JP3770711B2 - タイミング信号生成装置及び方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、受信光信号から再生された信号のタイミングを与えるタイミング信号を、受信光信号から生成するための装置と方法に関する。
現在基幹系光通信において１０Gb／ｓ光伝送システムが実用化段階にあるが、近年のインターネットに代表される急激な情報量の増加に伴い、更なる大容量化が望まれている。その方法の一つに、時分割多重（光時分割多重を含む）による伝送速度のアップグレードがあり、１０Gb／ｓの次世代方式として、４０Gb／ｓシステムの研究開発が国内外で活発になってきている。
【０００２】
本発明は、その様な超高速の光伝送装置において、受信光信号からタイミング信号を生成するのに特に適した装置と方法に言及する。
【０００３】
【従来の技術】
従来の光伝送装置で行なわれたタイミング抽出法、すなわち、ＸGb／ｓ光信号からＸGHz のクロック信号を生成する方法には一般的に次の２種類の方法がある。
（ｉ）ＲＺ（零復帰）信号の場合のように受信光信号のベースバンドスペクトル中にＸGHz のクロック信号成分が含まれている場合に、光信号を電気信号に変換した後にバンドパスフィルタでＸGHz クロック信号を直接抽出し、電圧制御発振器（ＶＣＯ）の出力との位相比較を行なって、受信信号と同期したクロック信号をＶＣＯの出力として生成するＰＬＬ法。
【０００４】
（ii）ＮＲＺ（非零復帰）信号の場合のように受信光信号のベースバンドスペクトル中にＸGHz クロック成分が含まれない場合に、光信号を電気信号に変換した後に２分岐し一方だけを１シンボル周期（１／４０GHz ＝２５ps）の半分の時間だけ遅延してＥＸＯＲ回路へ入力することによって２逓倍した後、バンドパスフィルタでＸGHz クロック信号を抽出する非線形抽出法。
【０００５】
ところで、本願出願人は、特願平９−２２４０５６号において、４０Gb／ｓ以上の超高速伝送システムの実現のためには精密な分散補償が必要であることを指摘し、そのための手段として、受信光信号から光信号のビットレートの値と同じ値の周波数のクロック信号成分を抽出してそれが極大または極小となるように光伝送路の総分散量を設定することを提案した。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ＲＺ信号のベースバンドスペクトル中にはビットレートの値と同じ値の周波数の成分が含まれているので、４０Gb／ｓシステムにおいて上記の分散量最適化と（ｉ）の手法とを同時に適用することができる。すなわち、上記の総分散最適化手法を適用すると４０GHz 成分の強度が最大になるように総分散量が設定されるので、（ｉ）の手法がそのまま適用できる。
【０００７】
相互に逆位相で互いの裾が重なり合う２つの２０Gb／ｓ ＲＺ信号でそれぞれ変調された２つの光信号を光波の位相を互いに逆相にして重なり部分が互いに打ち消し合うようにして合波した４０Gb／ｓのＯＴＤＭ信号にも４０GHz 成分が含まれているので分散量の最適化と同時に（ｉ）の手法が適用できる。すなわち、上記の総分散量最適化手法では、ＯＴＤＭの場合、４０GHz 成分の強度が極小となるように総分散量が設定されるが、極小点においても４０GHz 成分は零にならないので、上記の方法で波長分散を最適化した光信号から（ｉ）の手法によりタイミング信号を生成することができる。
【０００８】
ところが、ＮＲＺ信号の場合、ベースバンドスペクトル中には原理的にビットレートの値と同じ値の周波数の成分が存在しないので（ｉ）の手法は適用できず一般に（ii）の非線形抽出法が用いられる。すなわち、４０Gb／ｓ ＮＲＺシステムの実現のために上記の総分散量最適化手法を適用すると４０GHz 成分が極小となるように総分散量が設定され、極小点では４０GHz 成分の強度は原理的に零になるので、総分散量を最適化すると（ｉ）の手法で４０GHz 成分を抽出することができない。しかしながら、４０Gb／ｓシステムでは（ii）の手法を適用すると、ＥＸＯＲ回路の出力段にビットレートの２倍の８０Gb／ｓで動作する電子回路が必要になり、現状のＩＣ技術では実現が極めて困難であるという問題がある。
【０００９】
したがって本発明の目的は、４０Gb／ｓ程度の超高速であってベースバンドスペクトル中にビットレートの値と同じ値の周波数の成分が原理的に存在しない光信号であっても、光伝送路の総分散量を信号再生のために最適化すると同時にビットレートの値と同じ値の周波数の成分を受信信号から直接抽出することによってタイミング信号を生成するための装置と方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、信号のタイミングを与えるタイミング信号を生成するために、受信光信号からクロック信号成分を抽出する信号抽出回路と、受信光信号から信号を再生する信号再生回路へ供給される第１の光信号と、該第１の光信号から分岐し前記信号抽出回路へ供給される第２の光信号との少なくとも一方に所定の波長分散を付加することによって、該第２の光信号の総分散量を、クロック信号成分の抽出に適した値で、かつ、該第１の光信号の総分散量と実質的に異なる値とする波長分散制御手段とを具備するタイミング信号生成装置が提供される。
【００１１】
本発明によれば、受信光信号から信号を再生する信号再生回路へ供給される第１の光信号と、該第１の光信号から分岐し、信号のタイミングを与えるタイミング信号を生成するために受信光信号からクロック信号成分を抽出する信号抽出回路へ供給される第２の光信号との少なくとも一方に所定の波長分散を付加することによって、該第２の光信号の総分散量を、クロック信号成分の抽出に適した値で、かつ、該第１の光信号の総分散量と実質的に異なる値に設定し、該第２の光信号からクロック成分を抽出するステップを具備するタイミング信号生成方法もまた提供される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
データ信号のビットレートが４０GHz のＯＴＤＭ信号（互いに逆位相で互いの裾が重なり合う２つの２０GHz ＲＺ信号でそれぞれ変調された２つの光信号を光波の位相を互いに逆相にして重なり部分が互いに打ち消し合うようにして合波したもの）、ＮＲＺ光信号、ＲＺ光信号（デューティ５０％）、及びＲＺ光信号（デューティ２５％）のベースバンドスペクトル中の４０GHz 成分強度の総分散依存性の計算機シミュレーションの結果をそれぞれ図１〜４に示す。図１〜４には振幅方向のアイ開口度についても示してある。入力光の波長は、１．５５μｍ、パワーは平均で−５dBm 、単一モードファイバ（ＳＭＦ）の零分散波長は１．３μｍ、ＳＭＦ長は５０kmであり、ＳＭＦに直列に接続したＤＣＦ（分散補償ファイバ）の分散量を変えることにより、総分散量を変えた。
【００１３】
図１〜４から明らかなように、ＯＴＤＭ信号及びＲＺ信号については４０GHz 成分の強度がそれぞれ極小及び極大となるように総分散量を設定すればそのときの総分散量は零でありアイ開口度も最大となる一方でその時の４０GHz 成分強度は零でないので４０GHz 成分を直接抽出できる。これに対して、ＮＲＺ信号ではこのようにすると４０GHz 成分強度が零になって４０GHz 成分を直接抽出することができない。
【００１４】
しかしながら、図２によれば、ＮＲＺ信号では総分散量が約±６０ps／nmの付近に２つの極大があるのがわかる。そこで、本発明では信号の再生のためには総分散量をアイ開口度を最大にする値に設定する一方で、タイミング信号の生成のためには総分散量をそれとは実質的に異なりクロック信号成分が極大となる値に設定することにより、クロック信号成分の直接抽出を可能にする。
【００１５】
参考のために４０Gb／ｓのＯＴＤＭ及びＮＲＺについて光変調信号のベースバンドスペクトルをそれぞれ図５及び図６に示す。ＮＲＺについては４０GHz 成分が無く、波長分散を受けた後ではスペクトル拡がりのために４０GHz 成分を生じると定性的には考えられる。また、ＯＴＤＭ及びＮＲＺの各々について、−４０，０，＋４０ps／nmの分散を受けた後の波形（等化波形）を図７及び図８に示すが、ＯＴＤＭとＮＲＺの両方とも波形中心の“１”レベルが分散（正負）を受けた後に高くなり、クロスポイント位置が逆に下がっていることから、１タイムスロットの長さと同じ周期の強度変動が起きており、これによって４０GHz 成分が生じることがわかる。
【００１６】
図９は本発明の一実施例に係るタイミング信号生成装置を備えた光伝送システムを示す。図９において、光送信機１０から出力される４０Gb／ｓのＮＲＺ光信号は光ポストアンプ１２で増幅された後光伝送路（光ファイバ）１４で伝送される。受信側においては、受信された光信号は光プリアンプ１６で増幅され分散補償器１８を経て４０Gb／ｓ受信系２０のフォトダイオード２２へ入射される。
【００１７】
フォトダイオード２２へ入射される光信号の一部は図示しない光カプラで分岐され、分散補償器２４を経てフォトダイオード２６へ入射される。フォトダイオード２６から出力される電気信号に含まれる４０GHz 成分が狭帯域バンドパスフィルタ２８で抽出され増幅器３０で増幅され、４０Gb／ｓ受信系２０へデータ識別等のためのタイミング信号として供給される。
【００１８】
ここで、分散補償器１８はフォトダイオード２２へ入射される光信号の総分散量を零にする分散値を有している。また分散補償器２４は＋６０ps／nmまたは−６０ps／nmの分散値を有している。これにより、４０Gb／ｓ受信系２０へ入力される信号のアイ開口度が最大になるとともに、狭帯域バンドパスフィルタ２８で抽出される４０GHz 成分も最大となる。
【００１９】
なお、信号光の波長と光ファイバ１４の零分散波長がほぼ一致していて分散補償器１８がなくても４０Gb／ｓ受信系２０への信号のアイ開口度が充分に大きい場合は分散補償器１８はなくても良い。分散補償器１８，２４は固定的な分散値を有するものでなく、外部信号に応じて分散値を変えることのできる可変分散補償器による半固定の分散値を有するものでも良い。また、ＮＲＺ信号に限らずＯＴＤＭ信号であってもフォトダイオード２２へ入射する光信号のアイ開口度を最大（４０GHz 成分を極小）にする一方でフォトダイオード２６へ入射する光信号の４０Gb／ｓ成分を極大にする分散量を分散補償器１８，２４に設定すれば、両者の４０GHz 成分を共に極小にする場合よりもクロック信号の精度を高めることができる。
【００２０】
図１０は本発明の他の実施例を示す。図１０及びそれ以降の図面において、既出と同一の構成要素については同一の参照番号を付してその説明を省略する。本実施例では、抽出した４０GHz 成分をクロック信号として直接４０Gb／ｓ受信系２０へ供給するのでなく、位相比較器３２において電圧制御発振器（ＶＣＯ）３４の出力との位相比較を行ない、制御回路３６がその比較結果に応じた制御電圧をＶＣＯ３４へ与えることによって、抽出された４０GHz 成分に同期したクロック信号を生成して４０Gb／ｓ受信系２０へ供給する。これにより、抽出した４０GHz 成分のジッタ及び歪みが除去される。
【００２１】
図１１は本発明のさらに他の実施例を示す。本実施例では固定または半固定の分散値を有する分散補償器１８の代わりに可変分散補償器１８′が使用される。フォトダイオード２２に入射する光信号は図示しないさらに別の光カプラでその一部が分岐され、フォトダイオード３８で電気信号に変換される。フォトダイオード３８の出力からバンドパスフィルタ４０で４０GHz 成分が抽出され、増幅器４２で増幅され検出器４４でそのパワーが検出される。制御回路４６は検出されたパワーの値に基づき、それが最小になるように可変分散補償器１８′の分散量を制御する。
【００２２】
次に可変分散補償器１８′の一例（M. M. Ohm et al., “Tunable fiber grating dispersion using a piesoelectric stack”，OFC '97 Technical Digest, WJ3, pp. 155-156) について説明する。
図１２に示すように、チャープドファイバグレーティング９０の２１個のセグメントの各々に別々に圧電素子９２を取り付ける。各圧電素子への印加電圧Ｖ1 〜Ｖ21として図１３に示すように傾斜をつけて電圧を与えると、グレーティング９０の長手方向に加わる圧力が変化し、図１３のＡ〜Ｄの電圧パターンに対して図１４のように分散値（線の傾き）が変化する。また、電圧パターンＡ〜Ｄの間の中間的な電圧パターンを与えれば、分散値を連続的に変えることができる。
【００２３】
図１５は、制御回路４６の一例を示す図である。４０Gb／ｓの周波数成分の強度値は、Ａ／Ｄ変換器９４でＡ／Ｄ変換され、ディジタル信号として、ＭＰＵ９６に入力される。ＭＰＵ９６は、メモリ９８に記憶されている前回受信した強度値Ｉｐと、今回の強度値Ｉｃとを比較し、現時点の分散量と４０Gb／ｓの強度との関係が、図２におけるＸのスロープにあるか、Ｙのスロープにあるかをチェックする。即ち、Ｘのスロープにあれば可変分散補償器３４の分散量を減少させれば、分散量０（Ｚポイント）に収束する。またＹのスロープであれば、可変分散補償器３４の分散量を増加させれば分散量０に収束する。従って、Ｉｃ＞Ｉｐの場合は、Ｘスロープにあると見なし、可変分散補償器３４に与える電圧を制御するため、分散量が減少するようなＶ1 〜Ｖ21の値を求め、ラッチの付いたＤ／Ａ変換器１００経由で、各圧電素子に与える電圧を出力する。逆にＩｃ＜Ｉｐの場合は、Ｙスロープにあると見なし、可変分散補償器３４に与える電圧を制御するため、分散量が増加するようなＶ1 〜Ｖ21の値を求める。
【００２４】
なお、Ｖ1 〜Ｖ21の値を求めるためには、図１３及び図１４に示すデータ（分散量とＶ1 〜Ｖ21との関係を示すデータ）と、図２に示すデータ（４０GHz 成分の強度と総分散量との関係を示すデータ）をメモリにあらかじめ記憶しておく。そして、図２のＸ，Ｙスロープのいずれのスロープにあるかをまず求めて、現在の分散量Ｉｃを図２に示すデータより求める。現在の分散量Ｉｃから、分散量０のＺポイントに収束させるために可変分散補償器３４で補償すべき分散量Ｉｃ′を求める。即ち、Ｉｃ＋Ｉｃ′＝０となるように、Ｉｃ′を求める。
【００２５】
このようにしてＩｃ′が求まれば、図１３及び図１４に示されたデータをもとに、Ｉｃ′を得るために可変分散補償器３４に与えるＶ1 〜Ｖ21を求める。
図１６は図１１のシステムの一変形を示す。図１６のシステムにおいては、可変分散補償器１８′の補償量と分散補償器２４の補償量の合計で総分散量が零に補償されるように可変分散補償器１８′が制御される。分散補償器２４の分散値を＋６０ps／nmまたは−６０ps／nmとすることにより、フォトダイオード２６へ入射する信号光の波長分散はそれぞれ−６０ps／nmまたは＋６０ps／nmとなり、４０GHz 成分が極大になる。
【００２６】
図１７は図１１のシステムの他の変形を示す。図１７のシステムでは可変分散補償器１８′の補償量を制御して総分散量を零にする代わりに、光送信機１０に波長可変光源４８を使用し、抽出された４０GHz 成分の強度が最小になるように信号光の波長を制御して信号光の波長を光ファイバ１４の零分散波長に実質的に一致させて総分散量を零にする。この場合に、分散補償器２４の分散量（分散スロープ）の波長依存性を考慮する必要がある。変化する信号光波長に対し、分散量が一定になるような制御を行う構成もあり得る。
【００２７】
これまでの例は、４０Gb／ｓ ＮＲＺ（またはＯＴＤＭ）システムにおいて４０GHz 成分の強度を最小にする総分散量は零で、このときアイ開口度が最大になることを前提としているが、この前提が成立するのは送信光パワーが充分に小さくて非線形効果（自己位相変調効果：ＳＰＭ）の影響が無視できる場合に限られる。
【００２８】
図１８〜２１に、４０Gb／ｓ ＯＴＤＭ信号のＳＭＦ５０km伝送における、送信光パワーがそれぞれ０，＋５，＋１０及び＋１３dBm のときの総分散量（分散補償後）に対する４０GHz 成分とアイ開口度の関係（シミュレーション結果）を示す。図１及び図１８〜２１からわかるように、４０GHz 成分強度が極小になる総分散量とアイ開口度が最大になる総分散量が一致するのは、信号光パワーの小さい線形伝送（−５dBm)の場合に限られる。信号光パワーが大きくなり、非線形効果が大きくなるほど、両者の差が大きくなる。
【００２９】
図２２に４０Gb／ｓ ＯＴＤＭ信号のＳＭＦ５０km伝送における、送信光パワーに対するアイ開口最大及び４０GHz 成分極小の総分散量の関係を示す。これより、４０GHz 成分極小の総分散量は送信光パワーに依存せず、０ps／nmで一定であるのに対し、アイ開口最大の総分散量は送信光パワーが大きくなるほど正分散側にシフトする。
【００３０】
したがって、ＯＴＤＭ信号の場合には４０GHz 成分の強度が極小となるように分散量を制御することにより波長分散を零にした光信号に送信光パワーから決まる波長分散を付加してやればアイ開口度を最大にすることができる。また、波長分散を零にした光信号に所定の固定的な波長分散を付加することで４０GHz 成分を最大にすることができる。
【００３１】
ＮＲＺ信号については、図２３〜図２６に４０Gb／ｓ ＮＲＺ信号のＳＭＦ５０km伝送における、送信光パワーがそれぞれ０，＋５，＋１０，＋１３のときの総分散量（分散補償後）に対する４０GHz 成分とアイ開口度の関係（シミュレーション結果）を示す。図２及び図２３〜図２６からわかるようにアイ開口最大の総分散量が送信光パワーが大きくなるほど正分散側にシフトする特性はＯＴＤＭ信号の場合と同じである。しかし、総分散量に対する４０GHz 成分強度の変化の様子はＯＴＤＭ信号と異なる。特に、ＯＴＤＭ信号では、送信光パワーに依存せずに、総分散量零の場合に常に４０GHz 成分が極小になるのに対し、ＮＲＺ信号では、線形伝送の場合は総分散量零で４０GHz 成分が極小（＝０）になるが、送信光パワーが大きくなるにつれて、総分散量零での４０GHz 成分が大きくなる。したがって、ＯＴＤＭ信号の場合のように総分散量零で４０GHz 成分が極小になるように制御することはできない。しかし、４０Gb／ｓ ＮＲＺ信号の場合、送信パワーに依存せずに＋６０ps／nmと−６０ps／nmで極大になるため、これらの極大点の中点を求めれば、総分散量零になるように制御することは可能である。
【００３２】
図２７は本発明のさらに他の実施例を示す。本実施例は前述の手法に基づき、非線形効果が無視できない場合に適用可能である。制御回路４６′は、ＯＴＤＭの場合には図１１の制御回路と同様に、検出された４０GHz 成分の強度が極小となるように可変分散補償器１８′を制御することにより、可変分散補償器１８′の出力における光信号の波長分散を零に制御する。ＮＲＺの場合には、制御回路４６′は可変分散補償器１８′の分散補償量を掃引して２つの極大点を求め、これらの中点に分散補償量を設定することで、分散補償器１８′の出力における光信号の波長分散を送信光パワーによらず零に制御する。
【００３３】
可変分散補償器５０は波長分散が零に制御された光信号に送信光パワーに応じて決まる波長分散を付加することによってアイ開口度を最大として、４０Gb／ｓ受信系に供給する。
送信光パワーを検出する具体的方法としては、光ポストアンプ１２の出力光を一部分岐して、フォトダイオードで光パワーを検出する方法や光出力一定制御している光ポストアンプ１２の光出力パワー情報を用いればよい。また、図２７では送信側から光出力パワーに関する情報を送っているが、受信側で受信光パワーを検出する方法や光プリアンプ１６内のモニタ信号を用いる方法も可能である。
【００３４】
図２７のシステムは図１１のシステムに非線形効果を考慮した変形を加えたものであるが、図１６及び図１７のシステムに対しても同様な変形が可能なのは明らかである。
４０Gb／ｓ ＮＲＺ信号のＳＭＦ５０km線形伝送における総分散量（分散補償後）対４０GHz 成分関係において（図２）、周期的に４０GHz 成分が零になる状態が現れる。可変分散補償の最適値設定の過程で、例えばシステム立ち上げ時に可変分散補償器の分散値を大きく掃引する場合、瞬間的にクロック信号の同期がはずれ、システム運用上の障害になる可能性がある。また、偶然、システム立ち上げ時に可変分散補償器の設定がクロック成分零の状態であり、クロックが生成されないために故障と判定されてしまうという可能性（危険性）もある。このようなトラブルを避けるためには、システムオペレーション上、まず分散補償の最適化を行い、それが完了した後にタイミング抽出を始めるようにすればよい。ＲＺ信号の場合（図３，４）も周期的にクロック成分が零になる状態が現れるため、同様のシーケンスオペレーションが必要である。
【００３５】
【発明の効果】
本発明により、超高速光伝送システムの受信機において、ＮＲＺ信号に対してもＰＬＬ法によりタイミング抽出を行うとともに、波長分散量をモニタし、可変分散補償器の分散量を最適化するシステムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】４０Gb／ｓ ＯＴＤＭ信号についての４０GHz クロック成分強度の総分散量依存性の計算機シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図２】４０Gb／ｓ ＮＲＺ信号についての４０GHz クロック成分強度の総分散量依存性の計算機シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図３】４０Gb／ｓ ＲＺ信号（デューティ５０％）についての４０GHz クロック成分強度の総分散量依存性の計算機シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図４】４０Gb／ｓ ＲＺ信号（デューティ２５％）についての４０GHz クロック成分強度の総分散量依存性の計算機シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図５】ＯＴＤＭ信号のベースバンドスペクトルである。
【図６】ＮＲＺ信号のベースバンドスペクトルである。
【図７】波長分散を受けた後のＯＴＤＭ信号の波形図である。
【図８】波長分散を受けた後のＮＲＺ信号の波形図である。
【図９】本発明の一実施例に係る光伝送システムのブロック図である。
【図１０】本発明の他の実施例に係る光伝送システムのブロック図である。
【図１１】本発明のさらに他の実施例に係る光伝送システムのブロック図である。
【図１２】可変分散補償器の一例を示す図である。
【図１３】可変分散補償器の各セグメントへ与える電圧Ｖ1 〜Ｖ21のパターンＡ〜Ｄを示すグラフである。
【図１４】各電圧パターンＡ〜Ｄにおける分散値を示すグラフである。
【図１５】制御回路４６の構成の一例を示すブロック図である。
【図１６】図１１のシステムの一変形を示すブロック図である。
【図１７】図１１のシステムの他の変形を示すブロック図である。
【図１８】信号光パワーが０dBm であるときの４０GHz ＯＴＤＭ信号についての４０GHz クロック成分強度の総分散量依存性の計算機シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図１９】信号光パワーが＋５dBm であるときの４０GHz ＯＴＤＭ信号についての４０GHz クロック成分強度の総分散量依存性の計算機シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図２０】信号光パワーが＋１０dBm であるときの４０GHz ＯＴＤＭ信号についての４０GHz クロック成分強度の総分散量依存性の計算機シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図２１】信号光パワーが＋１３dBm であるときの４０GHz ＯＴＤＭ信号についての４０GHz クロック成分強度の総分散量依存性の計算機シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図２２】４０GHz のＯＴＤＭ信号伝送において、４０GHz 成分が極小となる総分散量及び最適総分散量の信号光パワー依存性を示すグラフである。
【図２３】信号光パワーが０dBm であるときの４０GHz ＮＲＺ信号についての４０GHz クロック成分強度の総分散量依存性の計算機シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図２４】信号光パワーが＋５dBm であるときの４０GHz ＮＲＺ信号についての４０GHz クロック成分強度の総分散量依存性の計算機シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図２５】信号光パワーが＋１０dBm であるときの４０GHz ＮＲＺ信号についての４０GHz クロック成分強度の総分散量依存性の計算機シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図２６】信号光パワーが＋１３dBm であるときの４０GHz ＮＲＺ信号についての４０GHz クロック成分強度の総分散量依存性の計算機シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図２７】本発明のさらに他の実施例に係る光伝送システムのブロック図である。
【符号の説明】
１０…光送信機
１２…光ポストアンプ
１４…光伝送路
１６…光プリアンプ
１８，２４…分散補償器
１８′，５０…可変分散補償器
２２，２６，３８…フォトダイオード
２８，４０…バンドパスフィルタ
３０，４２…増幅器
４８…波長可変光源
【発明の属する技術分野】
本発明は、受信光信号から再生された信号のタイミングを与えるタイミング信号を、受信光信号から生成するための装置と方法に関する。
現在基幹系光通信において１０Gb／ｓ光伝送システムが実用化段階にあるが、近年のインターネットに代表される急激な情報量の増加に伴い、更なる大容量化が望まれている。その方法の一つに、時分割多重（光時分割多重を含む）による伝送速度のアップグレードがあり、１０Gb／ｓの次世代方式として、４０Gb／ｓシステムの研究開発が国内外で活発になってきている。
【０００２】
本発明は、その様な超高速の光伝送装置において、受信光信号からタイミング信号を生成するのに特に適した装置と方法に言及する。
【０００３】
【従来の技術】
従来の光伝送装置で行なわれたタイミング抽出法、すなわち、ＸGb／ｓ光信号からＸGHz のクロック信号を生成する方法には一般的に次の２種類の方法がある。
（ｉ）ＲＺ（零復帰）信号の場合のように受信光信号のベースバンドスペクトル中にＸGHz のクロック信号成分が含まれている場合に、光信号を電気信号に変換した後にバンドパスフィルタでＸGHz クロック信号を直接抽出し、電圧制御発振器（ＶＣＯ）の出力との位相比較を行なって、受信信号と同期したクロック信号をＶＣＯの出力として生成するＰＬＬ法。
【０００４】
（ii）ＮＲＺ（非零復帰）信号の場合のように受信光信号のベースバンドスペクトル中にＸGHz クロック成分が含まれない場合に、光信号を電気信号に変換した後に２分岐し一方だけを１シンボル周期（１／４０GHz ＝２５ps）の半分の時間だけ遅延してＥＸＯＲ回路へ入力することによって２逓倍した後、バンドパスフィルタでＸGHz クロック信号を抽出する非線形抽出法。
【０００５】
ところで、本願出願人は、特願平９−２２４０５６号において、４０Gb／ｓ以上の超高速伝送システムの実現のためには精密な分散補償が必要であることを指摘し、そのための手段として、受信光信号から光信号のビットレートの値と同じ値の周波数のクロック信号成分を抽出してそれが極大または極小となるように光伝送路の総分散量を設定することを提案した。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ＲＺ信号のベースバンドスペクトル中にはビットレートの値と同じ値の周波数の成分が含まれているので、４０Gb／ｓシステムにおいて上記の分散量最適化と（ｉ）の手法とを同時に適用することができる。すなわち、上記の総分散最適化手法を適用すると４０GHz 成分の強度が最大になるように総分散量が設定されるので、（ｉ）の手法がそのまま適用できる。
【０００７】
相互に逆位相で互いの裾が重なり合う２つの２０Gb／ｓ ＲＺ信号でそれぞれ変調された２つの光信号を光波の位相を互いに逆相にして重なり部分が互いに打ち消し合うようにして合波した４０Gb／ｓのＯＴＤＭ信号にも４０GHz 成分が含まれているので分散量の最適化と同時に（ｉ）の手法が適用できる。すなわち、上記の総分散量最適化手法では、ＯＴＤＭの場合、４０GHz 成分の強度が極小となるように総分散量が設定されるが、極小点においても４０GHz 成分は零にならないので、上記の方法で波長分散を最適化した光信号から（ｉ）の手法によりタイミング信号を生成することができる。
【０００８】
ところが、ＮＲＺ信号の場合、ベースバンドスペクトル中には原理的にビットレートの値と同じ値の周波数の成分が存在しないので（ｉ）の手法は適用できず一般に（ii）の非線形抽出法が用いられる。すなわち、４０Gb／ｓ ＮＲＺシステムの実現のために上記の総分散量最適化手法を適用すると４０GHz 成分が極小となるように総分散量が設定され、極小点では４０GHz 成分の強度は原理的に零になるので、総分散量を最適化すると（ｉ）の手法で４０GHz 成分を抽出することができない。しかしながら、４０Gb／ｓシステムでは（ii）の手法を適用すると、ＥＸＯＲ回路の出力段にビットレートの２倍の８０Gb／ｓで動作する電子回路が必要になり、現状のＩＣ技術では実現が極めて困難であるという問題がある。
【０００９】
したがって本発明の目的は、４０Gb／ｓ程度の超高速であってベースバンドスペクトル中にビットレートの値と同じ値の周波数の成分が原理的に存在しない光信号であっても、光伝送路の総分散量を信号再生のために最適化すると同時にビットレートの値と同じ値の周波数の成分を受信信号から直接抽出することによってタイミング信号を生成するための装置と方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、信号のタイミングを与えるタイミング信号を生成するために、受信光信号からクロック信号成分を抽出する信号抽出回路と、受信光信号から信号を再生する信号再生回路へ供給される第１の光信号と、該第１の光信号から分岐し前記信号抽出回路へ供給される第２の光信号との少なくとも一方に所定の波長分散を付加することによって、該第２の光信号の総分散量を、クロック信号成分の抽出に適した値で、かつ、該第１の光信号の総分散量と実質的に異なる値とする波長分散制御手段とを具備するタイミング信号生成装置が提供される。
【００１１】
本発明によれば、受信光信号から信号を再生する信号再生回路へ供給される第１の光信号と、該第１の光信号から分岐し、信号のタイミングを与えるタイミング信号を生成するために受信光信号からクロック信号成分を抽出する信号抽出回路へ供給される第２の光信号との少なくとも一方に所定の波長分散を付加することによって、該第２の光信号の総分散量を、クロック信号成分の抽出に適した値で、かつ、該第１の光信号の総分散量と実質的に異なる値に設定し、該第２の光信号からクロック成分を抽出するステップを具備するタイミング信号生成方法もまた提供される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
データ信号のビットレートが４０GHz のＯＴＤＭ信号（互いに逆位相で互いの裾が重なり合う２つの２０GHz ＲＺ信号でそれぞれ変調された２つの光信号を光波の位相を互いに逆相にして重なり部分が互いに打ち消し合うようにして合波したもの）、ＮＲＺ光信号、ＲＺ光信号（デューティ５０％）、及びＲＺ光信号（デューティ２５％）のベースバンドスペクトル中の４０GHz 成分強度の総分散依存性の計算機シミュレーションの結果をそれぞれ図１〜４に示す。図１〜４には振幅方向のアイ開口度についても示してある。入力光の波長は、１．５５μｍ、パワーは平均で−５dBm 、単一モードファイバ（ＳＭＦ）の零分散波長は１．３μｍ、ＳＭＦ長は５０kmであり、ＳＭＦに直列に接続したＤＣＦ（分散補償ファイバ）の分散量を変えることにより、総分散量を変えた。
【００１３】
図１〜４から明らかなように、ＯＴＤＭ信号及びＲＺ信号については４０GHz 成分の強度がそれぞれ極小及び極大となるように総分散量を設定すればそのときの総分散量は零でありアイ開口度も最大となる一方でその時の４０GHz 成分強度は零でないので４０GHz 成分を直接抽出できる。これに対して、ＮＲＺ信号ではこのようにすると４０GHz 成分強度が零になって４０GHz 成分を直接抽出することができない。
【００１４】
しかしながら、図２によれば、ＮＲＺ信号では総分散量が約±６０ps／nmの付近に２つの極大があるのがわかる。そこで、本発明では信号の再生のためには総分散量をアイ開口度を最大にする値に設定する一方で、タイミング信号の生成のためには総分散量をそれとは実質的に異なりクロック信号成分が極大となる値に設定することにより、クロック信号成分の直接抽出を可能にする。
【００１５】
参考のために４０Gb／ｓのＯＴＤＭ及びＮＲＺについて光変調信号のベースバンドスペクトルをそれぞれ図５及び図６に示す。ＮＲＺについては４０GHz 成分が無く、波長分散を受けた後ではスペクトル拡がりのために４０GHz 成分を生じると定性的には考えられる。また、ＯＴＤＭ及びＮＲＺの各々について、−４０，０，＋４０ps／nmの分散を受けた後の波形（等化波形）を図７及び図８に示すが、ＯＴＤＭとＮＲＺの両方とも波形中心の“１”レベルが分散（正負）を受けた後に高くなり、クロスポイント位置が逆に下がっていることから、１タイムスロットの長さと同じ周期の強度変動が起きており、これによって４０GHz 成分が生じることがわかる。
【００１６】
図９は本発明の一実施例に係るタイミング信号生成装置を備えた光伝送システムを示す。図９において、光送信機１０から出力される４０Gb／ｓのＮＲＺ光信号は光ポストアンプ１２で増幅された後光伝送路（光ファイバ）１４で伝送される。受信側においては、受信された光信号は光プリアンプ１６で増幅され分散補償器１８を経て４０Gb／ｓ受信系２０のフォトダイオード２２へ入射される。
【００１７】
フォトダイオード２２へ入射される光信号の一部は図示しない光カプラで分岐され、分散補償器２４を経てフォトダイオード２６へ入射される。フォトダイオード２６から出力される電気信号に含まれる４０GHz 成分が狭帯域バンドパスフィルタ２８で抽出され増幅器３０で増幅され、４０Gb／ｓ受信系２０へデータ識別等のためのタイミング信号として供給される。
【００１８】
ここで、分散補償器１８はフォトダイオード２２へ入射される光信号の総分散量を零にする分散値を有している。また分散補償器２４は＋６０ps／nmまたは−６０ps／nmの分散値を有している。これにより、４０Gb／ｓ受信系２０へ入力される信号のアイ開口度が最大になるとともに、狭帯域バンドパスフィルタ２８で抽出される４０GHz 成分も最大となる。
【００１９】
なお、信号光の波長と光ファイバ１４の零分散波長がほぼ一致していて分散補償器１８がなくても４０Gb／ｓ受信系２０への信号のアイ開口度が充分に大きい場合は分散補償器１８はなくても良い。分散補償器１８，２４は固定的な分散値を有するものでなく、外部信号に応じて分散値を変えることのできる可変分散補償器による半固定の分散値を有するものでも良い。また、ＮＲＺ信号に限らずＯＴＤＭ信号であってもフォトダイオード２２へ入射する光信号のアイ開口度を最大（４０GHz 成分を極小）にする一方でフォトダイオード２６へ入射する光信号の４０Gb／ｓ成分を極大にする分散量を分散補償器１８，２４に設定すれば、両者の４０GHz 成分を共に極小にする場合よりもクロック信号の精度を高めることができる。
【００２０】
図１０は本発明の他の実施例を示す。図１０及びそれ以降の図面において、既出と同一の構成要素については同一の参照番号を付してその説明を省略する。本実施例では、抽出した４０GHz 成分をクロック信号として直接４０Gb／ｓ受信系２０へ供給するのでなく、位相比較器３２において電圧制御発振器（ＶＣＯ）３４の出力との位相比較を行ない、制御回路３６がその比較結果に応じた制御電圧をＶＣＯ３４へ与えることによって、抽出された４０GHz 成分に同期したクロック信号を生成して４０Gb／ｓ受信系２０へ供給する。これにより、抽出した４０GHz 成分のジッタ及び歪みが除去される。
【００２１】
図１１は本発明のさらに他の実施例を示す。本実施例では固定または半固定の分散値を有する分散補償器１８の代わりに可変分散補償器１８′が使用される。フォトダイオード２２に入射する光信号は図示しないさらに別の光カプラでその一部が分岐され、フォトダイオード３８で電気信号に変換される。フォトダイオード３８の出力からバンドパスフィルタ４０で４０GHz 成分が抽出され、増幅器４２で増幅され検出器４４でそのパワーが検出される。制御回路４６は検出されたパワーの値に基づき、それが最小になるように可変分散補償器１８′の分散量を制御する。
【００２２】
次に可変分散補償器１８′の一例（M. M. Ohm et al., “Tunable fiber grating dispersion using a piesoelectric stack”，OFC '97 Technical Digest, WJ3, pp. 155-156) について説明する。
図１２に示すように、チャープドファイバグレーティング９０の２１個のセグメントの各々に別々に圧電素子９２を取り付ける。各圧電素子への印加電圧Ｖ1 〜Ｖ21として図１３に示すように傾斜をつけて電圧を与えると、グレーティング９０の長手方向に加わる圧力が変化し、図１３のＡ〜Ｄの電圧パターンに対して図１４のように分散値（線の傾き）が変化する。また、電圧パターンＡ〜Ｄの間の中間的な電圧パターンを与えれば、分散値を連続的に変えることができる。
【００２３】
図１５は、制御回路４６の一例を示す図である。４０Gb／ｓの周波数成分の強度値は、Ａ／Ｄ変換器９４でＡ／Ｄ変換され、ディジタル信号として、ＭＰＵ９６に入力される。ＭＰＵ９６は、メモリ９８に記憶されている前回受信した強度値Ｉｐと、今回の強度値Ｉｃとを比較し、現時点の分散量と４０Gb／ｓの強度との関係が、図２におけるＸのスロープにあるか、Ｙのスロープにあるかをチェックする。即ち、Ｘのスロープにあれば可変分散補償器３４の分散量を減少させれば、分散量０（Ｚポイント）に収束する。またＹのスロープであれば、可変分散補償器３４の分散量を増加させれば分散量０に収束する。従って、Ｉｃ＞Ｉｐの場合は、Ｘスロープにあると見なし、可変分散補償器３４に与える電圧を制御するため、分散量が減少するようなＶ1 〜Ｖ21の値を求め、ラッチの付いたＤ／Ａ変換器１００経由で、各圧電素子に与える電圧を出力する。逆にＩｃ＜Ｉｐの場合は、Ｙスロープにあると見なし、可変分散補償器３４に与える電圧を制御するため、分散量が増加するようなＶ1 〜Ｖ21の値を求める。
【００２４】
なお、Ｖ1 〜Ｖ21の値を求めるためには、図１３及び図１４に示すデータ（分散量とＶ1 〜Ｖ21との関係を示すデータ）と、図２に示すデータ（４０GHz 成分の強度と総分散量との関係を示すデータ）をメモリにあらかじめ記憶しておく。そして、図２のＸ，Ｙスロープのいずれのスロープにあるかをまず求めて、現在の分散量Ｉｃを図２に示すデータより求める。現在の分散量Ｉｃから、分散量０のＺポイントに収束させるために可変分散補償器３４で補償すべき分散量Ｉｃ′を求める。即ち、Ｉｃ＋Ｉｃ′＝０となるように、Ｉｃ′を求める。
【００２５】
このようにしてＩｃ′が求まれば、図１３及び図１４に示されたデータをもとに、Ｉｃ′を得るために可変分散補償器３４に与えるＶ1 〜Ｖ21を求める。
図１６は図１１のシステムの一変形を示す。図１６のシステムにおいては、可変分散補償器１８′の補償量と分散補償器２４の補償量の合計で総分散量が零に補償されるように可変分散補償器１８′が制御される。分散補償器２４の分散値を＋６０ps／nmまたは−６０ps／nmとすることにより、フォトダイオード２６へ入射する信号光の波長分散はそれぞれ−６０ps／nmまたは＋６０ps／nmとなり、４０GHz 成分が極大になる。
【００２６】
図１７は図１１のシステムの他の変形を示す。図１７のシステムでは可変分散補償器１８′の補償量を制御して総分散量を零にする代わりに、光送信機１０に波長可変光源４８を使用し、抽出された４０GHz 成分の強度が最小になるように信号光の波長を制御して信号光の波長を光ファイバ１４の零分散波長に実質的に一致させて総分散量を零にする。この場合に、分散補償器２４の分散量（分散スロープ）の波長依存性を考慮する必要がある。変化する信号光波長に対し、分散量が一定になるような制御を行う構成もあり得る。
【００２７】
これまでの例は、４０Gb／ｓ ＮＲＺ（またはＯＴＤＭ）システムにおいて４０GHz 成分の強度を最小にする総分散量は零で、このときアイ開口度が最大になることを前提としているが、この前提が成立するのは送信光パワーが充分に小さくて非線形効果（自己位相変調効果：ＳＰＭ）の影響が無視できる場合に限られる。
【００２８】
図１８〜２１に、４０Gb／ｓ ＯＴＤＭ信号のＳＭＦ５０km伝送における、送信光パワーがそれぞれ０，＋５，＋１０及び＋１３dBm のときの総分散量（分散補償後）に対する４０GHz 成分とアイ開口度の関係（シミュレーション結果）を示す。図１及び図１８〜２１からわかるように、４０GHz 成分強度が極小になる総分散量とアイ開口度が最大になる総分散量が一致するのは、信号光パワーの小さい線形伝送（−５dBm)の場合に限られる。信号光パワーが大きくなり、非線形効果が大きくなるほど、両者の差が大きくなる。
【００２９】
図２２に４０Gb／ｓ ＯＴＤＭ信号のＳＭＦ５０km伝送における、送信光パワーに対するアイ開口最大及び４０GHz 成分極小の総分散量の関係を示す。これより、４０GHz 成分極小の総分散量は送信光パワーに依存せず、０ps／nmで一定であるのに対し、アイ開口最大の総分散量は送信光パワーが大きくなるほど正分散側にシフトする。
【００３０】
したがって、ＯＴＤＭ信号の場合には４０GHz 成分の強度が極小となるように分散量を制御することにより波長分散を零にした光信号に送信光パワーから決まる波長分散を付加してやればアイ開口度を最大にすることができる。また、波長分散を零にした光信号に所定の固定的な波長分散を付加することで４０GHz 成分を最大にすることができる。
【００３１】
ＮＲＺ信号については、図２３〜図２６に４０Gb／ｓ ＮＲＺ信号のＳＭＦ５０km伝送における、送信光パワーがそれぞれ０，＋５，＋１０，＋１３のときの総分散量（分散補償後）に対する４０GHz 成分とアイ開口度の関係（シミュレーション結果）を示す。図２及び図２３〜図２６からわかるようにアイ開口最大の総分散量が送信光パワーが大きくなるほど正分散側にシフトする特性はＯＴＤＭ信号の場合と同じである。しかし、総分散量に対する４０GHz 成分強度の変化の様子はＯＴＤＭ信号と異なる。特に、ＯＴＤＭ信号では、送信光パワーに依存せずに、総分散量零の場合に常に４０GHz 成分が極小になるのに対し、ＮＲＺ信号では、線形伝送の場合は総分散量零で４０GHz 成分が極小（＝０）になるが、送信光パワーが大きくなるにつれて、総分散量零での４０GHz 成分が大きくなる。したがって、ＯＴＤＭ信号の場合のように総分散量零で４０GHz 成分が極小になるように制御することはできない。しかし、４０Gb／ｓ ＮＲＺ信号の場合、送信パワーに依存せずに＋６０ps／nmと−６０ps／nmで極大になるため、これらの極大点の中点を求めれば、総分散量零になるように制御することは可能である。
【００３２】
図２７は本発明のさらに他の実施例を示す。本実施例は前述の手法に基づき、非線形効果が無視できない場合に適用可能である。制御回路４６′は、ＯＴＤＭの場合には図１１の制御回路と同様に、検出された４０GHz 成分の強度が極小となるように可変分散補償器１８′を制御することにより、可変分散補償器１８′の出力における光信号の波長分散を零に制御する。ＮＲＺの場合には、制御回路４６′は可変分散補償器１８′の分散補償量を掃引して２つの極大点を求め、これらの中点に分散補償量を設定することで、分散補償器１８′の出力における光信号の波長分散を送信光パワーによらず零に制御する。
【００３３】
可変分散補償器５０は波長分散が零に制御された光信号に送信光パワーに応じて決まる波長分散を付加することによってアイ開口度を最大として、４０Gb／ｓ受信系に供給する。
送信光パワーを検出する具体的方法としては、光ポストアンプ１２の出力光を一部分岐して、フォトダイオードで光パワーを検出する方法や光出力一定制御している光ポストアンプ１２の光出力パワー情報を用いればよい。また、図２７では送信側から光出力パワーに関する情報を送っているが、受信側で受信光パワーを検出する方法や光プリアンプ１６内のモニタ信号を用いる方法も可能である。
【００３４】
図２７のシステムは図１１のシステムに非線形効果を考慮した変形を加えたものであるが、図１６及び図１７のシステムに対しても同様な変形が可能なのは明らかである。
４０Gb／ｓ ＮＲＺ信号のＳＭＦ５０km線形伝送における総分散量（分散補償後）対４０GHz 成分関係において（図２）、周期的に４０GHz 成分が零になる状態が現れる。可変分散補償の最適値設定の過程で、例えばシステム立ち上げ時に可変分散補償器の分散値を大きく掃引する場合、瞬間的にクロック信号の同期がはずれ、システム運用上の障害になる可能性がある。また、偶然、システム立ち上げ時に可変分散補償器の設定がクロック成分零の状態であり、クロックが生成されないために故障と判定されてしまうという可能性（危険性）もある。このようなトラブルを避けるためには、システムオペレーション上、まず分散補償の最適化を行い、それが完了した後にタイミング抽出を始めるようにすればよい。ＲＺ信号の場合（図３，４）も周期的にクロック成分が零になる状態が現れるため、同様のシーケンスオペレーションが必要である。
【００３５】
【発明の効果】
本発明により、超高速光伝送システムの受信機において、ＮＲＺ信号に対してもＰＬＬ法によりタイミング抽出を行うとともに、波長分散量をモニタし、可変分散補償器の分散量を最適化するシステムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】４０Gb／ｓ ＯＴＤＭ信号についての４０GHz クロック成分強度の総分散量依存性の計算機シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図２】４０Gb／ｓ ＮＲＺ信号についての４０GHz クロック成分強度の総分散量依存性の計算機シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図３】４０Gb／ｓ ＲＺ信号（デューティ５０％）についての４０GHz クロック成分強度の総分散量依存性の計算機シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図４】４０Gb／ｓ ＲＺ信号（デューティ２５％）についての４０GHz クロック成分強度の総分散量依存性の計算機シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図５】ＯＴＤＭ信号のベースバンドスペクトルである。
【図６】ＮＲＺ信号のベースバンドスペクトルである。
【図７】波長分散を受けた後のＯＴＤＭ信号の波形図である。
【図８】波長分散を受けた後のＮＲＺ信号の波形図である。
【図９】本発明の一実施例に係る光伝送システムのブロック図である。
【図１０】本発明の他の実施例に係る光伝送システムのブロック図である。
【図１１】本発明のさらに他の実施例に係る光伝送システムのブロック図である。
【図１２】可変分散補償器の一例を示す図である。
【図１３】可変分散補償器の各セグメントへ与える電圧Ｖ1 〜Ｖ21のパターンＡ〜Ｄを示すグラフである。
【図１４】各電圧パターンＡ〜Ｄにおける分散値を示すグラフである。
【図１５】制御回路４６の構成の一例を示すブロック図である。
【図１６】図１１のシステムの一変形を示すブロック図である。
【図１７】図１１のシステムの他の変形を示すブロック図である。
【図１８】信号光パワーが０dBm であるときの４０GHz ＯＴＤＭ信号についての４０GHz クロック成分強度の総分散量依存性の計算機シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図１９】信号光パワーが＋５dBm であるときの４０GHz ＯＴＤＭ信号についての４０GHz クロック成分強度の総分散量依存性の計算機シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図２０】信号光パワーが＋１０dBm であるときの４０GHz ＯＴＤＭ信号についての４０GHz クロック成分強度の総分散量依存性の計算機シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図２１】信号光パワーが＋１３dBm であるときの４０GHz ＯＴＤＭ信号についての４０GHz クロック成分強度の総分散量依存性の計算機シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図２２】４０GHz のＯＴＤＭ信号伝送において、４０GHz 成分が極小となる総分散量及び最適総分散量の信号光パワー依存性を示すグラフである。
【図２３】信号光パワーが０dBm であるときの４０GHz ＮＲＺ信号についての４０GHz クロック成分強度の総分散量依存性の計算機シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図２４】信号光パワーが＋５dBm であるときの４０GHz ＮＲＺ信号についての４０GHz クロック成分強度の総分散量依存性の計算機シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図２５】信号光パワーが＋１０dBm であるときの４０GHz ＮＲＺ信号についての４０GHz クロック成分強度の総分散量依存性の計算機シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図２６】信号光パワーが＋１３dBm であるときの４０GHz ＮＲＺ信号についての４０GHz クロック成分強度の総分散量依存性の計算機シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図２７】本発明のさらに他の実施例に係る光伝送システムのブロック図である。
【符号の説明】
１０…光送信機
１２…光ポストアンプ
１４…光伝送路
１６…光プリアンプ
１８，２４…分散補償器
１８′，５０…可変分散補償器
２２，２６，３８…フォトダイオード
２８，４０…バンドパスフィルタ
３０，４２…増幅器
４８…波長可変光源
Claims (13)
- 信号のタイミングを与えるタイミング信号を生成するために、受信光信号から該光信号のビットレートの値と同じ値の周波数のクロック信号成分を抽出する信号抽出回路と、
受信光信号から信号を再生する信号再生回路へ供給される第１の光信号と、該第１の光信号から分岐し前記信号抽出回路へ供給される第２の光信号との少なくとも一方に所定の波長分散を付加することによって、該第２の光信号の総分散量を、クロック信号成分の抽出に適した値で、かつ、信号の再生に適するように設定された該第１の光信号の総分散量と異なる値とする波長分散制御手段とを具備するタイミング信号生成装置。 - 前記タイミング信号を生成する電圧制御発振器と、
該電圧制御発振器の出力の位相と前記信号抽出回路が抽出したクロック信号成分の位相とを比較する位相比較回路と、
該位相比較回路の比較結果に基づき、前記電圧制御発振器の制御電圧を生成する制御回路とをさらに具備する請求項１記載の装置。 - 前記波長分散制御手段は、
前記光信号から特定の周波数の成分の強度を検出する光検出器と、
検出された特定周波数成分の強度に基づき、前記第１の光信号の総分散量が零になり、前記第２の光信号の総分散量が予め定められた固定値になるように波長分散を補償する分散補償手段とを含む請求項１または２記載の装置。 - 前記特定の周波数は前記光信号のビットレートの値と同じ値の周波数である請求項３記載の装置。
- 前記分散補償手段は、前記第１の光信号の総分散量が零になるようにその分散量が制御される可変分散補償器を含み、
前記第２の光信号は、該可変分散補償器の出力側において第１の光信号から分岐し、
前記分散補償手段は、該可変分散補償器の出力側において第１の光信号から分岐した第２の光信号に前記予め定められた固定値の波長分散を付加する分散補償器をさらに含む請求項３または４記載の装置。 - 前記分散補償手段は、
分散量が可変の可変分散補償器と、
該可変分散補償器にタンデムに接続され、前記予め定められた固定値の波長分散を有する分散補償器とを含み、
該可変分散補償器の分散量は該分散補償器の出口における波長分散が零になるように制御され、
前記第２の光信号は、該可変分散補償器と該分散補償器の間において第１の光信号から分岐する請求項３または４記載の装置。 - 前記分散補償手段は、
前記第１の光信号の総分散量が零になるように前記光信号の波長を制御する波長可変光源と、
該第１の光信号から分岐した第２の光信号に前記予め定められた固定値の波長分散を付加する分散補償器とを含む請求項３または４記載の装置。 - 前記第１の光信号が信号再生回路へ供給される前に、該第１の光信号に光信号のパワーに応じた波長分散を付加する第２の分散補償器をさらに具備する請求項５〜７のいずれか１項記載の装置。
- （ａ）受信光信号から信号を再生する信号再生回路へ供給される第１の光信号と、該第１の光信号から分岐し、信号のタイミングを与えるタイミング信号を生成するために受信光信号から該光信号のビットレートの値と同じ値の周波数のクロック信号成分を抽出する信号抽出回路へ供給される第２の光信号との少なくとも一方に所定の波長分散を付加することによって、該第２の光信号の総分散量を、クロック信号成分の抽出に適した値で、かつ、信号の再生に適するように設定された該第１の光信号の総分散量と異なる値に設定し、
（ｂ）該第２の光信号から前記クロック信号成分を抽出するステップを具備するタイミング信号生成方法。 - （ｃ）前記タイミング信号を生成する電圧制御発振器の出力の位相と前記抽出されたクロック信号成分の位相とを比較し、
（ｄ）該位相比較の結果に基づき、前記電圧制御発振器の制御電圧を生成するステップをさらに具備する請求項９記載の方法。 - 前記ステップ（ａ）は、
（ｉ）前記光信号から特定の周波数の成分の強度を検出し、
（ii）検出された特定周波数成分の強度に基づき、前記第１の光信号の総分散量が零になり、前記第２の光信号の総分散量が予め定められた固定値になるように総分散量を設定するサブステップを含む請求項９または１０記載の方法。 - 前記特定の周波数は前記光信号のビットレートの値と同じ値の周波数である請求項１１記載の方法。
- 前記ステップ（ａ）は少なくともシステム運用開始前において実行される請求項１１または１２記載の方法。
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