CN110603750B

CN110603750B - 光传输系统

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Publication number: CN110603750B
Application number: CN201780089934.9A
Authority: CN
Inventors: 后藤广树
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-04-28
Filing date: 2017-04-28
Publication date: 2022-06-10
Anticipated expiration: 2037-04-28
Also published as: EP3605879A1; WO2018198326A1; CN110603750A; EP3605879A4; JPWO2018198326A1; US20200389248A1; EP3605879B1; JP6563154B2

Abstract

光传输系统(100)的特征在于，具备：多芯光纤(2001)，其具有第1纤芯(2100)及第2纤芯(2200)；以及多个光发送装置(1000)、(1100)，它们针对第1纤芯(2100)及第2纤芯(2200)，对于同一波长以不同的光功率输出不同种类的调制信号。根据光传输系统(100)，在抑制多芯光纤(2001)中的因纤芯间串扰引起的信号的劣化的同时，能够有效利用空闲频带。

Description

光传输系统

技术领域

本发明涉及用于大容量光通信的光传输系统。

背景技术

伴随着通信业务量的增大，预想骨干传输系统中在不久的将来会出现传输容量不足。以往，通过高密度地进行波长复用来增加信道数从而使传输容量增大，或者，通过传输速度的高速化、调制信号的多值化，使每一个信道的传输容量增大。

作为进一步增大传输容量的方法，使用了多芯光纤的光信号的空间复用化备受关注。在1根多芯光纤中配置多个纤芯，通过对多个纤芯分别配置不同种类的光信号而进行复用，能够以纤芯为单位来增大传输容量。在使用了多芯光纤的空间复用方式中，纤芯的数量越增加，传输容量越增加，但需要将多个纤芯相互接近地配置，存在光信号因在相邻的纤芯之间产生的串扰而劣化这样的问题。

在专利文献1中公开了如下的方法：通过向配置于多芯光纤的多个纤芯内的最为相邻的纤芯分别输入互不相同的波长的信号光，来抑制在相邻的纤芯之间产生的串扰的影响。

在专利文献2中公开了如下的方法：通过向配置于多芯光纤的多个纤芯内的最为相邻的纤芯反向地传输光信号，来抑制在相邻的纤芯之间产生的串扰的影响。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2012/137789号

专利文献2：国际公开第2013/157245号

发明内容

发明要解决的问题

然而，在专利文献1所公开的方法中，需要在所运用的信号频带中预先设置不配置信号光的空闲频带，存在会减小系统的最大容量这样的问题。另外，在专利文献2所公开的方法中，需要在光传输路中继部中设置多个光放大器及信号合分波器，因此，存在如下问题：光传输系统的结构变多，系统整体的成本增加，并且，光传输系统整体的消耗电力增大。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，得到在抑制多芯光纤传输中的因纤芯间串扰引起的信号的劣化的同时、能够有效利用空闲频带的光传输系统。

用于解决问题的手段

为了解决上述问题，实现目的，本发明是一种光传输系统，其特征在于，具备：多芯光纤，其具有多个纤芯；以及多个光发送装置，其针对多个纤芯内的相互的距离最近的相邻的2个纤芯，对于同一波长以不同的光功率输出不同种类的调制信号。

发明的效果

本发明的光传输系统起到如下效果：在抑制多芯光纤传输中的因纤芯间串扰引起的信号的劣化的同时，能够有效利用空闲频带。

附图说明

图1是本发明的实施方式1的光传输系统的结构图。

图2是示出在实施方式1的光传输系统所具备的多芯光纤内的多个纤芯中传输的调制信号与向调制信号分配的频率之间的关系的图。

图3是本发明的实施方式2的光传输系统的结构图。

图4是示出在实施方式2的光传输系统所具备的多芯光纤内的多个纤芯中传输的信号光的光谱的一例的图。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的实施方式的光传输系统详细进行说明。此外，并不通过该实施方式来限定本发明。

实施方式1.

图1是本发明的实施方式1的光传输系统的结构图。如图1所示，实施方式1的光传输系统100具备由多芯光纤2001及未图示的光中继器等构成的光传输部2000、多个光发送装置1000、1100以及多个光接收装置3000、3100。

多芯光纤2001具备第1纤芯2100、第2纤芯2200、以及形成在第1纤芯2100及第2纤芯2200的外周部的包层2300。第1纤芯2100、第2纤芯2200及包层2300由石英系玻璃构成，包层2300的折射率比第1纤芯2100、第2纤芯2200各自的折射率低。多芯光纤2001是在第1纤芯2100、第2纤芯2200以及包层2300的相互之间不存在空孔构造的实心构造，是所谓的实心型(solid type)的多芯光纤。

光发送装置1000具备：生成第1调制信号1的多个第1光发送器1010、1013；生成第2调制信号2的多个第2光发送器1011、1014；生成第3调制信号3的第3光发送器1012；以及对由这些光发送器分别生成的信号光进行合波并输出的光合波器1020。此外，光发送装置1000所具备的光发送器的数量不局限于5个，为2个以上即可。以下，有时将“第1光发送器1010、1013、第2光发送器1011、1014及第3光发送器1012”仅称为“多个光发送器1010至1014”。图中的“TX”表示发送器(Transmitter)。

对由第1光发送器1010生成的第1调制信号1分配表示第1信道的编号“Ch1”。对由第2光发送器1011生成的第2调制信号2分配表示第2信道的编号“Ch2”。对由第3光发送器1012生成的第3调制信号3分配表示第3信道的编号“Ch3”。对由第1光发送器1013生成的第1调制信号1分配表示第4信道的编号“Ch4”。对由第2光发送器1014生成的第2调制信号2分配表示第5信道的编号“Ch5”。

光合波器1020对从多个光发送器1010至1014分别输出的波长不同的信号光进行波长复用并向第1纤芯2100输出。

光发送装置1100具备：生成第1调制信号1的多个第1光发送器1111、1114；生成第2调制信号2的第2光发送器1112；生成第3调制信号3的多个第3光发送器1110、1113；以及对由这些光发送器分别生成的信号光进行合波并输出的光合波器1120。此外，光发送装置1100所具备的光发送器的数不局限于5个，2个以上即可。以下，有时将“第1光发送器1111、1114、第2光发送器1112及第3光发送器1110、1113”仅称为“多个光发送器1110至1114”。

对由第3光发送器1110生成的第3调制信号3分配表示第1信道的编号“Ch1”。对由第1光发送器1111生成的第1调制信号1分配表示第2信道的编号“Ch2”。对由第2光发送器1112生成的第2调制信号2分配表示第3信道的编号“Ch3”。对由第3光发送器1113生成的第3调制信号3分配表示第4信道的编号“Ch4”。对由第1光发送器1114生成的第1调制信号1分配表示第5信道的编号“Ch5”。

光合波器1120对从多个光发送器1110至1114分别输出的波长不同的信号光进行波长复用并向第2纤芯2200输出。

光接收装置3000具备：对由光合波器1020复用后的信号光进行分波的光分波器3020；根据分波后的信号光对第1调制信号1进行解调的多个第1光接收器3010、3013；根据分波后的信号光对第2调制信号2进行解调的多个第2光接收器3011、3014；以及根据分波后的信号光对第3调制信号3进行解调的第3光接收器3012。此外，光接收装置3000所具备的光接收器的数量与光发送装置1000所具备的光发送器的数量相同即可。图中的“RX”表示接收器(Receiver)。

光接收装置3100具备：对由光合波器1120复用后的信号光进行分波的光分波器3120；根据分波后的信号光对第1调制信号1进行解调的多个第1光接收器3111、3114；根据分波后的信号光对第2调制信号2进行解调的第2光接收器3112；以及根据分波后的信号光对第3调制信号3进行解调的多个第3光接收器3110、3113。此外，光接收装置3100所具备的光接收器的数量与光发送装置1100所具备的光发送器的数量相同即可。

接着，对实施方式1的光传输系统100的动作进行说明。图2是示出在实施方式1的光传输系统所具备的多芯光纤内的多个纤芯中传输的调制信号与向调制信号分配的频率之间的关系的图。向调制信号分配的频率“f1”、“f2”、“f3”、“f4”、“f5”是互不相同的值。这些频率的值按照“f1”、“f2”、“f3”、“f4”、“f5”的顺序，“f5”为最高的值。

“纤芯1”表示图1所示的第1纤芯2100。“纤芯2”表示图1所示的第2纤芯2200。

在“纤芯1”中传输的“f1”的“调制信号1”表示由图1所示的第1光发送器1010生成的第1调制信号1。在“纤芯1”中传输的“f2”的“调制信号2”表示由图1所示的第2光发送器1011生成的第2调制信号2。在“纤芯1”中传输的“f3”的“调制信号3”表示由图1所示的第3光发送器1012生成的第3调制信号3。在“纤芯1”中传输的“f4”的“调制信号1”表示由图1所示的第1光发送器1013生成的第1调制信号1。在“纤芯1”中传输的“f5”的“调制信号2”表示由图1所示的第2光发送器1014生成的第2调制信号2。

在“纤芯2”中传输的“f1”的“调制信号3”表示由图1所示的第3光发送器1110生成的第3调制信号3。在“纤芯2”中传输的“f2”的“调制信号1”表示由图1所示的第1光发送器1111生成的第1调制信号1。在“纤芯2”中传输的“f3”的“调制信号2”表示由图1所示的第2光发送器1112生成的第2调制信号2。在“纤芯2”中传输的“f4”的“调制信号3”表示由图1所示的第3光发送器1113生成的第3调制信号3。在“纤芯2”中传输的“f5”的“调制信号1”表示由图1所示的第1光发送器1114生成的第1调制信号1。

这里，在光传输系统100中，当在波特率(BaudRate)固定的条件下将多值度设为2倍时，为了得到相同的信号特性而需要的光信噪比OSNR(Optical Signal to NoiseRatio)需要为2倍以上，即3dB以上。因此，输出上述的各调制信号的光强度即光功率也需要为2倍的值。

通常，由于所调制的信号的种类、调制的多值度、波特率(BaudRate)等的不同，为了满足所需性能而需要的OSNR不同。传输容量越高，所需OSNR越高，需要的光功率也越增大。因此，传输容量越高，对非线性光学效应的影响越大，传输特性劣化，难以实现长距离传输。非线性光学效应是指，在向非线性光学介质入射了强光时产生的依赖于光的强度而变化的相位变化(折射率变化)。

另外，在多芯光纤2001中，认为在多个纤芯各自的性能中也产生偏差。这存在多芯光纤2001的制造上的偏差、用作统一调制的光放大器的纤芯间增益及NF(Noise Figure)的偏差、光合波器1020、1120中的损失的偏差、光分波器3020、3120中的损失的偏差等。

另外，在多芯光纤2001中，除了上述的各种偏差之外，在纤芯之间产生的串扰也成为限制传输特性的主要原因。例如，在多芯光纤2001中传播的信号光受到来自在第2纤芯2200中传播的信号光的强干涉。该干涉依赖于在第2纤芯2200中传播的信号光的光功率及多芯光纤2001特有的纤芯间串扰。

在本实施方式的光传输系统100中，混杂有虽然每一个信道的传输容量高但传输特性差的信号、以及虽然传输容量低但传输特性好的信号。即为了抑制在相邻的纤芯之间产生的串扰的影响，光传输系统100通过在相邻的纤芯之间改变配置为同一波长的信号光的种类来调整所需的光功率。

具体说明的话，如图2所示，由于频率“f1”的“调制信号1”与频率“f1”的“调制信号3”是不同种类的信号，因此，分别以不同的光功率生成。在图2中，频率“f1”的“调制信号1”的光功率的值比频率“f1”的“调制信号3”的光功率的值高。

频率“f2”的“调制信号2”与频率“f2”的“调制信号1”是不同种类的信号，进而分别以不同的光功率生成。在图2中，频率“f2”的“调制信号2”的光功率的值比频率“f2”的“调制信号1”的光功率的值高。

频率“f3”的“调制信号3”与频率“f3”的“调制信号2”是不同种类的信号，进而分别以不同的光功率生成。在图2中，频率“f3”的“调制信号3”的光功率的值比频率“f3”的“调制信号2”的光功率的值低。

频率“f4”的“调制信号1”与频率“f4”的“调制信号3”是不同种类的信号，进而分别以不同的光功率生成。在图2中，频率“f4”的“调制信号1”的光功率的值比频率“f4”的“调制信号3”的光功率值的高。

频率“f5”的“调制信号2”与频率“f5”的“调制信号1”是不同种类的信号，进而分别以不同的光功率生成。在图2中，频率“f5”的“调制信号2”的光功率的值比频率“f5”的“调制信号1”的光功率的值高。

关于在“纤芯1”中传输的各调制信号，频率“f2”及“f5”的“调制信号2”的光功率的值比频率“f1”及“f4”的“调制信号1”的光功率的值高，频率“f1”及“f4”的“调制信号1”的光功率的值比频率“f3”的“调制信号3”的光功率的值高。关于在“纤芯2”中传输的各调制信号，频率“f3”的“调制信号2”的光功率的值比频率“f2”及“f5”的“调制信号1”的光功率的值高，频率“f2”及“f5”的“调制信号1”的光功率的值比频率“f1”及“f4”的“调制信号3”的光功率的值高。

此外，在本实施方式中，构成为针对相邻的2个纤芯，对于同一波长以不同的光功率输出不同种类的调制信号即可，在“纤芯1”及“纤芯2”中分别传输的各调制信号的强度的大小关系不局限于图示例。

如以上说明的那样，在实施方式1的光传输系统100中，针对相邻的2个纤芯，对于同一波长以不同的光功率输出不同种类的调制信号。根据该结构，能够有效地利用频带，能够实现良好的信号特性。

实施方式2.

图3是本发明的实施方式2的光传输系统的结构图。如图3所示，实施方式2的光传输系统100A具备由多芯光纤2001A及未图示的光中继器等构成的光传输部2000A、多个光发送装置1100A、1200A、1300A、1400A、1500A、1600A、以及多个光接收装置3100A、3200A、3300A、3400A、3500A、3600A。

多芯光纤2001A具备第1纤芯2110A、第2纤芯2120A、第3纤芯2130A、第4纤芯2140A、第5纤芯2150A、第6纤芯2160A、第7纤芯2100A、以及形成在第1纤芯至第7纤芯的外周部的包层2300A。第1纤芯至第7纤芯由石英系玻璃构成，包层2300A的折射率比第1纤芯至第7纤芯各自的折射率低。多芯光纤2001A是在第1纤芯至第7纤芯分别与包层2300A的相互之间不存在空孔构造的实心构造，是所谓的实心型的多芯光纤。第1纤芯至第6纤芯在周向上按照第1纤芯至第6纤芯的顺序相互分离地排列。第7纤芯2100A设置在排列成环状的第1纤芯至第6纤芯的中心。此外，多芯光纤2001A的纤芯数量设想为7个，但纤芯数量不局限于7个，为2个以上即可。另外，设置在多芯光纤2001A的中心部的第7纤芯2100A不传输信号光，但也可以使第7纤芯2100A传输任意的信号光。

光发送装置1200A具备：生成分配给奇数Ch的QPSK(Quadrature Phase ShiftKeying)信号的多个光发送器1210A、1212A、1214A；生成分配给偶数Ch的QAM(QuadratureAmplitude Modulation)信号的多个光发送器1211A、1213A；以及对由这些光发送器分别生成的信号光进行合波并输出的光合波器1220A。此外，光发送装置1200A所具备的光发送器的数量不局限于5个，为2个以上即可。光发送装置1400A、1600A与光发送装置1200A同样地构成。图中的“TX”表示发送器(Transmitter)。

对由光发送器1210A生成的第1调制信号即QPSK信号分配表示第1信道的编号“Ch1”。对由光发送器1211A生成的第2调制信号2即QAM信号分配表示第2信道的编号“Ch2”。对由光发送器1212A生成的第1调制信号即QPSK信号分配表示第3信道的编号“Ch3”。对由光发送器1213A生成的第2调制信号2即QAM信号分配表示第4信道的编号“Ch4”。对由光发送器1214A生成的第1调制信号即QPSK信号分配表示第5信道的编号“Ch5”。光发送装置1200A的光合波器1220A对从多个光发送器分别输出的波长不同的信号光进行波长复用并向第2纤芯2120A输出。

光发送装置1400A将复用后的信号光向第4纤芯2140A输出。光发送装置1600A将复用后的信号光向第6的纤芯2160A输出。

光发送装置1100A具备：生成分配给偶数Ch的QPSK信号的多个光发送器1111A、1113A；生成分配给奇数Ch的QAM信号的多个光发送器1110A、1112A、1114A；以及对由这些光发送器分别生成的信号光进行合波并输出的光合波器1120A。此外，光发送装置1100A所具备的光发送器的数量不局限于5个，为2个以上即可。

对由光发送器1110A生成的第2调制信号2即QAM信号分配表示第1信道的编号“Ch1”。对由光发送器1111A生成的第1调制信号即QPSK信号分配表示第2信道的编号“Ch2”。对由光发送器1112A生成的第2调制信号2即QAM信号分配表示第3信道的编号“Ch3”。对由光发送器1113A生成的第1调制信号即QPSK信号分配表示第4信道的编号“Ch4”。对由光发送器1114A生成的第2调制信号即QAM信号分配表示第5信道的编号“Ch5”。光发送装置1100A的光合波器1120A对从多个光发送器分别输出的波长不同的信号光进行波长复用并向第1纤芯2110A输出。

光发送装置1300A及光发送装置1500A与光发送装置1100A同样地构成。光发送装置1300A将复用后的信号光向第3纤芯2130A输出。光发送装置1500A将复用后的信号光向第5纤芯2150A输出。

光接收装置3200A具备：对由光发送装置1200A的光合波器1220A复用后的信号光进行分波的光分波器3220A；根据分波后的信号光对第1信道“Ch1”的QPSK信号进行解调的光接收器3210A；根据分波后的信号光对第2信道“Ch2”的QAM信号进行解调的光接收器3211A；根据分波后的信号光对第3信道“Ch3”的QPSK信号进行解调的光接收器3212A；根据分波后的信号光对第4信道“Ch4”的QAM信号进行解调的光接收器3213A；以及根据分波后的信号光对第5信道“Ch5”的QPSK信号进行解调的光接收器3214A。此外，光接收装置3200A所具备的光接收器的数量与光发送装置1200A所具备的光发送器的数量相同即可。图中的“RX”表示接收器(Receiver)。

光接收装置3400A及光接收装置3600A与光接收装置3200A同样地构成。光接收装置3400A具备：对由光发送装置1400A复用后的信号光进行分波的光分波器；以及根据分波后的信号光对第1信道至第5信道的QPSK信号、QAM信号进行解调的多个光接收器。光接收装置3600A具备：对由光发送装置1600A复用后的信号光进行分波的光分波器；以及根据分波后的信号光对第1信道至第5信道的QPSK信号、QAM信号进行解调的多个光接收器。

光接收装置3100A具备：对由光发送装置1100A的光合波器1120A复用后的信号光进行分波的光分波器3120A；根据分波后的信号光对第1信道“Ch1”的QAM信号进行解调的光接收器3110A；根据分波后的信号光对第2信道“Ch2”的QPSK信号进行解调的光接收器3111A；根据分波后的信号光对第3信道“Ch3”的QAM信号进行解调的光接收器3112A；根据分波后的信号光对第4信道“Ch4”的QPSK信号进行解调的光接收器3113A；以及根据分波后的信号光对第5信道“Ch5”的QAM信号进行解调的光接收器3114A。此外，光接收装置3100A所具备的光接收器的数量与光发送装置1100A所具备的光发送器的数量相同即可。

光接收装置3300A及光接收装置3500A与光接收装置3100A同样地构成。光接收装置3300A具备：对由光发送装置1300A复用后的信号光进行分波的光分波器；以及根据分波后的信号光对第1信道至第5信道的QPSK信号、QAM信号进行解调的多个光接收器。光接收装置3500A具备：对由光发送装置1500A复用后的信号光进行分波的光分波器；以及根据分波后的信号光对第1信道至第5信道的QPSK信号、QAM信号进行解调的多个光接收器。

接着，对实施方式2的光传输系统100A的动作进行说明。图4是示出在实施方式2的光传输系统所具备的多芯光纤内的多个纤芯中传输的信号光的光谱的一例的图。图4的纵轴表示在多个纤芯中分别传输的信号的光功率。图4的横轴表示在多个纤芯中分别传输的信号的频率。在图4中，示出在第1纤芯至第6纤芯2110A、2120A、2130A、2140A、2150A、2160A中分别传输的QAM信号及QPSK信号的光功率和频率。

这里，对在多芯光纤2001A的周向上排列的多个纤芯各自的周向的分离距离进行说明，根据图3，在周向上相邻的第1纤芯2110A和第2纤芯2120A的第1周向距离与在周向上相邻的第2纤芯2120A和第3纤芯2130A的第2周向距离相等。另一方面，上述第1周向距离比在周向上排列的多个纤芯内的不相邻的2个纤芯彼此的第3周向距离短。同样，上述第2周向距离比上述第3周向距离短。

这样，可知在图3所示的多芯光纤2001A中，在周向上排列的多个纤芯内的在周向上相邻的2个纤芯彼此的周向距离比在周向上排列的多个纤芯内的不相邻的2个纤芯彼此的周向距离短。在实施方式2中，针对在周向上相邻的2个纤芯彼此、即相互的距离最近的相邻的2个纤芯，对于同一波长以不同的光功率输出传输不同种类的调制信号。具体而言，在周向上相邻的第2纤芯2120A及第3纤芯2130A中，在同一波长中以不同的光功率传输不同种类的调制信号。另外，在周向上相邻的第2纤芯2120A及第1纤芯2110A中，在同一波长中以不同的光功率传输不同种类的调制信号。

QAM信号的信号点的数量根据多值度而存在有8、16、32、64等，与QPSK信号相比，满足需要性能所需的OSNR高，对串扰的耐力也小。因此，QAM信号需要以比QPSK信号高的光功率进行传输。

在实施方式2中，通过将QAM信号的在相邻的纤芯之间配置为同一波长的信号光的种类及在同一纤芯中相邻配置的信号光的种类设为QPSK信号，相邻信号的光功率相对变小。因此，能够抑制因串扰引起的劣化，能够以良好的传输特性进行传输。

以上的实施方式所示的结构示出本发明的内容的一例，也能够与其他公知的技术进行组合，在不脱离本发明的主旨的范围内也能够省略或变更结构的一部分。

标号说明

100、100A光传输系统，1000、1100、1100A、1200A、1300A、1400A、1500A、1600A光发送装置，1010、1013、1111、1114第1光发送器，1011、1014、1112第2光发送器，1012、1110、1113第3光发送器，1020、1120、1120A、1220A光合波器，1110A、1111A、1112A、1113A、1114A、1210A、1211A、1212A、1213A、1214A光发送器，2000、2000A光传输部，2001、2001A多芯光纤，2100、2110A第1纤芯，2100A第7纤芯，2120A、2200第2纤芯，2130A第3纤芯，2140A第4纤芯，2150A第5纤芯，2160A第6纤芯，2300、2300A包层，3000、3100、3100A、3200A、3300A、3400A、3500A、3600A光接收装置，3010、3013、3111、3114第1光接收器，3011、3014、3112第2光接收器，3012、3110、3113第3光接收器，3020、3120、3120A、3220A光分波器，3110A、3111A、3112A、3113A、3114A、3210A、3211A、3212A、3213A、3214A光接收器。

Claims

1.一种光传输系统，其特征在于，

所述光传输系统具备：

多芯光纤，其具有多个纤芯；以及

多个光发送装置，它们针对多个所述纤芯内的相互的距离最近的相邻的2个纤芯，对于同一波长以不同的光功率输出不同种类的调制信号，所述不同种类的调制信号具有相同的传输方向。

2.根据权利要求1所述的光传输系统，其特征在于，

所述光发送装置针对相互的距离最近的相邻的所述2个纤芯，输出包含所述不同种类的调制信号在内的波长复用信号。

3.根据权利要求2所述的光传输系统，其特征在于，

所述光发送装置根据光信噪比，对所述光功率赋予差异而输出所述不同种类的调制信号。

4.根据权利要求2所述的光传输系统，其特征在于，

所述光发送装置使所述不同种类的调制信号的传输特性余量固定。

5.根据权利要求2所述的光传输系统，其特征在于，

所述光发送装置按照时间序列交替地配置所述不同种类的调制信号，从而输出所述波长复用信号。