と２値ＮＲＺ符号またはパーシャルレスポンス符号を用いて生成されたキャリア抑圧ＲＺ符号化光信号を送信する。光伝送路３を介して伝送されたキャリア抑圧ＲＺ符号化光信号は光分岐４２によって分岐され、一方は光受信器４３に入力され、もう一方は帯域分割手段４４に入力される。帯域分割手段４４によって２値ＮＲＺ符号またはパーシャルレスポンス符号を取り出した後、光電変換器４５−１、４５−２によってベースバンドに変換する。変換されたベースバンドから任意の中心周波数を持つバンドを取り出し、位相情報から算出される波長分散値に基づいて波長分散補償手段４１を変化させ、波長分散を補償する。また、強度検出手段５７によって、取り出したバンドの少なくとも一方の強度をモニタし、強度が最大となるように偏波モード分散補償手段５５を変化させ、偏波モードの分散を補償する。
なお、光伝送路３には、送信端、受信端、あるいはその中間に光受信器で十分なＳＮ比を確保するための十分な光パワが得られるように光増幅器を配置してもよい。
【００９０】
また、帯域分割手段４４には、ＵＳＢ成分及びＬＳＢ成分をそれぞれ分割する２つの光帯域通過型フィルタ、光ファイバまたは光導波路上に形成されたマッハツェンダ干渉計型光フィルタ、アレイ導波路回折格子型フィルタなどを用いる。また、位相比較手段４７は、バンド抽出手段４６−１、４６−２から出力された２つのクロック信号の位相差に応じた電圧を出力するミキサを用いた構成、あるいはＡ／Ｄコンバータなどを介して波形サンプリングを行って位相差を求める構成を用いる。また、波長分散補償手段４１は、波長分散制御情報に基づいてその波長分散値を変化させる構成であり、例えば、ＡＷＧを用いた構成、Virtually Imaged Phased Array（ＶＩＰＡ）を用いた構成、可変ファイバグレーティングを用いた構成などがある。強度検出手段５７は、例えばＲＦスペクトルアナライザを用いてもよいし、ＲＦパワメータを用いてもよい。偏波モード分散補償手段５５は、強度検出手段５７によってモニタされた強度が最大となるように変化させる構成であり、例えば、固定の偏波モード分散値を与え、入力される信号の二つの主偏波状態（ＰＳＰ）のパワー比を変化させる構成、偏波ビームスプリッタ（ＰＢＳ）によって直交する偏波に分離した後、一方の偏波に光学的あるいは電気的に遅延を変化させる構成等がある。
【００９１】
本構成例によれば、波長分散補償を行うことができるのに加え、さらに、波長分散で検出するクロック信号を用いて偏波モード分散を前記波長分散と独立して補償することができる利点がある。
【００９２】
＜第５の実施形態における自動分散補償型光リンクシステムの第２の構成例＞
図２４は、自動分散補償型光リンクシステムの第２の構成例を示す。この図では、図１８に示す構成例を基本として図示しているが、第５の実施形態における構成例は前述した全ての構成例に適用することができる。
波長分散及び偏波モード分散の補償方法に関するアルゴリズムは、例えば以下のようになる。
システム導入時には、クロック信号の相対位相差を検出して波長分散を補償する。波長分散を補償した後、クロック信号の強度が最大となるように偏波モード分散を補償する。
一方、システム運用時には、クロック信号の相対位相差と強度を双方モニタし、双方とも変化した場合は波長分散を補償し、強度のみが変化した場合には偏波モード分散を補償する。このようにシステム運用時にも、伝送した信号に影響を与えることなく、波長分散と偏波モード分散を独立に補償することが可能である。
【００９３】
なお、本発明による自動分散補償型光リンクシステムは、第１、２、３の実施形態に記載した光信号以外にも、ＤＰＳＫ符号、ＱＰＳＫ符号、Ｄｕｏｂｉｎａｒｙ符号、ＢＰＳＫ符号、ＣＲＺ符号、ＣＳ−ＲＺ符号、ＤＣＳ−ＲＺ符号、ＲＺ−ＤＰＳＫ符号（T. Miyano et al., Tech. Dig. in OECC2000, paper 14D3-3, July, 2000.）、特願２００２−０４０８５５で提案しているＣＳ−ＲＺ−ＤＰＳＫ符号等の各種符号形式を用いることが可能である。
【００９４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の高精度波長分散測定方法および自動分散補償型光リンクシステムは、インサービス状態のまま主信号に影響を与えることなく光伝送路の波長分散値を測定することができる。また、本発明方法およびシステムでは、主信号のビットレートにおける分散耐力に比較して十分な検出感度および精度を備えており、波長分散の影響による伝送品質の劣化を未然に検知して補償することができる。
さらに、トーン信号を用いる場合には、検出感度および範囲をフレキシブルに変更することができるので、光伝送路故障等によるルート切り替えの際に発生する波長分散値の大きなずれにも対応でき、適切な分散補償量を即座に検出して補償することができる。
これにより、光リンクシステムの安定運用および信頼性向上を実現することができる。
また、波長分散による伝送品質の劣化と偏波モード分散による伝送品質の劣化を独立に検知し、自動的に補償できる。このことは光伝送システムの信頼性向上、保守運用の簡素化を可能にする効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の自動分散補償型光リンクシステムの基本構成を示すブロック図。
【図２】第１の実施形態における光送信装置１の第１の構成例を示すブロック図。
【図３】第１の実施形態におけるＤＣＳ−ＲＺ光信号の生成原理を説明する図。
【図４】第１の実施形態における光送信装置１の第２の構成例を示すブロック図。
【図５】第１の実施形態における光送信装置１の第４の構成例を示すブロック図。
【図６】第１の実施形態における光受信装置２の第１の構成例を示すブロック図。
【図７】第１の実施形態における光受信装置２の動作について説明する図。
【図８】第１の実施形態における光受信装置２の第２の構成例を示すブロック図。
【図９】第１の実施形態における光受信装置２の第３の構成例を示すブロック図。
【図１０】第１の実施形態における光受信装置２の第４の構成例を示すブロック図。
【図１１】第２の実施形態における自動分散補償型光リンクシステムの第１の構成例を示すブロック図。
【図１２】第２の実施形態における自動分散補償型光リンクシステムの第２の構成例を示すブロック図。
【図１３】第２の実施形態における自動分散補償型光リンクシステムの第３の構成例を示すブロック図。
【図１４】第２の実施形態における自動分散補償型光リンクシステムの第４の構成例を示すブロック図。
【図１５】第３の実施形態における自動分散補償型光リンクシステムの第１の構成例を示すブロック図。
【図１６】第３の実施形態における自動分散補償型光リンクシステムの第２の構成例を示すブロック図。
【図１７】第３の実施形態における自動分散補償型光リンクシステムの第３の構成例を示すブロック図。
【図１８】第３の実施形態における自動分散補償型光リンクシステムの第４の構成例を示すブロック図。
【図１９】第４の実施形態における自動分散補償型光リンクシステムの第１の構成例を示すブロック図。
【図２０】第４の実施形態における自動分散補償型光リンクシステムの第２の構成例を示すブロック図。
【図２１】第４の実施形態における自動分散補償型光リンクシステムの第３の構成例を示すブロック図。
【図２２】第４の実施形態における自動分散補償型光リンクシステムの第４の構成例を示すブロック図。
【図２３】第５の実施形態における自動分散補償型光リンクシステムの第１の構成例を示すブロック図。
【図２４】第５の実施形態における自動分散補償型光リンクシステムの第２の構成例を示すブロック図。
【図２５】第３の実施形態における自動分散補償型光リンクシステムの第１の構成例の動作について説明する図。
【図２６】繰り返し周波数と位相差検出範囲について説明する図。
【図２７】第４の実施形態における自動分散補償型光リンクシステムの第１の構成例の動作について説明する図。
【図２８】光クロック信号強度と波長分散値の関係を示す図。
【符号の説明】
１光送信装置
１１連続光光源
１２，１３プッシュプル型マッハツェンダ光変調器
１４光増幅器
１５光合波手段
１６励起光源
１７光合波器
２光受信装置
２１帯域分割手段
２２光受信器
２３，２７，２９位相比較器
２４可変分散補償器
２５光分岐器
２６光フィルタ
２８帯域可変光フィルタ
３光伝送路
３１光増幅器
３２光分波器
３５受信器
３６光ＳＷ回路
３７制御回路
４４帯域分割手段
４５光電変換器
４６バンド抽出手段
４７位相比較手段
４８光学ＳＷ
５０制御回路
５５偏波モード分散補償手段
５７強度検出手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical link system using an optical transmission line having chromatic dispersion, such as an optical fiber, and to measure the chromatic dispersion value of the optical transmission line with high accuracy and to calculate the compensation amount. About.
[0002]
Furthermore, the present invention relates to an automatic dispersion compensation type optical link system that automatically compensates for chromatic dispersion and polarization mode dispersion of an optical transmission line by controlling a dispersion compensator based on a compensation amount calculated by this method.
[0003]
[Prior art]
In an optical link system using a high-speed channel, waveform degradation occurs due to chromatic dispersion or high-order dispersion such as dispersion slope of the optical fiber that constitutes the optical transmission line, and transmission quality deterioration due to this is a problem. Yes. This occurs when the wavelength dispersion of the optical fiber, its higher-order dispersion, etc. act on the bandwidth of the optical signal, thereby destroying the optical pulse waveform and receiving interference from adjacent optical pulses. In addition, since the chromatic dispersion of an optical fiber or the like varies depending on the environmental temperature, it affects the stability of transmission quality. Furthermore, when a failure such as disconnection occurs in a certain transmission section, a similar problem occurs due to a change in chromatic dispersion caused by route switching.
[0004]
In order to solve these problems, an automatic dispersion compensation type optical link system combined with various chromatic dispersion measurement methods and dispersion compensation techniques has been proposed. One of them is to monitor the intensity of the optical clock signal extracted from the received optical signal and control the chromatic dispersion value so that it is minimized or maximized.
[0005]
FIG. 28 shows the relationship between the optical clock signal intensity and the chromatic dispersion value in a 40 Gbit / s RZ signal generated by optical time division multiplexing (OTDM) and a normal RZ signal with a duty ratio of 50% (reference: G. Ishikawa). and H. Ooi, “Demonstration of automatic dispersion equalization in 40 Gbit / s OTDM transmission”, Technical Digest of European Conference on Optical Communication, pp. 519-520, 1998).
[0006]
The optical clock signal intensity in the 40 Gbit / s RZ signal generated by the OTDM shown in FIG. 28 (a) has a minimum value at the point where the eye opening is maximized, so the optical clock signal intensity has a minimum value. Thus, the chromatic dispersion value is controlled. On the other hand, in the case of the RZ signal having a duty ratio of 50% shown in FIG. 28 (b), the chromatic dispersion value is controlled so that the optical clock signal intensity shows the maximum value.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional method as described above assumes a simple correlation between the optical clock signal intensity and the eye opening, and the amount of chromatic dispersion received by the optical signal when the optical clock signal intensity is a minimum value for the OTDM signal and maximum for the RZ signal. The characteristic that the eye opening becomes 0 and the eye opening is maximized is used.
[0008]
However, this is true in a region where the incident light power to the optical fiber is sufficiently small and phase modulation due to the nonlinear optical effect can be ignored. On the other hand, in an actual transmission system, transmission is rarely limited to such a region. In the self-phase modulation effect and wavelength multiplexing, the influence of nonlinear optical effects such as cross-phase modulation and four-wave mixing cannot be ignored. That is, in a transmission medium such as an optical fiber, self-phase modulation occurs due to its own optical nonlinearity, and zero dispersion is not always an optimum dispersion value due to the interaction between this and chromatic dispersion. In such a region, the minimum (maximum) of the clock signal intensity and the point at which the eye opening becomes maximum and the point at which the chromatic dispersion becomes zero cannot be guaranteed. In other words, it has been difficult for the prior art to achieve suppression of transmission quality deterioration by sufficient chromatic dispersion compensation.
[0009]
Further, in the OTDM signal and the RZ signal, as described above, the optical clock signal intensity is the optimum dispersion value at the minimum value and the maximum value, respectively, so that the control method differs greatly depending on the code format. Further, the OTDM signal has a minimum optical clock signal intensity at the point where the eye opening is maximized, but there are two local maximum points in the vicinity thereof. For this reason, it is very difficult to automatically control this to a minimum value. Furthermore, the dynamic range is only 3 dB, with a maximum of 0.8 and a minimum of 0.4. Therefore, stable control is difficult from the viewpoint of the SN ratio.
[0010]
Furthermore, in the conventional technology, when monitoring the optical clock signal intensity according to the chromatic dispersion, the optical clock signal intensity changes in the same way regardless of whether the chromatic dispersion is shifted positively or negatively, and the direction of deviation of the chromatic dispersion value Is unknown. Therefore, in order to determine the direction, it is necessary to intentionally shift the chromatic dispersion value to cause eye opening deterioration. In other words, since transmission quality deterioration due to eye opening deterioration is inevitable, in-service implementation is difficult.
[0011]
The present invention is capable of measuring the chromatic dispersion value of an optical transmission line with high accuracy without influencing the main signal in the in-service state, and calculating a chromatic dispersion compensation amount for compensating the chromatic dispersion value. An object of the present invention is to provide a highly accurate chromatic dispersion measuring method that can be used.
[0012]
Furthermore, the present invention combines this high-accuracy chromatic dispersion measurement method with a dispersion compensator, and automatically controls the chromatic dispersion and fluctuations of the optical transmission line by controlling the dispersion compensator based on the calculated chromatic dispersion compensation amount. It is an object of the present invention to provide an automatic dispersion compensation type optical link system which can compensate and improve the stability and reliability of the optical link system.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The high-accuracy chromatic dispersion measuring method according to claim 1, With a single continuous light source A carrier-suppressed RZ-encoded optical signal generated using a carrier-suppressing means and a binary NRZ code or a partial response code, or With a single continuous light source The carrier suppression clock signal generated using the carrier suppression means and the clock signal is transmitted to the optical transmission path, and the two bands of the carrier suppression RZ encoded optical signal or the carrier suppression clock signal transmitted through the optical transmission path are each band. The baseband phase information is extracted from the binary NRZ code component, the partial response code component or the clock signal in each band, the relative phase difference is detected, and the optical transmission line is detected from the relative phase difference. The chromatic dispersion value of is calculated.
[0014]
The high-accuracy chromatic dispersion measuring method according to claim 2, wherein both of and one of the two bands of the carrier-suppressed RZ encoded optical signal or the carrier-suppressed clock signal transmitted through the optical transmission line are divided and received, respectively. The baseband phase information is extracted from the binary RZ, NRZ code component, partial response code component or clock signal in each band, the relative phase difference is detected, and the chromatic dispersion value of the optical transmission line is determined from the relative phase difference. Is calculated.
[0015]
The high-accuracy chromatic dispersion measuring method according to claim 3 receives one of two bands of a carrier-suppressed RZ encoded optical signal or a carrier-suppressed clock signal transmitted through an optical transmission line, and a binary NRZ code in that band. Component, partial response code component or baseband phase information of clock signal is extracted, relative phase difference with phase state measured in advance with reference dispersion value is detected, and chromatic dispersion value of optical transmission line from the relative phase difference Is calculated.
[0016]
The high-accuracy chromatic dispersion measurement method according to claim 4 sequentially receives both one and one of the two bands of the carrier-suppressed RZ encoded optical signal or the carrier-suppressed clock signal transmitted through the optical transmission line while switching the divided bands. The baseband phase information is extracted from the binary RZ or NRZ code component or partial response code component or clock signal in each band, the relative phase difference is detected, and the wavelength dispersion of the optical transmission line is determined from the relative phase difference. Calculate the value.
[0017]
The highly accurate chromatic dispersion measuring method according to claim 5 is: Generated from a single continuous light source NRZ, RZ encoded optical signal or optical clock signal is transmitted to the optical transmission line, and two Vestigial side Band (VSB) bands of the NRZ, RZ encoded optical signal or optical clock signal transmitted to the optical transmission line are set. Each band is divided and received, baseband phase information is extracted from the NRZ component or clock component in each band, the relative phase difference is detected, and the chromatic dispersion value of the optical transmission line is calculated from the relative phase difference To do.
[0018]
The high-accuracy chromatic dispersion measuring method according to claim 6, Generated from a single continuous light source NRZ, RZ encoded optical signal or optical clock signal is transmitted to an optical transmission line, and both and one of the two VSB bands of the NRZ, RZ encoded optical signal or optical clock signal transmitted to the optical transmission line are respectively transmitted. Received by dividing the band, extracts baseband phase information from the NRZ component or clock component in each band, detects the relative phase difference, and calculates the chromatic dispersion value of the optical transmission line from the relative phase difference .
[0019]
The high-accuracy chromatic dispersion measuring method according to claim 7, Generated from a single continuous light source NRZ, RZ encoded optical signal or optical clock signal is transmitted to the optical transmission line, and one of the two VSB bands of the NRZ, RZ encoded optical signal or optical clock signal transmitted to the optical transmission line is received, Baseband phase information is extracted from the NRZ component or clock component in the band, the relative phase difference from the phase state measured in advance at the reference dispersion value is detected, and the chromatic dispersion of the optical transmission line is determined from the relative phase difference. Calculate the value.
[0020]
The high-accuracy chromatic dispersion measuring method according to claim 8, Generated from a single continuous light source NRZ, RZ encoded optical signal or optical clock signal is transmitted to the optical transmission line, and both of the two VSB bands of the NRZ, RZ encoded optical signal or optical clock signal transmitted to the optical transmission line are divided. The band is switched and received sequentially, the baseband phase information is extracted from the NRZ component or clock component in each band, the relative phase difference is detected, and the chromatic dispersion value of the optical transmission line is calculated from the relative phase difference. calculate.
[0021]
The generation of the carrier-suppressed RZ encoded optical signal or the carrier-suppressed clock signal is performed by modulating continuous light with a binary NRZ code, a partial response code, or a clock signal, and m / 2 times the bit rate of the modulated signal (m RZ encoding is performed by adding alternating phase differences by modulation using a clock signal having a frequency of (positive integer).
[0022]
The generation of the carrier-suppressed RZ encoded optical signal or the carrier-suppressed clock signal is performed by modulating the continuous light with a clock signal having a frequency m / 2 times (m is a positive integer) the bit rate of the modulated signal. A clock signal is generated, and the carrier-suppressed clock signal is modulated with a binary NRZ code, a partial response code, or a clock signal as a modulation signal.
[0023]
The high-accuracy chromatic dispersion measuring method according to claim 11 superimposes a tone signal on continuous light or a modulated signal, and on the receiving side, each of two bands of a carrier-suppressed RZ encoded optical signal or a carrier-suppressed clock signal is divided into bands. Then, the tone signal in each band is separated to detect the relative phase difference, and the chromatic dispersion value of the optical transmission line is calculated from the relative phase difference.
[0024]
The high-accuracy chromatic dispersion measuring method according to claim 12 superimposes a tone signal on continuous light or a modulated signal, and on the receiving side, both of the two bands of the carrier-suppressed RZ encoded optical signal or the carrier-suppressed clock signal and one of them. Are divided into bands, and the tone signal in each band is separated to detect the relative phase difference, and the chromatic dispersion value of the optical transmission line is calculated from the relative phase difference.
[0025]
The high-accuracy chromatic dispersion measuring method according to claim 13 superimposes a tone signal on continuous light or a modulated signal, and the receiving side receives one of two bands of a carrier-suppressed RZ encoded optical signal or a carrier-suppressed clock signal. The phase signal is extracted by separating the tone signals in that band, the relative phase difference from the phase state measured in advance at the reference dispersion value is detected, and the chromatic dispersion value of the optical transmission line is calculated from the relative phase difference. To do.
[0026]
The high-accuracy chromatic dispersion measurement method according to claim 14 superimposes a tone signal on continuous light or a modulated signal, and on the receiving side, both the two bands of the carrier-suppressed RZ encoded optical signal or the carrier-suppressed clock signal and one of them. Are sequentially received by switching the divided bands, the tone signal in each band is separated to detect the relative phase difference, and the chromatic dispersion value of the optical transmission line is calculated from the relative phase difference.
[0027]
In the high-precision chromatic dispersion measurement method according to claim 15, the tone signal is superimposed on the continuous light or the modulated signal by generating a Raman gain in the optical transmission line.
[0028]
The automatic dispersion compensating optical link system according to claim 16 is provided in any one of claims 1 to 15 in at least one wavelength channel of a wavelength division multiplexing optical transmitter and a wavelength division multiplexed optical receiver connected via an optical transmission line. Means for calculating a chromatic dispersion value of the optical transmission line by the high-accuracy chromatic dispersion measuring method described above.
[0029]
The automatic dispersion compensating optical link system according to claim 17 is the high-accuracy chromatic dispersion measuring method according to any one of claims 1 to 15, wherein the automatic dispersion compensating optical link system is connected to an optical transmitter and an optical receiver connected via an optical transmission line. Means for calculating the chromatic dispersion value of the optical transmission line, and the optical transmission device or the optical transmission line or the optical receiving device is compensated for dispersion based on the chromatic dispersion value of the optical transmission line calculated by this means. Dispersion compensation means is provided.
[0030]
The automatic dispersion compensating optical link system according to claim 18 is provided with at least one wavelength channel of a wavelength division multiplexing optical transmitter and a wavelength division multiplexed optical receiver connected via an optical transmission line. Means for calculating a chromatic dispersion value of the optical transmission line by the high-accuracy chromatic dispersion measurement method according to claim 1, wherein either one of the wavelength-multiplexed optical transmitter and the wavelength-multiplexed optical receiver of the wavelength channel has the wavelength Dispersion compensation means is provided for performing dispersion compensation based on the chromatic dispersion value of the optical transmission line calculated by the means for calculating the dispersion value.
[0031]
The automatic dispersion compensating optical link system according to claim 19, wherein the means for calculating the chromatic dispersion value includes an optical switch that can be switched to apply to a plurality of wavelength channels, and calculates the chromatic dispersion value. The means for sharing is shared among a plurality of wavelength channels.
[0032]
The automatic dispersion compensating optical link system according to claim 20, wherein the means for calculating the chromatic dispersion value includes an optical switch that can be switched to apply to a plurality of wavelength channels, and the wavelength of the wavelength channel Either the multiplexed optical transmitter or the wavelength multiplexed optical receiver includes dispersion compensation means for performing dispersion compensation based on the wavelength dispersion value of the optical transmission path calculated by the means for calculating the wavelength dispersion value.
[0033]
An automatic dispersion compensating optical link system according to claim 21 is an optical transmission apparatus for generating a carrier-suppressed RZ encoded optical signal generated by a carrier-suppressed clock generating means and a binary NRZ code or a partial response encoding means. A chromatic dispersion compensation unit that includes a receiving unit that receives a signal and an optical transmission path interposed between the receiving unit and the transmitting unit, and that performs chromatic dispersion compensation by changing a chromatic dispersion amount; , A band dividing unit that divides each of the two bands of the carrier-suppressed RZ encoded optical signal, a photoelectric conversion unit that photoelectrically converts each of the divided optical signals, and a base that is output from the photoelectric conversion unit Band extraction means for extracting a baseband component having an arbitrary center frequency from the band signal, and the same center frequency extracted from the optical signal in each band Comprising a phase comparator means for extracting comparing the phase information of the baseband component with.
[0034]
An automatic dispersion compensating optical link system according to claim 22 is an optical transmission apparatus for generating a carrier-suppressed RZ encoded optical signal generated by a carrier-suppressed clock generating means and a binary NRZ code or a partial response encoding means, and its signal And a chromatic dispersion compensation means for performing chromatic dispersion compensation by changing the amount of chromatic dispersion, and a receiving section that receives the optical transmission path interposed between the receiving section and the transmitting section. Band dividing means for dividing each of the two bands of the carrier-suppressed RZ encoded optical signal, optical band extracting means for extracting an optical band having an arbitrary optical frequency difference from each of the divided bands, and each band Photoelectric conversion means for photoelectric conversion of the optical band extracted from the phase, and phase comparison means for extracting and comparing phase information from the baseband signal output from the photoelectric conversion means Consisting of.
[0035]
The automatic dispersion compensation type optical link system according to claim 23, wherein the polarization dispersion compensation means for performing polarization dispersion compensation and the intensity of at least one of an optical band or a baseband component extracted from each divided band are provided. And an intensity measuring means for measuring.
[0036]
25. The optical receiver according to claim 24, which receives a digital optical signal from an optical transmission line, and separates and extracts at least two different frequency components from the optical spectrum components of the received digital optical signal. Means, phase comparison means for detecting a relative phase difference between the extracted components, and the digital optical signal suffered in the optical transmission line based on relative phase difference information obtained from the phase comparison means Chromatic dispersion measuring means for calculating the amount of chromatic dispersion, and dispersion compensating means for compensating the chromatic dispersion of the optical transmission line based on the measurement result of the chromatic dispersion measuring means.
[0037]
The optical receiver according to claim 25, further comprising polarization mode dispersion compensation means, further comprising intensity measurement means for measuring the intensity of at least one of the optical band and the baseband component extracted from the divided bands. .
[0038]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a basic configuration of an automatic dispersion compensating optical link system according to the present invention.
In the figure, the automatic dispersion compensating optical link system of this embodiment includes a carrier suppression unit and a carrier-suppressed RZ encoded optical signal generated by using a binary NRZ code or a partial response code, or a carrier suppression unit and a clock signal. The optical transmission device 1 for transmitting the carrier-suppressed clock signal generated by using the received signal and the carrier-suppressed RZ encoded optical signal or the carrier-suppressed clock signal transmitted via the optical transmission path 3 are divided into bands and received. The optical receiver 2 is configured to extract an NRZ signal, a partial response signal component, or a clock signal and perform dispersion compensation based on a chromatic dispersion value calculated from the phase information.
[0039]
In the optical transmission line 3, an optical amplifier may be arranged at the transmission end, the reception end, or in the middle so that sufficient optical power for securing a sufficient SN ratio can be obtained by the optical reception device 3. Good.
[0040]
In the following description, a carrier-suppressed RZ encoded optical signal (hereinafter referred to as “DCS-RZ optical signal”) generated from a duobinary signal is transmitted as a partial response code, and the DCS-RZ optical signal is divided into bands on the receiving side. However, the same applies to the case where a binary NRZ code, a multi-level partial response code, or a clock signal is used. For DCS-RZ optical signals, the literature (Miyamoto.Y. Et al., "Duobinary carrier-suppressed return-to-zero format and its application to 100GHz-spaced 8x43-Gbit / s DWDM unrepeatered transmission over 163km", Optical Fiber Communication Conference and Exhibit. 2001, OFC2001, vol.2, 2001).
[0041]
Next, the automatic dispersion compensation type optical link system in the first embodiment will be described.
<First Configuration Example of Optical Transmitting Apparatus 1 in First Embodiment>
FIG. 2 shows a first configuration example of the optical transmission apparatus 1. In the figure, an optical transmitter 1 includes a continuous light source 11 that outputs continuous light, a push-pull Mach-Zehnder optical modulator 12 that generates an optical duobinary signal by intensity and phase modulation of the continuous light with a duobinary signal, The optical duobinary signal is composed of a push-pull type Mach-Zehnder optical modulator 13 that adds an alternating phase difference using a clock signal, performs RZ encoding, and converts it into a DCS-RZ optical signal.
[0042]
For example, a DFB laser is used as the continuous light source 11. The push-pull Mach-Zehnder optical modulators 12 and 13 are Mach-Zehnder interferometer-type light intensity modulators formed on a lithium niobate (LN) substrate or a semiconductor substrate, and electrodes for modulation are respectively provided on the two arms. And can be modulated chirp-free by driving both of them in a complementary manner. If an X-cut structure is used, chirp-free modulation can be realized even with a single electrode.
[0043]
The operation of the optical transmission device 1 will be described. When the ternary duobinary signal converted from the binary binary signal is complementarily input to each electrode of the push-pull type Mach-Zehnder optical modulator 12 and push-pull driving is performed, continuous light output from the continuous light source 11 is obtained. Are intensity and phase modulated to produce an optical duobinary signal having about half the bandwidth of a normal NRZ code.
[0044]
This optical duobinary signal is input to the push-pull type Mach-Zehnder optical modulator 13, and is modulated by push-pull driving with a synchronized clock signal. At this time, the operating point is set to a voltage having the minimum transmittance at the time of non-modulation, and the frequency of the clock signal to be driven is set to a half (N / 2 Hz) of the bit rate Nbit / s of the optical duobinary signal generated in the previous stage. Thereby, the push-pull type Mach-Zehnder optical modulator 13 has a gate characteristic having a function of changing to an alternating phase RZ, and a DCS-RZ optical signal is generated.
[0045]
This is schematically shown in FIG. FIG. 4A shows an optical duobinary signal output from the push-pull type Mach-Zehnder optical modulator 12 in the preceding stage. According to the phase of this optical duobinary signal, the push-pull type as shown in FIG. The push-pull drive gate phase of the Mach-Zehnder optical modulator 13 is set. By this operation, an RZ encoded optical signal having an inter-bit phase difference shown in FIG. 4C is obtained. This is the waveform of the DCS-RZ optical signal. As shown in FIG. 4 (d), the optical spectrum has an optical spectrum having two optical duobinary components with a frequency difference N, with the carrier component suppressed.
[0046]
The frequency of the clock signal for driving the push-pull type Mach-Zehnder optical modulator 13 at the subsequent stage is generally mN / 2 Hz (m is a positive value) with respect to the bit rate Nbit / s of the optical duobinary signal generated at the previous stage. (Integer). For example, when m = 2, the frequency difference between the two optical duobinary components of the DCS-RZ optical signal is doubled (2 NHz).
[0047]
<The 2nd example of composition of optical transmitting device 1 in a 1st embodiment>
FIG. 3 shows a second configuration example of the optical transmission apparatus 1. In the figure, an optical transmission device 1 inputs continuous light output from a continuous light source 11 to a push-pull Mach-Zehnder optical modulator 13, modulates it with a clock signal, performs alternating phase RZ encoding, and generates a generated carrier. In this configuration, the suppression clock signal is input to the push-pull Mach-Zehnder optical modulator 12 that modulates the duobinary signal. That is, the front-stage push-pull Mach-Zehnder optical modulator 13 is push-pull driven with a clock signal (frequency N / 2), and the rear-stage push-pull Mach-Zehnder optical modulator 12 is pushed-pull driven with a duobinary signal (bit rate N). By doing so, a DCS-RZ optical signal is generated.
[0048]
<The 3rd example of composition of optical transmitting device 1 in a 1st embodiment>
A signal for push-pull driving the push-pull type Mach-Zehnder optical modulator 12 shown in FIGS. 2 and 3 is not limited to a duobinary signal, but a multi-value partial response code, a binary NRZ code, or a push-pull type Mach-Zehnder optical modulation. A clock signal having a frequency independent of the clock signal for driving the device 13 may be used. In this case, the optical signal output from the optical transmitter 1 becomes a carrier-suppressed RZ encoded optical signal or a carrier-suppressed clock signal, and the optical receiver 2 has two partial response code components, or a binary NRZ code component or a clock signal. Is received after being divided into bands.
[0049]
<The 4th example of composition of optical transmitting device 1 in a 1st embodiment>
FIG. 5 shows a fourth configuration example of the optical transmission apparatus 1. Although an example corresponding to the first configuration example shown in FIG. 2 is shown here, the same applies to the second configuration example shown in FIG.
[0050]
In FIG. 5A, a continuous light source 11 having a configuration capable of superimposing minute intensity modulation on continuous light by a tone signal supplied from the outside is used. In that case, the optical receiver 2 receives the DCS-RZ optical signal by dividing the band, extracts the tone signal, and detects the phase state.
[0051]
Further, instead of directly modulating the continuous light source 11 with a tone signal, an external modulation configuration using an electroabsorption optical modulator or an LN optical modulator may be employed.
[0052]
Further, as shown in FIG. 5B, the tone signal is superimposed on the duobinary signal, the binary NRZ signal, and the clock signal that drive the push-pull type Mach-Zehnder optical modulator 12, and the optical receiver 2 similarly performs the tone signal. It is good also as a structure which extracts.
[0053]
<First Configuration Example of Optical Reception Device 2 in First Embodiment>
FIG. 6 shows a first configuration example of the optical receiver 2. In the figure, the optical receiver 2 directly separates two SSB components (USB component and LSB component) in the spectral components of the transmitted DCS-RZ optical signal, and directly separates the USB component and LSB component, respectively. Optical receivers 22-1 and 22-2 for detecting clock signal components by detection, a phase comparator 23 for detecting the relative phase difference of each clock signal component, and feedback input of this relative phase difference as chromatic dispersion control information The variable dispersion compensator 24 performs chromatic dispersion compensation of the optical transmission line 3.
[0054]
The band dividing means 21 includes two optical bandpass filters for separating the optical splitter and the USB and LSB components, a Mach-Zehnder interferometer type optical filter formed on an optical fiber or an optical waveguide, and an arrayed waveguide diffraction grating type. A filter (AWG) or the like is used. The optical receiver 22 has a photoelectric conversion function and a signal regeneration function, and is configured to output the clock signal extracted by the timing extraction circuit. The phase comparator 23 is configured using a mixer that outputs a voltage corresponding to the phase difference between the two clock signal components output from the timing extraction circuits of the optical receivers 22-1 and 22-2, or an AD converter or the like. The phase difference is obtained by performing waveform sampling via
[0055]
The tunable dispersion compensator 24 is configured to change the dispersion amount based on the chromatic dispersion control information. For example, a configuration using AWG (Hirano. A. et al., “640 Gbit / s (16 channel / spl times / 42.7Gbit / s) WDM L-band DSF transmission experiment using 25nm bandwidth AWG dispersion slope compensator ", Electronics Letters, vol.36, no.19, pp.1638-1639, 2000), VIPA (Shirasaki.M. Et al. , "Variable dispersion compensator using the virtually imaged phased array (VIPA) for 40-Gbit / s WDM transmission systems", ECOC2000 PDP), Variable fiber grating (Ohn.MM et al., "Dispersion variable fiber Bragg grating using a piezoelectric stack ", Electronics Letters, vol. 32, no. 21, pp. 2000-2001, 1996).
[0056]
The operation of the optical receiver 2 will be described with reference to FIG. The optical spectrum of the DCS-RZ optical signal output from the optical transmission device 1 is such that the two USB and LSB components are separated by a frequency corresponding to the bit rate N (FIG. 7 (a)). The DCS-RZ optical signal transmitted through the optical transmission path 3 is input to the band dividing means 21 of the optical receiving device 2, and the USB and LSB components are selected (FIG. 7 (b)). These USB and LSB components are square-detected by the optical receivers 22-1 and 22-2, respectively (FIG. 7 (c)), and a clock signal is extracted and output by the timing extraction circuit (FIG. 7 (d)). The phase comparator 23 obtains a relative phase difference Δφ between the clock signals corresponding to the two USB and LSB components, and feeds it back to the tunable dispersion compensator 24 as chromatic dispersion control information. The tunable dispersion compensator 24 changes the dispersion amount based on the chromatic dispersion control information, and controls so that the total chromatic dispersion value combined with the chromatic dispersion value of the optical transmission line 3 becomes the optimum value at the time of reception. As a result, it is possible to keep good and stable transmission quality while minimizing the influence of wavelength dispersion of the optical transmission line 3.
[0057]
Here, the configuration in which the clock signal is extracted by the timing extraction circuit of the optical receiver and the relative phase difference is obtained is shown. However, as the phase comparator 23, waveform sampling is performed via the above-mentioned AD converter or the like to obtain the phase difference. If the desired configuration is used, it is not always necessary to extract the clock signal, and necessary chromatic dispersion control information can be obtained from the time delay of the digital signal waveform itself.
[0058]
In addition, as shown in FIG. 5, when a tone signal is superimposed and transmitted by the optical transmission device 1, the tone signal is separated by a band pass filter after square detection by the optical receivers 22-1, 22-2. The phase comparator 23 may be configured to detect the relative phase difference between the two tone signals.
[0059]
<The 2nd example of composition of optical receiving device 2 in a 1st embodiment>
FIG. 8 shows a second configuration example of the optical receiver 2. In the figure, an optical receiver 2 includes an optical splitter 25 that splits a transmitted DCS-RZ optical signal into two branches, an optical filter 26 that separates one SSB component (USB component or LSB component) from one of them, and a DCS. -Optical receivers 22-1 and 22-2 for directly detecting the RSB optical signal and the separated SSB component to extract a clock signal component; and a phase comparator 23 for detecting a relative phase difference between the clock signal components; The relative phase difference is feedback-inputted as chromatic dispersion control information to constitute a variable dispersion compensator 24 that performs chromatic dispersion compensation of the optical transmission line 3.
[0060]
The feature of this configuration example is that the optical receiver 22-1 receives the DCS-RZ optical signal directly and extracts the clock signal component extracted from the DCS-RZ optical signal and the clock signal component extracted from the USB component or LSB component. The relative phase difference is to be obtained. When the clock signal component is extracted from the DCS-RZ optical signal, the clock signal component is generated by the beat of the two SSB components, so that no phase shift due to wavelength dispersion occurs. That is, it can be used as a very stable phase reference, leading to improved reliability of the measured chromatic dispersion control information.
[0061]
<The 3rd example of composition of optical receiving device 2 in a 1st embodiment>
FIG. 9 shows a third configuration example of the optical receiver 2. In the figure, the optical receiver 2 extracts an optical filter 26 that separates one SSB component (USB component or LSB component) from a transmitted DCS-RZ optical signal, and directly detects the SSB component to extract a clock signal component. The optical receiver 22, the phase comparator 27 for detecting the relative phase difference between the clock signal component and the phase state measured in advance at the reference dispersion value, and feedback input of the relative phase difference as chromatic dispersion control information. The variable dispersion compensator 24 performs chromatic dispersion compensation of the optical transmission line 3.
[0062]
The feature of this configuration example is that the optical filter 26, the optical receiver 22, and the phase comparator 27 measure and store the phase state of the clock signal component in advance at the reference dispersion value, and then pass through the optical transmission line to be measured. The relative phase difference from the clock signal component of the transmitted DCS-RZ optical signal is detected. Thereby, the structure of the optical receiver 2 can be simplified.
[0063]
<The 4th example of composition of optical receiving device 2 in a 1st embodiment>
FIG. 10 shows a fourth configuration example of the optical receiver 2. In the figure, an optical receiver 2 includes a band-variable optical filter 28 that alternately separates a transmitted DCS-RZ optical signal and one SSB component (USB component or LSB component), and sequentially separated DCS-RZ light. An optical receiver 22 that directly detects a signal and one SSB component to extract a clock signal component, a phase comparator 29 that detects a relative phase difference between each clock signal component extracted sequentially, and the relative phase difference as a wavelength It is configured by a variable dispersion compensator 24 for performing chromatic dispersion compensation of the optical transmission line 3 by inputting feedback as dispersion control information.
[0064]
The feature of this configuration example is that the variable bandwidth optical filter 28, the optical receiver 22 and the phase comparator 29 first receive a DCS-RZ optical signal to detect a clock signal component, and then receive, for example, a USB component. The clock signal component is detected, and the relative phase difference between the clock signal components is detected. Thereby, the structure of the optical receiver 2 can be simplified.
[0065]
In the phase comparators 23, 27, and 29 of each optical receiver 2 described above, the phase comparison is performed using the clock signal extracted by the optical receiver 22, but the received waveform is obtained by the above-described AD converter or the like. May be digitized to obtain chromatic dispersion control information from the time delay of the waveform itself.
[0066]
When the tone signal is superimposed and transmitted by the optical transmitter 1, the phase comparator may be configured to detect the relative phase difference between the two tone signals. Since the frequency of this tone signal can be set independently of the bit rate of the main signal, the detection sensitivity and range of the relative phase difference between the two tone signals, that is, optical transmission can be changed by changing the frequency of the tone signal. The detection sensitivity and range of the chromatic dispersion value of the path 3 can be flexibly changed.
[0067]
Each of the optical receivers 2 shown above is configured to perform dispersion compensation on the reception side. However, the variable dispersion compensator 24 is arranged on the transmission side, and the optical receiver 2 is utilized using a monitoring signal line or the like. The chromatic dispersion control information detected in step 1 may be transmitted to the transmission side.
[0068]
Next, an automatic dispersion compensating optical link system according to the second embodiment will be described.
<First Configuration Example of Automatic Dispersion Compensation Optical Link System in Second Embodiment>
FIG. 11 shows a first configuration example of an automatic dispersion compensating optical link system. The automatic dispersion compensation type optical link system shown in this figure includes a DFB-LD (DFB laser diode) 11 that generates stable continuous light, a Mach-Zehnder optical modulator 12, an optical amplifier 14, and an optical transmission that propagates an optical signal. Path 3, optical amplifier 31 for amplifying light attenuated due to loss in optical transmission path 3, variable dispersion compensator 24 for compensating for group velocity dispersion in optical transmission path 3, and high frequency component of VSB of NRZ or RZ optical signal And the optical filters 26-1 and 26-2 that cut out the low frequency components and the dispersion measurement using the tone signal, the optical signals cut out by the optical filters 26-1 and 26-2 are square-detected, and this detection is performed. From the optical receivers 22-1 and 22-2 and the optical receivers 22-1 and 22-2 each having a bandpass filter for separating the tone signal from the signal. Force is the clock signal, and a phase comparator 23 for measuring the relative phase difference between the phase or the like in the reference dispersion value.
[0069]
Next, the operation of this configuration example will be described. The basic operation of this configuration example is in accordance with the system of the first embodiment. In the first embodiment, the two SSB components, that is, both USB and LSB, are separately received, whereas The feature in the operation of this configuration example is that each of the VSB components of the NRZ or RZ optical signal is selected and received by the optical filters 26-1 and 26-2, and the chromatic dispersion is detected by the relative phase difference therebetween. It is to adopt a configuration. According to this configuration example, since it can be applied to a normal NRZ or RZ optical signal that does not require carrier suppression means, highly accurate dispersion measurement can be realized at low cost.
[0070]
<Second Configuration Example of Automatic Dispersion Compensating Optical Link System in Second Embodiment>
FIG. 12 shows a second configuration example of the automatic dispersion compensating optical link system. The automatic dispersion compensation type optical link system shown in this figure includes a DFB-LD 11, a Mach-Zehnder optical modulator 12, an optical amplifier 14, and the like, and a plurality of optical transmitters having different n (n is a natural number) types of optical wavelengths. 1, an optical multiplexing means 15 for wavelength multiplexing optical signals generated from these optical transmitters 1, an optical transmission path 3 for propagating the optical signals, and an optical demultiplexing means for separating the transmitted wavelength multiplexed signals for each wavelength. 33, a plurality of optical amplifiers 31-1 to 31-n for amplifying light attenuated by the loss of the optical transmission line 3, and a plurality of variable dispersion compensators 24-1 to compensate for group velocity dispersion in the optical transmission line 3. 24-n, a plurality of optical branches 39-1 to 39-n for branching a part of the light from these optical signals, and an optical SW having a function of selecting any one channel from the plurality of branched optical signals Circuit 36 and key Optical filters 26-1 and 26-2 that cut out two SSB components of a rear-suppressed RZ optical signal or cut out one of the VSB components of an NRZ or RZ optical signal respectively, and an optical filter for dispersion measurement using tone signals Optical receivers 22-1 and 22-2 including bandpass filters that square-detect the optical signals respectively cut out by 26-1 and 26-2 and separate tone signals from the detected signals, and the optical receiver 22. -1 and 22-2, the phase comparator 23 that measures the relative phase difference of the clock signal output from each of the reference dispersion values and the like, and the phase change amount information obtained from the phase comparator 23 The control circuit 37 is configured to calculate a chromatic dispersion value and control the tunable dispersion compensators 24-1 to 24-n to take dispersion values for compensating the chromatic dispersion values.
[0071]
An arrayed waveguide grating or the like can be used for the optical multiplexing unit 15 and the optical demultiplexing unit 33. As the optical filters 26-1 and 26-2, an arrayed waveguide type diffraction grating or a Mach-Zehnder interferometer type optical filter can be used. In this configuration example, optical filters having a periodic transmittance characteristic are used as the optical filters 26-1 and 26-2, and the repetition period thereof is the repetition period of the optical demultiplexing means 33, that is, an integral number of a wavelength interval. It is desirable to use one.
[0072]
Next, the operation of this configuration example will be described. The basic operation of this configuration example is the same as that of the system of the first embodiment. However, in the first embodiment, only an optical signal having one wavelength is considered, but this configuration example has a plurality of wavelength channels. This is applied to wavelength multiplexing systems. According to this configuration example, since the chromatic dispersion amount of each wavelength channel can be measured individually, it is possible to compensate for the optimal chromatic dispersion amount individually. In addition, since only one detection circuit is used at that time, a stable link system can be constructed at low cost. If a Mach-Zehnder interferometer type optical filter having a period equal to the wavelength interval is used for the optical filters 26-1 and 26-2, the optical signals of each channel can be simultaneously separated into USB and LSB components, respectively.
[0073]
<Third Configuration Example of Automatic Dispersion Compensation Optical Link System in Second Embodiment>
FIG. 13 shows a third configuration example of the automatic dispersion compensating optical link system. The automatic dispersion compensation type optical link system shown in this figure includes a DFB-LD that generates stable continuous light, a Mach-Zehnder optical modulator, an optical amplifier, and the like, and a plurality of optical transmission devices 1 each having a different optical wavelength, Optical multiplexing means 15 for wavelength-multiplexing the optical signals generated from these optical transmitters 1, an optical transmission line 3 for propagating the optical signals, a pumping light source 16 for giving the optical transmission path 3 a Raman gain, and pumping light source light. An optical multiplexer 17 for entering the transmission path 3, an optical demultiplexing means 33 for separating the transmitted wavelength multiplexed signals for each wavelength, and a plurality of optical amplifiers 31-amplifying light attenuated by the loss of the optical transmission path 3 1-31-n, variable dispersion compensators 24-1 to 24-n for compensating for group velocity dispersion in the optical transmission line 3, and a plurality of optical branches 39-1 to 39 for branching a part of the light from these optical signals. -N minutes Optical SW circuit 36 having a function of selecting an arbitrary one channel from a plurality of optical signals, two SSB components of a carrier-suppressed RZ optical signal, or one of VSB components of an NRZ or RZ optical signal, respectively. When the optical filters 26-1 and 26-2 square-detect the extracted optical signals and measure dispersion using the tone signals, the optical signals extracted by the optical filters 26-1 and 26-2 are square-detected. In the reference dispersion values of the optical receivers 22-1 and 22-2 provided with band-pass filters for separating the tone signal from the detected signal and the clock signals output from the optical receivers 22-1 and 22-2, respectively. A phase comparator 23 that measures a relative phase difference with respect to the phase and the like, and a chromatic dispersion value is calculated based on phase change amount information obtained from the phase comparator 23 , And a control circuit 37 which controls to take a variance value to compensate for this in the variable dispersion compensator 24-1 to 24-n.
[0074]
In this configuration example, the means for superimposing the tone signal is realized by intensity-modulating the excitation light source 16 for obtaining the Raman gain and the tone signal. By using this configuration, the means for individually modulating each optical transmission device 1 is realized by modulating one pumping light source 16, so that it can be realized at a lower cost and with a simple configuration. In this configuration, it goes without saying that the modulation efficiency can be increased by using an optical fiber having a large Raman gain in the optical transmission line 3 portion on the pumping light injection side from the pumping light source 16. For this, a normal dispersion compensating fiber or the like can be used.
[0075]
<Fourth Configuration Example of Automatic Dispersion Compensating Optical Link System in Second Embodiment>
FIG. 14 shows a fourth configuration example of the automatic dispersion compensating optical link system. The automatic dispersion compensation type optical link system shown in this figure includes a DFB-LD 11, a Mach-Zehnder optical modulator 12, an optical amplifier 14, etc., and a plurality of optical transmitters 1 having different optical wavelengths, and these optical transmitters 1. Optical multiplexing means 15 for wavelength-multiplexing an optical signal generated from the optical signal, an optical transmission line 3 for propagating the optical signal, a variable dispersion compensator 24 for compensating for group velocity dispersion in the optical transmission line 3 including the dispersion slope, and transmission. Optical demultiplexing means 33 for separating the wavelength-division multiplexed signals for each wavelength, a plurality of optical amplifiers 31-1 to 31-n for amplifying light attenuated by the loss of the optical transmission path 3, and one of these optical signals. A plurality of optical branches 39-1 to 39-n for branching the light of a portion, an optical SW circuit 36 having a function of selecting an arbitrary channel from the plurality of branched optical signals, and a carrier suppression RZ optical signal Optical filters 26-1 and 26-2 that cut out two SSB components or cut out one of the VSB components of the NRZ or RZ optical signal respectively, and optical filters 26-1 and 26-2 in dispersion measurement using tone signals Optical receivers 22-1 and 22-2 having band pass filters that squarely detect the optical signals cut out by each of the optical signals and separate tone signals from the detected signals, and optical receivers 22-1 and 22-2, respectively. A phase comparator 23 that measures the relative phase difference of the clock signal output from the phase and the like in the reference dispersion value, and calculates the chromatic dispersion value based on the phase variation information obtained from the phase comparator 23; The variable dispersion compensator 24-1 to 24-n includes a control circuit 37 that controls the dispersion value to compensate for this.
[0076]
Next, the operation of this configuration example will be described. The basic operation of this configuration example is in accordance with the second system configuration example in the second embodiment. However, in the second system configuration example in the second embodiment, group velocity dispersion is individually set for each wavelength channel. In contrast to compensation, the present configuration includes a variable dispersion compensator 24 that can collectively compensate a plurality of wavelength channels including a dispersion slope. Since a plurality of wavelength channels can be compensated collectively, the required number of tunable dispersion compensators 24 can be reduced, and a cheaper system can be provided.
[0077]
Next, an automatic dispersion compensating optical link system in the third embodiment will be described.
<First Configuration Example of Automatic Dispersion Compensation Type Optical Link System in Third Embodiment>
FIG. 15 shows a first configuration example of an automatic dispersion compensating optical link system. In this figure, an optical transmission apparatus 1 transmits a carrier-suppressed RZ encoded optical signal generated using a carrier suppressing means and a binary NRZ code or a partial response code. The carrier-suppressed RZ encoded optical signal transmitted through the optical transmission path 3 is optically branched by the optical branching 42, one is input to the optical receiver 43, and the other is input to the band dividing means 44. After the binary NRZ code or the partial response code is extracted by the band dividing unit 44, photoelectric conversion is performed by the photoelectric converters 45-1 and 45-2 to convert the code into baseband. Subsequently, the band extracting means 46-1 and 46-2 take out a band having an arbitrary center frequency from the converted baseband, and the phase comparing means 47 calculates the wavelength dispersion based on the wavelength dispersion value calculated from the phase information. The compensation means 41 is changed to compensate for chromatic dispersion.
In the optical transmission line 3, an optical amplifier may be arranged at the transmission end, the reception end, or in the middle so that sufficient optical power for securing a sufficient SN ratio can be obtained by the optical receiver.
[0078]
In the following description, a carrier suppressed RZ encoded optical signal (hereinafter referred to as a DCS-RZ optical signal) generated from a duobinary code will be described. However, a carrier suppressed RZ encoded optical signal using a binary NRZ signal is described. The same applies to (DCS-RZ optical signal) and multi-value partial response codes. For CS-RZ optical signals, the literature (Y. Miyamoto et. Al., "320-Gbit / s (8x40Gbit / s) WDM transmission over 367-km zero-dispersion-flattened line with 120-km repeater spacing using carrier- Suppressed return-to-zero pulse format ", Tech. Dig. OAA '99, PDP4, 1999). For DCS-RZ optical signal, refer to Y. Miyamoto et. al.," Duobinary carrier suppressed return-to- zero format and its application to 100GHz-spaced 8x43Gbit / s DWDM unrepeatered transmission over 163km ", Tech. Dig. OFC2001, Vol. 2, 2001).
[0079]
The optical spectrum of the DCS-RZ signal is an optical spectrum having two optical duobinary components (USB and LSB) having a frequency difference N (bit rate) in which the carrier component is suppressed as shown in FIG. The band dividing means 44 uses two optical bandpass filters that respectively divide the USB and LSB components, a Mach-Zehnder interferometer type optical filter formed on an optical fiber or an optical waveguide, an arrayed waveguide diffraction grating type filter, and the like. Further, the phase comparison unit 47 is configured via a configuration using a mixer that outputs a voltage corresponding to the phase difference between the two clock signals output from the band extraction units 46-1 and 46-2, or an A / D converter. A configuration is used in which waveform sampling is performed to obtain a phase difference. The chromatic dispersion compensation means 41 is configured to change the chromatic dispersion value based on the chromatic dispersion control information. For example, a configuration using AWG, a configuration using Virtually Imaged Phased Array (VIPA), and a variable fiber grating. There is a configuration using.
[0080]
Next, the operation of the system shown in FIG. 15 will be described with reference to FIG. The DCS-RZ signal (FIG. 25 (a)) transmitted from the optical transmitter 1 via the optical transmission line 3 is divided into USB and LSB components by the band dividing means 44 (FIG. 25 (b)). Each component is converted into a baseband by photoelectric conversion. Next, arbitrary center frequency components (f1 and f2 in FIG. 25) are extracted from the baseband converted from the USB and LSB components by the band extracting means 46-1 and 46-2 (FIG. 25 (c)), A clock signal is generated (FIG. 25 (d)). The phase comparator 47 obtains the relative phase difference Δφ of the clock signal generated from the USB and LSB components (FIG. 25 (e)), and controls the chromatic dispersion compensator 41 from the obtained result.
[0081]
The range of chromatic dispersion values that can be detected by this operation is inversely proportional to the repetition frequency of the clock signal for obtaining the relative phase difference (FIG. 26). Phase detection using a clock signal with a low repetition frequency (f1) increases the relative phase difference that can be detected compared to the case of using a clock signal with a high repetition frequency (f2), and the detectable dispersion value increases. To do. On the other hand, since the amount of change of the relative phase difference with respect to the repetition period is proportional to the repetition frequency, the resolution decreases.
In this configuration example, since a clock signal having an arbitrary center frequency can be extracted, it can be applied to a wide range of chromatic dispersion compensation at the time of system introduction or the like, and to precise chromatic dispersion compensation at the time of system operation. it can.
[0082]
<Second Configuration Example of Automatic Dispersion Compensation Type Optical Link System in Third Embodiment>
FIG. 16 shows a second configuration example of the automatic dispersion compensating optical link system. This configuration example uses the optical SW (switch) 48 for the USB component and the LSB component divided by the band dividing unit 44, and the phases of two signals that have passed through BPFs (band pass filters) 461 to 46n having a desired center frequency. Are compared by a phase comparator 471 and output to the control circuit 50 through an LPF (low-pass filter) 49-1. The optical SW 48 may be one that mechanically switches optical waveguides, one that uses MEMS, one that uses acousto-optics (AO), or one that uses thermo-optics (TO). The BPFs 461 to 46n may be dielectric filters or waveguide filters.
By realizing such a configuration, photoelectric converters 45-1 to 45-n and phase comparators 471 to 47 n having an operating frequency corresponding to the center frequency of each BPF 461 to 46 n may be used, and the configuration is inexpensive. Can be realized.
[0083]
<Third Configuration Example of Automatic Dispersion Compensation Type Optical Link System in Third Embodiment>
FIG. 17 shows a third configuration example of the automatic dispersion compensating optical link system. In this configuration example, the USB component and LSB component divided by the band dividing unit 44 are converted into baseband by the photoelectric converters 45-1 and 45-2, and then the desired center frequency is obtained using the electric SW (switch) 51. A phase comparator 471 compares the phases of two signals that have passed through BPFs (bandpass filters) 461 to 46n, and outputs them to the control circuit 50 through an LPF (low-pass filter) 49-1. is there. The electric SW 51 may be one that mechanically switches the coaxial, or one that uses a digital IC.
By realizing such a configuration, the photoelectric converters 45-1 and 45-2 can be shared. In addition, electrical components can be integrated, and downsizing and stabilization of the device can be realized.
[0084]
<Fourth Configuration Example of Automatic Dispersion Compensating Optical Link System in the Third Embodiment>
FIG. 18 shows a fourth configuration example of the automatic dispersion compensating optical link system. This configuration example includes variable BPFs 52-1 and 52-2 that can be adjusted to a desired center frequency in order to generate a clock signal having a desired repetition frequency.
By realizing such a configuration, the components can be shared, so that the apparatus can be downsized and stabilized. Further, the chromatic dispersion value can be detected using a clock signal having an arbitrary repetition frequency.
When detecting the relative phase difference by changing the repetition frequency, the delay corresponding to the repetition frequency is used by using the variable delay units 51-1 and 51-2 in order to set the initial value for each repetition frequency. Need to give.
On the other hand, in order to make the variable delay devices 51-1 and 51-2 unnecessary, for example, there is the following method. First, a delay corresponding to the repetition frequency is given from the repetition frequency (F) that can detect a chromatic dispersion value that is out of the standard in the link system to be introduced. In order to improve the detection resolution of the dispersion value, the relative phase difference is detected using a clock signal having a repetition frequency that is 2n + 1 times (n: integer) the frequency (F). By selecting the repetition frequency described above, the initial value can be set without changing the initial delay, and the relative phase difference including the direction can be detected correctly. Therefore, the variable delay devices 51-1 and 51-2 can be omitted, and the apparatus can be downsized.
[0085]
Next, an automatic dispersion compensating optical link system in the fourth embodiment will be described.
<First Configuration Example of Automatic Dispersion Compensating Optical Link System in Fourth Embodiment>
FIG. 19 shows a first configuration example of an automatic dispersion compensating optical link system. In this figure, the difference from the first configuration example (FIG. 15) in the third embodiment is that the optical band extracting means 53-1 and 53-2 are used as means for generating a clock signal having an arbitrary repetition frequency. It is in.
Next, the operation of the system shown in FIG. 19 will be described with reference to FIG. The DCS-RZ signal transmitted from the optical transmitter 1 via the optical transmission line 3 is divided into a USB component and an LSB component by the band dividing unit 44 (FIG. 27A). From the divided USB component and LSB component, the optical band extracting means 53-1 and 53-2 respectively extract the USB and LSB carriers and arbitrary center wavelength components (FIG. 27 (b)). When a USB carrier and an arbitrary central wavelength component, and an LSB carrier and an arbitrary central wavelength component are input to the photoelectric conversion means, beat signals corresponding to the optical frequency difference between the carrier and an arbitrary central wavelength (f1 and f2 in FIG. 27). (FIG. 27C), and a clock signal having the optical frequency difference as a repetition frequency is generated (FIG. 27D). The phase comparison means obtains the relative phase difference Δφ of the clock signal generated from the USB and LSB components (FIG. 27E), and controls the chromatic dispersion compensation means from the obtained result. In this configuration example, an arbitrary center wavelength component can be extracted, and therefore, it can be applied to a wide range of chromatic dispersion compensation at the time of system introduction or the like, and to precise chromatic dispersion compensation at the time of system operation. Further, by using the optical band extracting means 53-1, 53-2, the same configuration can be applied to a higher-speed optical signal, that is, the bit rate can be made flexible with respect to the band extracting means, aiming at further speedup. In this case, there is an advantage that high-frequency components of the bandpass filter can be reduced.
[0086]
<Second Configuration Example of Automatic Dispersion Compensation Type Optical Link System in Fourth Embodiment>
FIG. 20 shows a second configuration example of the automatic dispersion compensating optical link system. In this configuration example, the USB component and LSB component divided by the band dividing means 44 are passed through OBPFs (optical bandpass filters) 531 to 53n that extract an optical band having a desired center wavelength using an optical SW (switch) 48. The optical signals are photoelectrically converted by the photoelectric converters 45-1 and 45-2, the phases of the two electric signals are compared by the phase comparator 471, and the output is output to the control circuit 50 through the LPF 49-1. It is what you do. The OBPF 531 to 53n may be a dielectric multilayer filter, a fiber grating filter, a Mach-Zehnder interferometer type optical filter or an arrayed waveguide diffraction grating filter formed on an optical fiber or an optical waveguide.
By realizing such a configuration, the photoelectric converters 45-1 to 45-n and the phase comparators 471 to 47 n have the optical frequency difference between the center wavelength of each OBPF 531 to 53 n and the carrier of the USB component or LSB component. It is only necessary to have an operating frequency corresponding to the above, and can be realized with an inexpensive configuration.
[0087]
<Third Configuration Example of Automatic Dispersion Compensating Optical Link System in Fourth Embodiment>
FIG. 21 shows a third configuration example of the automatic dispersion compensating optical link system. In this configuration example, the USB component and the LSB component divided by the band dividing unit 44 are input to the OBPFs 531 to 53n that extract the optical band having the desired center wavelength using the optical SW 48-1, and have the desired center wavelength. After the band is extracted, the optical SW 48-2 is used again to compare the phases of the two electric signals that are input to the photoelectric converters 45-1 and 45-2 and photoelectrically converted by the phase comparator 471. The output is output to the control circuit 50 through the LPF 49-1. The optical SWs 48-1 and 48-2 may be those that mechanically switch optical waveguides, those that use MEMS, those that use acoustooptics (AO), or those that use thermo-optics (TO).
By realizing such a configuration, the photoelectric converters 45-1 and 45-2 and the phase comparator 471 can be shared. In addition, electrical components can be integrated, and downsizing and stabilization of the device can be realized.
[0088]
<Fourth Configuration Example of Automatic Dispersion Compensation Optical Link System in Fourth Embodiment>
FIG. 22 shows a fourth configuration example of the automatic dispersion compensating optical link system. This configuration example includes variable OBPFs 54-1 and 54-2 that can be adjusted to a desired center wavelength in order to generate a clock signal having a desired repetition frequency.
By realizing such a configuration, components can be shared, and the apparatus can be reduced in size and stabilized. Further, the chromatic dispersion value can be detected using a clock signal having an arbitrary repetition frequency. In order to make the variable delay units 51-1 and 51-2 unnecessary, for example, there is a method described in the fourth configuration example of the automatic dispersion compensation type optical link system in the third embodiment.
[0089]
Next, an automatic dispersion compensating optical link system in the fifth embodiment will be described.
<First Configuration Example of Automatic Dispersion Compensation Optical Link System in Fifth Embodiment>
FIG. 23 shows a first configuration example of an automatic dispersion compensating optical link system. In the third and fourth embodiments described above, the relative phase difference between the clock signal extracted from the USB component and the LSB component obtained by dividing the wavelength dispersion is detected and compensated, whereas the fifth embodiment is a polarization mode. The difference is that the intensity of the clock signal from which the variance is extracted is monitored and compensated. In FIG. 23, the optical transmission device 1 transmits a carrier-suppressed RZ encoded optical signal generated using a carrier suppressing means and a binary NRZ code or a partial response code. The carrier-suppressed RZ encoded optical signal transmitted through the optical transmission path 3 is branched by the optical branch 42, one is input to the optical receiver 43, and the other is input to the band dividing means 44. After the binary NRZ code or the partial response code is taken out by the band dividing means 44, it is converted into baseband by the photoelectric converters 45-1 and 45-2. A band having an arbitrary center frequency is taken out from the converted baseband, and the chromatic dispersion compensation means 41 is changed based on the chromatic dispersion value calculated from the phase information to compensate the chromatic dispersion. Further, the intensity detection means 57 monitors the intensity of at least one of the extracted bands, and changes the polarization mode dispersion compensation means 55 so that the intensity becomes maximum, thereby compensating for the dispersion of the polarization mode.
In the optical transmission line 3, an optical amplifier may be arranged at the transmission end, the reception end, or in the middle so that sufficient optical power for securing a sufficient S / N ratio can be obtained by the optical receiver.
[0090]
The band dividing means 44 includes two optical bandpass filters for dividing the USB component and the LSB component, a Mach-Zehnder interferometer type optical filter formed on an optical fiber or an optical waveguide, and an arrayed waveguide grating type filter. Etc. are used. Further, the phase comparison unit 47 is configured via a configuration using a mixer that outputs a voltage corresponding to the phase difference between the two clock signals output from the band extraction units 46-1 and 46-2, or an A / D converter. A configuration is used in which waveform sampling is performed to obtain a phase difference. The chromatic dispersion compensation means 41 is configured to change the chromatic dispersion value based on the chromatic dispersion control information. For example, a configuration using AWG, a configuration using Virtually Imaged Phased Array (VIPA), and a variable fiber grating. There is a configuration using. For example, an RF spectrum analyzer or an RF power meter may be used as the intensity detection unit 57. The polarization mode dispersion compensation means 55 is configured to change the intensity monitored by the intensity detection means 57 so that the intensity is maximized. For example, the polarization mode dispersion compensation means 55 gives a fixed polarization mode dispersion value and outputs two main signals. There are a configuration in which the power ratio of the polarization state (PSP) is changed, a configuration in which a delay is optically or electrically changed to one polarization after separation into orthogonal polarization by a polarization beam splitter (PBS), etc. .
[0091]
According to the present configuration example, in addition to performing chromatic dispersion compensation, there is an advantage that polarization mode dispersion can be compensated independently of the chromatic dispersion using a clock signal detected by chromatic dispersion. is there.
[0092]
<Second Configuration Example of Automatic Dispersion Compensation Optical Link System in Fifth Embodiment>
FIG. 24 shows a second configuration example of the automatic dispersion compensating optical link system. In this figure, the configuration example shown in FIG. 18 is shown as a basis, but the configuration example in the fifth embodiment can be applied to all the configuration examples described above.
An algorithm related to a compensation method for chromatic dispersion and polarization mode dispersion is, for example, as follows.
When the system is introduced, the relative phase difference of the clock signal is detected to compensate for chromatic dispersion. After compensating the chromatic dispersion, the polarization mode dispersion is compensated so that the intensity of the clock signal is maximized.
On the other hand, during system operation, both the relative phase difference and the intensity of the clock signal are monitored, and if both change, the chromatic dispersion is compensated, and if only the intensity changes, the polarization mode dispersion is compensated. As described above, chromatic dispersion and polarization mode dispersion can be compensated independently without affecting the transmitted signal even during system operation.
[0093]
The automatic dispersion compensating optical link system according to the present invention is not limited to the optical signals described in the first, second, and third embodiments, but includes a DPSK code, a QPSK code, a Duobinary code, a BPSK code, a CRZ code, and a CS-RZ. Code, DCS-RZ code, RZ-DPSK code (T. Miyano et al., Tech. Dig. In OECC2000, paper 14D3-3, July, 2000.), CS-RZ proposed in Japanese Patent Application No. 2002-040855 -Various code formats such as DPSK code can be used.
[0094]
【The invention's effect】
As described above, the high-accuracy chromatic dispersion measuring method and automatic dispersion compensating optical link system of the present invention can measure the chromatic dispersion value of an optical transmission line without affecting the main signal in an in-service state. it can. In addition, the method and system of the present invention have sufficient detection sensitivity and accuracy compared to the dispersion tolerance at the bit rate of the main signal, and detect and compensate for deterioration in transmission quality due to the influence of chromatic dispersion. Can do.
Furthermore, when using a tone signal, the detection sensitivity and range can be changed flexibly, so that it is possible to cope with a large shift in chromatic dispersion value that occurs at the time of route switching due to an optical transmission line failure or the like. The amount of dispersion compensation can be immediately detected and compensated.
As a result, stable operation and improved reliability of the optical link system can be realized.
Also, transmission quality degradation due to chromatic dispersion and transmission quality degradation due to polarization mode dispersion can be detected independently and compensated automatically. This has the effect of improving the reliability of the optical transmission system and simplifying the maintenance operation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of an automatic dispersion compensating optical link system according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a first configuration example of the optical transmission device 1 according to the first embodiment.
FIG. 3 is a view for explaining the principle of generating a DCS-RZ optical signal in the first embodiment.
FIG. 4 is a block diagram showing a second configuration example of the optical transmission apparatus 1 in the first embodiment.
FIG. 5 is a block diagram showing a fourth configuration example of the optical transmission apparatus 1 in the first embodiment.
FIG. 6 is a block diagram showing a first configuration example of the optical receiving apparatus 2 in the first embodiment.
FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the optical receiver 2 in the first embodiment.
FIG. 8 is a block diagram showing a second configuration example of the optical receiving apparatus 2 in the first embodiment.
FIG. 9 is a block diagram showing a third configuration example of the optical receiver 2 in the first embodiment.
FIG. 10 is a block diagram showing a fourth configuration example of the optical receiving apparatus 2 in the first embodiment.
FIG. 11 is a block diagram showing a first configuration example of an automatic dispersion compensating optical link system according to a second embodiment.
FIG. 12 is a block diagram showing a second configuration example of an automatic dispersion compensating optical link system according to the second embodiment.
FIG. 13 is a block diagram showing a third configuration example of the automatic dispersion compensating optical link system in the second embodiment.
FIG. 14 is a block diagram showing a fourth configuration example of the automatic dispersion compensating optical link system in the second embodiment.
FIG. 15 is a block diagram showing a first configuration example of an automatic dispersion compensating optical link system according to a third embodiment.
FIG. 16 is a block diagram showing a second configuration example of an automatic dispersion compensating optical link system according to the third embodiment.
FIG. 17 is a block diagram showing a third configuration example of the automatic dispersion compensating optical link system in the third embodiment.
FIG. 18 is a block diagram showing a fourth configuration example of the automatic dispersion compensation type optical link system in the third embodiment;
FIG. 19 is a block diagram illustrating a first configuration example of an automatic dispersion compensating optical link system according to a fourth embodiment.
FIG. 20 is a block diagram showing a second configuration example of the automatic dispersion compensation type optical link system in the fourth embodiment.
FIG. 21 is a block diagram showing a third configuration example of the automatic dispersion compensation type optical link system in the fourth embodiment.
FIG. 22 is a block diagram showing a fourth configuration example of the automatic dispersion compensating optical link system in the fourth embodiment.
FIG. 23 is a block diagram illustrating a first configuration example of an automatic dispersion compensating optical link system according to a fifth embodiment.
FIG. 24 is a block diagram showing a second configuration example of an automatic dispersion compensating optical link system in the fifth embodiment.
FIG. 25 is a diagram for explaining the operation of the first configuration example of the automatic dispersion compensating optical link system according to the third embodiment;
FIG. 26 is a diagram for explaining a repetition frequency and a phase difference detection range.
FIG. 27 is a diagram for explaining the operation of the first configuration example of the automatic dispersion compensating optical link system in the fourth embodiment;
FIG. 28 is a diagram showing the relationship between the optical clock signal intensity and the chromatic dispersion value.
[Explanation of symbols]
1 Optical transmitter
11 Continuous light source
12, 13 Push-pull Mach-Zehnder optical modulator
14 Optical amplifier
15 Optical multiplexing means
16 Excitation light source
17 Optical multiplexer
2 Optical receiver
21 Band division means
22 Optical receiver
23, 27, 29 Phase comparator
24 Variable dispersion compensator
25 Optical splitter
26 Optical filter
28 Band-tunable optical filter
3 Optical transmission line
31 Optical amplifier
32 optical demultiplexer
35 Receiver
36 Optical SW circuit
37 Control circuit
44 Band division means
45 Photoelectric converter
46 Band extraction means
47 Phase comparison means
48 Optical SW
50 Control circuit
55 Polarization Mode Dispersion Compensation Means
57 Strength detection means

Claims

Generated using a single continuous light source, carrier suppression means and a carrier-suppressed RZ encoded optical signal generated using a binary NRZ code or partial response code, or using a single continuous light source, carrier suppression means and a clock signal The carrier suppression clock signal transmitted to the optical transmission line,
Two bands of the carrier-suppressed RZ encoded optical signal or carrier-suppressed clock signal transmitted through the optical transmission path are divided and received, and a binary NRZ code component, a partial response code component or a clock in each band is received. A high-accuracy chromatic dispersion measurement method, wherein baseband phase information is extracted from each signal, a relative phase difference is detected, and a chromatic dispersion value of the optical transmission line is calculated from the relative phase difference.

Generated using a single continuous light source, carrier suppression means and a carrier-suppressed RZ encoded optical signal generated using a binary NRZ code or partial response code, or using a single continuous light source, carrier suppression means and a clock signal The carrier suppression clock signal transmitted to the optical transmission line,
The carrier-suppressed RZ-encoded optical signal or the carrier-suppressed clock signal transmitted through the optical transmission path is both divided and received, and a binary RZ or NRZ code component in each band is received. Extracting baseband phase information from a partial response code component or a clock signal, detecting the relative phase difference, and calculating the chromatic dispersion value of the optical transmission line from the relative phase difference Dispersion measurement method.

Generated using a single continuous light source, carrier suppression means and a carrier-suppressed RZ encoded optical signal generated using a binary NRZ code or partial response code, or using a single continuous light source, carrier suppression means and a clock signal The carrier suppression clock signal transmitted to the optical transmission line,
One of the two bands of the carrier-suppressed RZ encoded optical signal or carrier-suppressed clock signal transmitted through the optical transmission path is received, and a binary NRZ code component, a partial response code component, or a baseband of the clock signal in that band The phase information of the optical transmission line is extracted, the relative phase difference from the phase state measured in advance at the reference dispersion value is detected, and the chromatic dispersion value of the optical transmission line is calculated from the relative phase difference. Dispersion measurement method.

Generated using a single continuous light source, carrier suppression means and a carrier-suppressed RZ encoded optical signal generated using a binary NRZ code or partial response code, or using a single continuous light source, carrier suppression means and a clock signal The carrier suppression clock signal transmitted to the optical transmission line,
The two bands of the carrier-suppressed RZ encoded optical signal or the carrier-suppressed clock signal transmitted through the optical transmission path and one of them are sequentially received by switching the divided bands, and the binary RZ or NRZ code component in each band Alternatively, baseband phase information is extracted from a partial response code component or a clock signal, the relative phase difference is detected, and the chromatic dispersion value of the optical transmission line is calculated from the relative phase difference. Chromatic dispersion measurement method.

NRZ, RZ encoded optical signal or optical clock signal generated from a single continuous light source is transmitted to the optical transmission line,
Two VSB bands of the NRZ, RZ encoded optical signal or optical clock signal transmitted to the optical transmission line are respectively divided and received, and baseband phase information is obtained from the NRZ component or clock component in each band, respectively. Extracting, detecting the relative phase difference, and calculating the chromatic dispersion value of the optical transmission line from the relative phase difference.

NRZ, RZ encoded optical signal or optical clock signal generated from a single continuous light source is transmitted to the optical transmission line,
Each of the two VSB bands of the NRZ, RZ-encoded optical signal or optical clock signal transmitted to the optical transmission line is received by being divided into bands, and the baseband from the NRZ component or clock component in each band is received. The phase dispersion information is extracted, the relative phase difference is detected, and the chromatic dispersion value of the optical transmission line is calculated from the relative phase difference.

NRZ, RZ encoded optical signal or optical clock signal generated from a single continuous light source is transmitted to the optical transmission line,
Receiving one of the two VSB bands of the NRZ, RZ-encoded optical signal or optical clock signal transmitted to the optical transmission path, and extracting baseband phase information from the NRZ component or clock component in the band; A high-accuracy chromatic dispersion measuring method, comprising: detecting a relative phase difference from a phase state measured in advance with a reference dispersion value, and calculating a chromatic dispersion value of the optical transmission line from the relative phase difference.

NRZ, RZ encoded optical signal or optical clock signal generated from a single continuous light source is transmitted to the optical transmission line,
Two VSB bands of the NRZ, RZ encoded optical signal or optical clock signal transmitted to the optical transmission line and one of them are sequentially received by switching the divided band, and the NRZ component or clock component in each band is respectively received. Extracting baseband phase information, detecting a relative phase difference, and calculating a chromatic dispersion value of the optical transmission line from the relative phase difference.

In the high-precision chromatic dispersion measuring method according to claim 1,
The continuous light is modulated with a binary NRZ code, a partial response code, or a clock signal, and then alternated by modulation using a clock signal having a frequency that is m / 2 times (m is a positive integer) the bit rate of the modulated signal. A highly accurate chromatic dispersion measuring method, wherein a phase difference is added to perform RZ encoding to generate the carrier-suppressed RZ encoded optical signal or carrier-suppressed clock signal.

In the high-precision chromatic dispersion measuring method according to claim 1,
The continuous light is modulated with a clock signal having a frequency m / 2 times the bit rate of the modulation signal (m is a positive integer) to generate a carrier-suppressed clock signal, and this carrier-suppressed clock signal is binary as the modulation signal. A high-accuracy chromatic dispersion measuring method, wherein modulation is performed with an NRZ code, a partial response code, or a clock signal to generate the carrier-suppressed RZ encoded optical signal or the carrier-suppressed clock signal.

In the high-accuracy chromatic dispersion measuring method according to claim 9 or 10,
A tone signal is superimposed on the continuous light or the modulated signal;
On the receiving side, the two bands of the carrier-suppressed RZ encoded optical signal or the carrier-suppressed clock signal are divided and received, the tone signal in each band is separated and the relative phase difference is detected, and the relative phase difference is detected. A highly accurate chromatic dispersion measuring method, wherein a chromatic dispersion value of the optical transmission line is calculated from a phase difference.

In the high-accuracy chromatic dispersion measuring method according to claim 9 or 10,
A tone signal is superimposed on the continuous light or the modulated signal;
On the receiving side, both the carrier-suppressed RZ encoded optical signal or the carrier-suppressed clock signal and one of the two bands are divided and received, and the tone signal in each band is separated to detect the relative phase difference. And calculating a chromatic dispersion value of the optical transmission line from the relative phase difference.

In the high-accuracy chromatic dispersion measuring method according to claim 9 or 10,
A tone signal is superimposed on the continuous light or the modulated signal;
On the receiving side, one of the two bands of the carrier-suppressed RZ encoded optical signal or the carrier-suppressed clock signal is received, the phase information is extracted by separating the tone signal in that band, and measured in advance at the reference dispersion value. And detecting a relative phase difference with respect to the phase state, and calculating a chromatic dispersion value of the optical transmission line from the relative phase difference.

In the high-accuracy chromatic dispersion measuring method according to claim 9 or 10,
A tone signal is superimposed on the continuous light or the modulated signal;
On the receiving side, both of the carrier-suppressed RZ encoded optical signal or the carrier-suppressed clock signal and one of the two bands are sequentially received by switching the divided band, and the tone signal in each band is separated to obtain the relative phase difference. Detecting and calculating a chromatic dispersion value of the optical transmission line from the relative phase difference.

In the high-precision chromatic dispersion measuring method according to claim 11,
The high-accuracy chromatic dispersion measuring method, wherein the tone signal is superimposed on the continuous light or the modulation signal by generating a Raman gain in the optical transmission line.

16. The optical transmission line according to any one of claims 1 to 15 is applied to at least one wavelength channel of a wavelength division multiplexing optical transmitter and a wavelength division optical receiver connected via an optical transmission line. An automatic dispersion compensating optical link system comprising means for calculating a chromatic dispersion value of the optical dispersion.

An optical transmitter and an optical receiver connected via an optical transmission line are provided with means for calculating the chromatic dispersion value of the optical transmission line by the high-accuracy chromatic dispersion measuring method according to any one of claims 1 to 15. ,
Dispersion compensation means for performing dispersion compensation based on the chromatic dispersion value of the optical transmission line calculated by the means for calculating the chromatic dispersion value in any of the optical transmission apparatus, the optical transmission line, and the optical reception apparatus. An automatic dispersion-compensating optical link system comprising:

16. The optical transmission line according to any one of claims 1 to 15 is applied to at least one wavelength channel of a wavelength division multiplexing optical transmitter and a wavelength division optical receiver connected via an optical transmission line. Means for calculating the chromatic dispersion value of
Dispersion that compensates for dispersion based on the chromatic dispersion value of the optical transmission line calculated by the means for calculating the chromatic dispersion value in either the wavelength multiplexing optical transmitter or the wavelength multiplexing optical receiver of the wavelength channel An automatic dispersion compensation type optical link system comprising a compensation means.

The automatic dispersion compensation type optical link system according to any one of claims 16 to 18,
The means for calculating the chromatic dispersion value is:
An automatic dispersion compensating optical link system comprising: an optical switch that can be switched so as to be applied to a plurality of wavelength channels, wherein the means for calculating the chromatic dispersion value is shared among the plurality of wavelength channels.

The automatic dispersion compensation type optical link system according to any one of claims 16 to 18,
The means for calculating the chromatic dispersion value is:
An optical switch that can be switched to apply to multiple wavelength channels,
Dispersion that compensates for dispersion based on the chromatic dispersion value of the optical transmission line calculated by the means for calculating the chromatic dispersion value in either the wavelength multiplexing optical transmitter or the wavelength multiplexing optical receiver of the wavelength channel An automatic dispersion compensation type optical link system comprising a compensation means.

An optical transmitter for generating a carrier-suppressed RZ-encoded optical signal generated by a carrier-suppressed clock generating unit and a binary NRZ code or a partial response encoding unit, a receiving unit for receiving the signal, a receiving unit for receiving the signal, and the transmitting unit An automatic dispersion compensation type optical link system having an optical transmission line interposed therebetween,
The receiver is
Chromatic dispersion compensation means for performing chromatic dispersion compensation by changing the amount of chromatic dispersion;
Band dividing means for dividing each of the two bands of the carrier-suppressed RZ encoded optical signal;
Photoelectric conversion means for photoelectrically converting the divided optical signals in each band;
Band extraction means for extracting a band having an arbitrary center frequency from the baseband signal output from the photoelectric conversion means;
An automatic dispersion compensating optical link system comprising phase comparison means for extracting and comparing phase information of bands having the same center baseband frequency extracted from optical signals in respective bands.

An optical transmitter for generating a carrier-suppressed RZ-encoded optical signal generated by a carrier-suppressed clock generating unit and a binary NRZ code or a partial response encoding unit, a receiving unit for receiving the signal, a receiving unit for receiving the signal, and the transmitting unit An automatic dispersion compensation type optical link system having an optical transmission line interposed therebetween,
The receiver is
Chromatic dispersion compensation means for performing chromatic dispersion compensation by changing the amount of chromatic dispersion;
Band dividing means for dividing each of the two bands of the carrier-suppressed RZ encoded optical signal;
An optical band extracting means for extracting an optical band having an arbitrary center wavelength from each of the divided bands;
Photoelectric conversion means for photoelectric conversion of the optical bands extracted from the respective bands;
An automatic dispersion compensating optical link system comprising phase comparison means for extracting and comparing phase information from a baseband signal output from a photoelectric conversion means.

The automatic dispersion compensating optical link system according to claim 21 or 22,
Automatic dispersion characterized by further comprising polarization dispersion compensation means for performing polarization dispersion compensation and intensity measurement means for measuring the intensity of at least one of an optical band or a band extracted from each divided band Compensation type optical link system.

An optical receiver for receiving a digital optical signal from an optical transmission line,
Means for separating and extracting at least two different frequency components from the optical spectral components of the received digital optical signal;
Phase comparison means for detecting a relative phase difference between the extracted components;
Chromatic dispersion measuring means for calculating the amount of chromatic dispersion that the digital optical signal suffered in the optical transmission line based on the relative phase difference information obtained from the phase comparing means;
An optical receiving apparatus comprising: a dispersion compensating unit that compensates the chromatic dispersion of the optical transmission line based on a measurement result of the chromatic dispersion measuring unit.

The optical receiver according to claim 24, wherein
An optical receiver comprising: polarization mode dispersion compensation means, and further comprising intensity measurement means for measuring the intensity of at least one of an optical band or a baseband component extracted from the divided bands.