DE60320321T2

DE60320321T2 - Dispersionskompensationsvorrichtung

Info

Publication number: DE60320321T2
Application number: DE60320321T
Authority: DE
Inventors: Hiroki c/o Fujitsu Limited OOI; Takashi Iwabuchi; Takafumi c/o Fujitsu Limited TERAHARA; Junichi Kumasako; George c/o Fujitsu Limited Ishikawa; Tomoo c/o Fujitsu Limited Takahara
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2003-02-05
Publication date: 2009-05-28
Anticipated expiration: 2023-02-06
Also published as: DE60322134D1; EP1349301A3; US7751706B2; US20090080894A1; EP1349301B1; EP1696590A2; EP1349301A2; EP1696590B1; US7936993B2; US20100135664A1; CN1747365A; CN1744474A; CN1245808C; EP1696590A3; US20030185568A1; DE60320321D1; US7466920B2; JP2003298516A; CN100536374C; CN1450737A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Folgenden auf eine chromatische Dispersionskompensationsvorrichtung zur weiteren Erhöhung der Kapazität, der Geschwindigkeit und der Distanz von einem optischen Kommunikationssystem.
Mit dem starken Wachstum der Netzwerkverwendung in den jüngsten Jahren ist der Wunsch nach einer weiteren Erhöhung der Kapazität eines Netzwerkes angestiegen. Derzeit ist ein Wellenlängen-Multiplex(WDM)-Optikübertragungssystem auf einer Basis von einer Übertragungsrate von 10 Gb/s pro Kanal in praktische Verwendung umgesetzt. Im Folgenden wird erwartet, dass eine weitere Erhöhung der Kapazität erforderlich ist und ein Übertragungssystem mit sehr hoher Geschwindigkeit von 40 Gb/s oder schneller pro Kanal angesichts der Frequenznutzungswirksamkeit und der Kosten gefordert wird. Bei einem Übertragungssystem mit sehr hoher Geschwindigkeit muss eine Wellenlängen-Verminderung, welche durch eine Dispersion von einer Übertragungsleitung verursacht wird, mit hoher Genauigkeit kompensiert werden.
Die US-Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer US2002/0012162 beschreibt ein optisches Kommunikationssystem, welches einen Übertragungspfad enthält, über welchen ein Licht an einem spezifischen Punkt, wie beispielsweise ein Empfänger, übertragen wird. Der Übertragungspfad enthält eine Mehrzahl von Sektionen, so dass sich das Licht durch die Sektionen an den spezifischen Punkt bewegt. Jede Sektion überkompensiert eine Dispersion, welche in der jeweiligen Sektion für das Licht erzeugt wird, so dass eine Dispersionsgröße für das Licht an den spezifischen Punkt im Wesentlichen gleich Null ist.
Bei einem optischen Übertragungssystem, welches eine Übertragungsrate von 10 Gb/s oder schneller hat, ist eine chromatische Dispersionstoleranz sehr klein. Beispielsweise ist die chromatische Dispersionstoleranz von einem 40 Gb/s NRZ-System gleich oder kleiner als 100 ps/nm. Mittlerweile sind bei einem terrestrischen optischen Übertragungssystem die Spannweiten nicht immer gleichförmig. Im Falle eines Systems, welches eine 1,3 μm Null-Dispersion-Einzelmodusfaser (SMF) von ungefähr 17 ps/nm/km verwendet, wird eine chromatische Dispersionstoleranz überstiegen, wenn sich die Längen lediglich um mehrere km unterscheiden. Jedoch werden bei einem Optikfasernetzwerk, welches einen Kommunikationsträger enthält, die meisten Bereichslängen und chromatischen Dispersionswerte derzeit nicht akkurat ergriffen. Zusätzlich, da sich ein chromatischer Dispersionswert mit der Zeit in Abhängigkeit von einer Fasertemperatur, einer Belastung, usw. ändert, muss eine Dispersionskompensationsgröße von jedem Bereich nicht nur zu Beginn von Systembetrieben, sondern ebenfalls bei der Systemverwendung eingestellt werden, während eine chromatische Dispersionsgröße strikt überwacht wird. Beispielsweise tritt eine Temperaturänderung von 100°C bei einer 500 km-DSF (Dispersion Shifted Fiber)-Übertragungsleitung auf, wobei ihre chromatische Dispersionsänderungsgröße gleich ungefähr 105 ps/nm wird, welches beinahe gleich einer chromatischen Dispersionstoleranz von einem 40 Gb/s NRZ-Signal ist. (Chromatische Dispersionsänderungsgröße) = (Temperaturabhängigkeit von einer Null-Dispersions-Wellenlänge) × (Temperaturänderungsgröße von einer Übertragungsleitung) × (Dispersionsneigung von der Übertragungsleitung) × (Übertragungsdistanz) = 0,03 (nm/°C) × 100 (°C) × 0,07 (ps/nm2/km) × 500 (km) = 105 ps/nm.
Daher ist eine automatische Dispersionskompensation für ein System notwendig, welches nicht nur eine SMF- Übertragungsleitung verwendet, sondern ebenfalls eine 1,55 μm Null-Dispersionsverschiebungs-Faser (DSF) oder eine NZ-DSF-Übertragungsleitung.
Ferner, wenn ein Wellenlängen-Multiplex(WDM)-Signal übertragen wird, müssen sowohl eine Dispersionsneigung als auch eine chromatische Dispersion in Betracht gezogen werden.
1 stellt den Aufbau von einem WDM-Übertragungssystem beispielhaft dar. 2 zeigt eine Änderung in einer chromatischen Dispersionsgröße von einer Übertragungsleitung aufgrund von verschiedenen Änderungsfaktoren.
Bei dem in 1 gezeigten Aufbau werden optische Signale von jeweiligen Wellenlängen von optischen Übertragern #1 bis #n von einer Übertragungs-Endstationvorrichtung übertragen und durch einen optischen Multiplexer gekoppelt. Das Multiplex-Optiksignal wird verstärkt und durch einen optischen Nachverstärker ausgegeben. Wenn der Prozess zum Verstärken des optischen Signals durch den optischen Nachverstärker durchgeführt ist, wird die Dispersionskompensation für das optische Signal durch einen Übertragungs-Dispersionskompensator im Übertrager vorgenommen, dessen Dispersionskompensationsgröße festgelegt oder variabel ist. Das optische Signal, welches sich über eine Faserübertragungsleitung fortsetzt, wird derart verstärkt, so dass ein Übertragungsleitungsverlust durch einen optischen Inline-Verstärker kompensiert wird, welcher auf halbem Wege von der Faserübertragungsleitung vorliegt. Zusätzlich wird die chromatische Dispersion, welche das optische Signal, resultierend aus einer Verbreitung über die Übertragungsleitung, ausgesetzt ist, durch einen Inline-Dispersionskompensator kompensiert, wenn die Verstärkung durch den optischen Inline-Verstärker vorgenommen wird. Die Dispersionskompensationsgröße von dem Inline-Dispersionskompensator kann festgelegt oder variabel sein. Ferner wird das optische Signal über die Faserübertragungsleitung über einen Inline-Verstärker verbreitet und einem optischen Empfänger eingegeben.
In dem optischen Empfänger wird das verbreitete optische Signal derart verstärkt, so dass seine Dämpfung kompensiert wird. Zu diesem Zeitpunkt wird die Dispersionskompensation an der Empfängerseite ebenfalls durch einen Empfangs-Dispersionskompensator im Empfänger vorgenommen. Dann wird das verbreitete optische Signal in jeweilige Wellenlängen durch einen optischen Demultiplexer aufgeteilt. Beispielsweise entfernen variable Dispersionskompensatoren eine restliche Dispersion aus den optischen Signalen von den Demultiplex-Wellenlängen, und werden die Signale durch optische Empfänger #1 bis #n empfangen. Der Grund dafür, warum die variablen Dispersionskompensatoren hier durch Klammern eingeschlossen sind, liegt darin, dass sie nicht stets notwendig sind. Ob der variable Dispersionskompensator enthalten ist oder nicht, kann durch einen Entwerfer in Abhängigkeit von den Entwurfsdetails bestimmt werden. Wenn ein Bauteilelement ebenfalls in den nachfolgenden Konfigurationszeichnungen durch Klammern eingeschlossen ist, bedeutet dies, dass es nach Ermessen eines Entwerfers nicht immer erforderlich ist, dass das Bauteilelement enthalten ist.
Bei einer Temperaturänderung in der chromatischen Dispersion von einem optischen Signal verschiebt sich eine chromatische Dispersionscharakteristik (a) auf (c) gemäß einer Temperaturänderung (ungefähr 0,03 nm/°C) in einer Null-Dispersion-Wellenlänge, wie in 2 gezeigt. In diesem Falle ändert sich eine Dispersionsneigung nicht. Zusätzlich, wenn sich eine Übertragungsdistanz unterscheidet, ändert sich die chromatische Dispersionscharakteristik (a) auf (b). In diesem Falle ändert sich ebenfalls die Dispersionsneigung mit der Dispersionsgröße. Bei einer aktuellen Übertragungsleitungsfaser (und einer Dispersionskompensationsfaser (DCF)), haben der chromatische Dispersionswert ((a)–(c)) und die Dispersionsneigung ((a)–(d)) Schwankungen aufgrund eines Problems der Faser-Herstellungsfähigkeit, und zwar sogar dann, wenn die Länge von einer Übertragungsleitung gleich ist.
Als ein Mittel zum Kompensieren der chromatischen Dispersion und der Dispersionsneigung, werden die folgenden Verfahren in Betracht gezogen.

(a) Implementieren eines breitbandvariablen Dispersionskompensators, welcher eine chromatische Dispersionsgröße und eine Dispersionsneigungsgröße unabhängig variieren kann, und gleichzeitiges Erstellen einer Dispersionskompensation für Signale von allen Wellenlängen.
(b) Unabhängiges Anordnen eines Breitband variablen Dispersionskompensators, welcher eine chromatische Dispersionsgröße variieren kann, und eines Breitband variablen Dispersionsneigungskompensators, welcher eine Dispersionsneigungsgröße variieren kann, und gemeinsames Erstellen einer Dispersionskompensation für Signale von allen Wellenlängen.
(c) Unabhängiges Anordnen eines Breitband variablen Dispersionskompensators, welcher eine chromatische Dispersionsgröße variieren kann, und eines festgelegten Dispersionsneigungskompensators, dessen Dispersionsneigungsgröße eine Neigungsgröße von einer Übertragungsleitung kompensiert und gleichzeitig eine Dispersionskompensation für Signale von allen Wellenlängen erstellt.
(d) Einzelnes Anordnen eines variablen Dispersionskompensators für jeden Kanal, welcher eine chromatische Dispersionsgröße variieren kann, und Erstellen einer Dispersionskompensation.

Der wichtigste Punkt bei den Verfahren (a) bis (d) liegt in der Realisierbarkeit eines variablen Dispersionskompensators.
3 zeigt ein VIPA (Virtually Imaged Phased Array) als ein Beispiel von einem variablen Dispersionskompensator. Bezogen auf Dokumente über ein VIPA wird Bezug genommen auf M. Sirasaki et al., „Variable Dispersion Compensator Using the Virtually Imaged Phased Array (VIPA) for 40 Gbit/s WDM Transmission System", ECOC 2000, Post-Deadline Paper 2.3., usw.
Bei einem Dispersionskompensator, welcher ein VIPA verwendet, kann eine Dispersionskompensationsgröße sukzessive in einem Bereich von –800 ps/nm bis +800 ps/nm geändert werden, indem ein dreidimensionaler Spiegel in Richtung von einer X-Achse bewegt wird.
4 zeigt eine Übertragungscharakteristik und eine Gruppenverzögerungs-Charakteristik von einem VIPA Variabel-Dispersionskompensator.
Die Übertragungscharakteristik, welche in einem oberen Abschnitt von dieser Figur gezeigt ist, legt eine periodische Wellenlängen-Abhängigkeit der Übertragung in einem VIPA dar. Demgemäß muss ein Entwurf derart erstellt sein, dass optische Signale von jeweiligen Wellenlängen von einem Wellenlängen-Multiplex-Licht (WDM-Licht) durch einen hohen Abschnitt der Übertragung, nämlich ein Übertragungsfenster, passiert. Zusätzlich stellt die Figur der Gruppenverzögerung dar, dass die Gruppenverzögerung, welche einem optischen Signal gegeben ist, periodisch ist.
Anhand von dieser Figur wird belegt, dass die Neigung von der Gruppenverzögerung in einem Abschnitt, wo das Übertragungsfenster geöffnet ist, an der rechten Seite abnimmt, und einem optischen Signal, welches durch das Fenster passiert, eine negative Dispersion gegeben wird.
Beispielsweise ist ein VIPA derart entworfen, dass es einen zyklischen Aufbau hat, bei welchem eine Übertragungscharakteristik ein Frequenzintervall (freier Spektralbereich: FSR) von 200 GHz (das Wellenlängen-Intervall beträgt 1,6 nm) hat, und vorteilhafterweise gleichzeitig ein WDM-Signal kompensiert. Jedoch kann das VIPA eine Dispersionsneigung nicht kompensieren. Ein System, welches implementiert ist, indem ein VIPA-Dispersionskompensator und eine Dispersionskompensationsfaser zusammengefasst sind, um die Dispersionskompensation und die Dispersionsneigung gemeinsam zu kompensieren, ist durch die japanische Patentanmeldung NO. 2000-238349 vorgeschlagen.
5 zeigt die Gruppenverzögerungscharakteristik von einem VIPA Variabel-Dispersionskompensator in einem Kanal-Durchlassbereich.
In einem Variabel-Dispersionskompensator, welcher ein VIPA verwendet, wie in einem oberen Abschnitt von 5 gezeigt, werden Änderungen in der Neigung von einer Gruppenverzögerung, welche in einem unteren Abschnitt von 5 gezeigt ist, erlangt, indem ein dreidimensionaler Spiegel in Richtung von einer X-Achse bewegt wird. Eine Dispersion wird durch eine Differenzierung von Wellenlängen von einer Gruppenverzögerung erlangt. Daher kann eine gleichzeitige Dispersionskompensation variiert werden und in Abhängigkeit von Notwendigkeiten für alle Kanalbänder erstellt werden, indem der dreidimensionale Spiegel bewegt wird.
6 stellt den Aufbau von einem optischen Empfänger gemäß einer herkömmlichen Technik beispielhaft dar.
Bei dem in dieser Figur gezeigten Aufbaubeispiel ist ein DCF gezeigt, dessen Dispersionsneigungsgröße (eine Dispersionsneigung von einer Übertragungsleitung) dazu angeordnet ist, um eine Dispersionsneigung für die Übertragungsleitung zu kompensieren. Ferner wird eine chromatische Dispersion, welche durch die Übertragungsleitung und den DCF verursacht wird, unter Verwendung eines VIPA Variabel-Dispersionskompensators gemeinsam kompensiert. Wie in 4 gezeigt, hat das VIPA den periodischen Aufbau von 200 GHz-Intervallen, um ein Übertragungsband zu sichern. In einem derzeitigen dichten WDM-Übertragungssystem wird ein 100 GHz-Kanalabstand (Wellenlängen-Intervall von 0,8 nm) gefordert. Demgemäß wird in 6 ein empfangenes Signal von 100 GHz-Abständen in gerade und ungerade nummerierte Kanäle von 200 GHz-Intervallen unter Verwendung eines Interleavers getrennt, und wird eine Dispersionskompensation durch Anordnen von VIPA Dispersionskompensatoren jeweils für die gerade und ungerade nummerierten Kanäle vorgenommen. Wie in 7 gezeigt, ist ein Übertragungsfenster von dem Interleaver in vorbestimmten Zyklen (in diesem Fall 200 GHz) geöffnet. Eine in dieser Figur gezeigte durchgängige Linie ist ein Fenster zum Extrahieren von ungeraden nummerierten Kanälen, wohingegen eine in dieser Figur gezeigte gestrichelte Linie ein Fenster zum Extrahieren von geraden nummerierten Kanälen ist. Wie oben beschrieben, tastet der Interleaver abwechselnd ein Wellenlängen-Multiplex-Optiksignal ab und trennt das optische Signal in gerade und ungerade nummerierte Kanäle, so dass die Kanal-Intervalle von dem optischen Signal, nachdem sie getrennt wurden, erweitert werden.
Jedoch hat dieser Aufbau ein Problem, welches von der Wellenlängen-Abhängigkeit von einer Dispersionsneigung von einer Übertragungsleitung und einem DCF herrührt, welches zu einer Schwierigkeit bei einer gleichzeitigen Dispersionskompensation führt.
8 zeigt ein typisches Beispiel von einer Dispersionscharakteristik auf einer Faserübertragungsleitung.
Hauptsächlich bei einem DCF tritt ein Dispersions-Kurvenverlauf, welcher aus der Wellenlängen-Abhängigkeit von einer Dispersionsneigung hergeleitet ist, aufgrund von einem Herstellungsproblem auf (jedoch ist in einer Übertragungsfaser eine beinahe lineare Dispersionscharakteristik enthalten). Demgemäß tritt eine Restdispersion, welche von der Wellenlängen-Abhängigkeit von einer Dispersionsneigung hergeleitet wird, auf einer Übertragungsleitung und einem DCF auf. Bei einer Langstreckenübertragung wird diese Restdispersion zu einem Wert, welcher die Dispersionstoleranz von einem 40 Gb/s-Signal übersteigt. Daher ist eine gleichzeitige Kompensation durch den Aufbau von 6 selber schwierig.
Ebenfalls ist eine Implementierung eines Dispersionsüberwachers zum Erfassen von einer chromatischen Dispersionsgröße (und einer Neigungsgröße), welche einer Übertragungsleitung ausgesetzt ist, wichtig, um ein automatisches Dispersionskompensationssystem zu realisieren.
Als ein Beispiel eines Dispersionsüberwachungsverfahrens gibt es ein Verfahren, welches die Intensität von einer bestimmten Frequenzkomponente innerhalb eines empfangenen Basisbandsignals verwendet.
9 zeigt ein Ergebnis der Erfassung von der Intensität von einer 40 GHz-Komponente innerhalb eines empfangenen Basisbandsignals von einem 40 Gb/s NRZ-Signals.
Quelle: Y. Akiyama et al., „Automatic Dispersion Equalization in 40 Gbit/s Transmission by Seamless-Switching between Multiple Signal Wavelengths", ECOC' 99, Seiten 1-150-151.
Wie anhand eines an der linken Seite gezeigten Berechnungsergebnisses bekannt, variiert die Intensität von einer 40 GHz-Komponente mit einer chromatischen Dispersionsgröße und wird Null, wenn die Dispersionsgröße gleich Null ist. In einem Experimentierergebnis von einer 100 km DSF-Übertragung an der rechten Seite, variiert die Dispersionsgröße von einer Übertragungsleitung mit einer Wellenlänge. Daher wird die Intensitätscharakteristik von einer 40 GHz-Komponente auf eine ähnliche Art und Weise wie im Berechnungsergebnis erlangt. Eine Null-Dispersion-Wellenlänge von der Übertragungsleitung variiert mit einer Änderung in der Temperatur von der Übertragungsleitung, um ungefähr 0,03 nm/°C. Es kann jedoch verifiziert werden, dass ebenfalls der Minimalpunkt von einer Intensitätsüberwachung von der 40 GHz-Komponente mit dieser Änderung variiert. Es ist bekannt, dass die Intensität von einer B Hz-Komponente als eine chromatische Dispersionsüberwachung für ein B b/s-Modulationssignal ebenfalls durch weitere Modulationsverfahren verfügbar ist. Es ist beispielsweise bekannt, dass, wenn die chromatische Dispersion gleich Null ist, die Intensität von einer B Hz-Komponente bei einem RZ-Signal maximal wird und bei einem OTDM-Signal minimal wird ( japanische Patentanmeldung No. HEI 9-224056 ).
Als ein weiteres Mittel wird ein Verfahren, welches eine Bitfehlerrate-Charakteristik oder einen Q-Wert überwacht, welcher durch jeden optischen Empfänger erfasst wird, in Betracht gezogen.
Um einen günstigen Dispersionsüberwacher in einem Wellenlängen-Multiplexsystem zu implementieren, ist ein Verfahren zum Anordnen eines Dispersionsüberwachers wichtig. Beispielsweise kann in dem Fall von (a) oder (b), wie in 2 gezeigt, wenn chromatische Dispersionsgrößen von zumindest zwei Signalen, wie beispielsweise Signale von Wellenlängen an beiden Enden von einem Signal-Wellenlängenband, erfasst werden können, eine Dispersionsneigung durch Extrapolation gelernt werden, und kann eine chromatische Dispersionsgröße von einer unterschiedlichen Signal-Wellenlänge erfasst werden.
Zusätzlich, in dem Fall von (c), variiert die Dispersionsneigungsgröße von der Übertragungsleitung nicht mit einer Temperaturänderung. Daher, wenn eine chromatische Dispersionsgröße von zumindest einem Signal, wie beispielsweise ein zentrales Wellenlängensignal, usw., von einem Signal-Wellenlängenband erfasst werden kann, kann eine chromatische Dispersionsgröße von einer unterschiedlichen Signal-Wellenlänge von der chromatischen Dispersionsgröße und der bekannten Dispersionsneigungsgröße erfasst werden.
Ebenfalls kann in dem Fall von (d) eine chromatische Dispersionsgröße von einer unterschiedlichen Signal-Wellenlänge durch Extrapolation erfasst werden, wenn ein chromatischer Dispersionswert von zumindest einem Wellenlängen-Signal erfasst werden kann, wenn eine Dispersionsneigungsgröße (oder die Länge von einer Übertragungsleitung) bekannt ist, oder wenn chromatische Dispersionswerte von zumindest zwei Wellenlängen-Signalen erfasst werden können, wenn die Dispersionsneigungsgröße unbekannt ist.
Die oben beschriebenen Probleme der herkömmlichen Techniken werden im Folgenden zusammengefasst.
In einem optischen Übertragungssystem, welches eine Übertragungsrate von 10 Gb/s oder schneller hat, ist eine chromatische Dispersionstoleranz sehr klein. Beispielsweise ist die chromatische Dispersionstoleranz von einem 40 Gb/s NRZ-System gleich ungefähr 100 ps/nm oder kleiner. Unterdessen liegen für die chromatische Dispersion von einer Übertragungsleitung die folgenden Änderungsfaktoren vor. Wenn ein Wellenlängen-Multiplex(WDM)-Signal übertragen wird, muss nicht nur die chromatische Dispersion, sondern ebenfalls eine Dispersionsneigung in Betracht gezogen werden.
(1) Differenz in der Länge von einer Übertragungsleitung
Bei einem terrestrischen optischen Übertragungssystem sind Längen von seiner Bereichslänge nicht stets gleichförmig. Im Falle eines Systems, welches eine 1,3 μm Null-Dispersion Einzelmodus-Faser(SMF) von ungefähr 17 ps/nm/km verwendet, wird eine chromatische Dispersionstoleranz überstiegen, wenn die Länge sich um lediglich einige Kilometer unterscheidet. Jedoch werden bei einem optischen Fasernetzwerk, welches einen Kommunikationsträger enthält, die meisten Bereichslängen und chromatischen Dispersionswerte derzeit nicht akkurat erfasst. Wie in 2 gezeigt, ändert sich die chromatische Dispersionscharakteristik (a) auf (b), wenn eine Übertragungsdistanz unterschiedlich ist. In diesem Falle ändert sich ebenfalls die Dispersionsneigung als auch die Dispersionsgröße.
(2) Unvollständigkeit eines
Neigungskompensationsverhältnisses von einer Dispersionskompensationsfaser (DCF)
Um eine Dispersionskompensation und eine Dispersionsneigungskompensation für ein Wellenlängen-Multiplex-Signal gleichzeitig vorzunehmen, muss eine Dispersionskompensationsfaser (DCF), welche eine Dispersionsneigungsrate (Dispersionsneigungskoeffizient/chromatischer Dispersionskoeffizient) hat, welche mit einer Übertragungsleitung übereinstimmt, verwendet werden. Jedoch, besonders für eine NZBSF-Faser (wie beispielsweise Enhanced LEAF, TrueWave Plus, TrueWave Classic, usw.), welche einen kleinen chromatischen Dispersionskoeffizienten hat, ist ein DCF, welcher hergestellt werden kann, lediglich ein DCF, dessen Neigungskompensationsverhältnis gerade mal 50 bis 60 Prozent beträgt.
10 zeigt Schwankungen von einer chromatischen Dispersion auf einer Übertragungsleitung aufgrund von Dispersionsneigungsvariationen.
In dieser Figur ist es, um eine Dispersionsneigungscharakteristik (a) von der Übertragungsleitung um 100 Prozent zu kompensieren, ideal, wenn ein DCF mit einer Charakteristik (a)' von ihrem umgekehrten Vorzeichen übereinstimmt. Jedoch kann derzeit ein Neigungskompensationsverhältnis so groß wie (a)' nicht erlangt werden, und wird das Verhältnis gleich (b). Daraus folgend tritt eine Restdispersion, welche durch (c) angezeigt ist, auf der Übertragungsleitung und dem DCF auf.
(3) Herstellungsvariationen von einem chromatischen Dispersionskoeffizienten und einem Dispersionsneigungskoeffizienten von einer Übertragungsleitungsfaser und einer Dispersionskompensationsfaser (DCF).
Da ein chromatischer Dispersionskoeffizient (chromatische Dispersionsgröße pro Einheitslänge. Die Einheit beträgt ps/nm/km) und ein Dispersionsneigungskoeffizient (chromatische Dispersionsneigung pro Einheitslänge. Die Einheit beträgt ps/nm²/km) von einer Übertragungsleitung und einer Dispersionskompensationsfaser (DCF) die Beschränkungen der Herstellungsgenauigkeit erreichen, haben sie relativ hohe Schwankungen. Daher, wie in 2 gezeigt, variieren die chromatische Dispersionsgröße (die Einheit ist ps/nm. (a) → (c), -(a) → (b)') und die Dispersionsneigungsgröße (die Einheit beträgt ps/nm², ((a) → (d), -(a) → (d)')), sogar dann, wenn die Längen der Übertragungsleitung und der DCF gleich sind.
(4) Temperaturänderung in einer Null-Dispersion-Wellenlänge von einer Faser
Da die Null-Dispersion-Wellenlänge von einer Übertragungsleitungsfaser sich mit der Zeit in Abhängigkeit von einer Temperatur ändert, muss eine Dispersionskompensationsgröße für jeden Bereich geeigneterweise eingestellt sein, während eine chromatische Dispersionsgröße nicht nur zu Beginn von Systembetrieben, sondern ebenfalls während der Systemverwendung strikt überwacht wird.
Wenn beispielsweise eine Temperaturänderung von 100°C bei einer 600 km-Übertragungsleitung auftritt, wird eine chromatische Dispersionsänderungsgröße ungefähr 108 ps/nm, welches beinahe gleich der chromatischen Dispersionstoleranz von einem 40 Gb/s NRZ-Signal ist. (Chromatische Dispersionsänderungsgröße) = (Temperaturabhängigkeit von einer Null-Dispersion-Wellenlänge) × (Temperaturänderungsgröße von einer Übertragungsleitung) × (Dispersionsneigung von einer Übertragungsleitung) × (Übertragungsdistanz) = 0,03 (nm/°C) × 100°C × 0,06 (ps/nm2/km) × 600 (km) = 108 ps/nm
In 2 ändert sich die chromatische Dispersionscharakteristik (a) auf (c) aufgrund von einer Temperaturänderung (ungefähr 0,03 nm/°C) von der Null- Dispersion-Wellenlänge. In diesem Falle variiert die Dispersionsneigung nicht.
(5) Einfluss der Wellenlängen-Abhängigkeit von einer Übertragungsleitungsfaser und einem DCF
Wie in 8 gezeigt, tritt ein Dispersions-Kurvenverlauf, welcher von der Wellenlängen-Abhängigkeit von einer Dispersionsneigung hergeleitet wird, aufgrund eines Problems hinsichtlich eines Entwurfsprinzips ebenfalls bei einer Übertragungsleitung auf, hauptsächlich auf einer DCF (die Übertragungsfaser hat eine beinahe lineare Dispersionscharakteristik). Demgemäß tritt eine Restdispersion, welche von der Wellenlängen-Abhängigkeit von der Dispersionsneigung hergeleitet wird, auf der Übertragungsleitung und dem DCF auf. Bei einer Langstreckenübertragung wird diese Restdispersion ein hoher Wert, welcher die Dispersionstoleranz von einem 40 Gb/s-Signal übersteigt. Dies wird ein ernsthaftes Problem, wenn die Dispersionskompensation gemeinsam für alle Kanäle vorgenommen wird.
Maßnahmen gemäß einer bekannten Technik sind wie folgt. Ein variabler Dispersionskompensator muss angewendet werden, um mit Zeit variierenden chromatischen Dispersionsschwankungen in (4) fertig zu werden. Als ein Beispiel des variablen Dispersionskompensators besteht der in 3 gezeigte VIPA. Als ein Verfahren zum Anordnen eines variablen Dispersionskompensators gibt es ein Verfahren, welches eine Kompensation gleichzeitig für alle Kanäle vornimmt, indem ebenfalls eine Neigungskompensationsfunktion enthalten ist, ein Verfahren, welches eine Kompensation gleichzeitig für alle Kanäle vornimmt, indem ein variabler oder festgelegter Dispersionsneigungskompensator zusammengefasst wird, oder ein Verfahren, welches einen variablen Dispersionskompensator für jeden Kanal anordnet (s. das japanische Patent 2002057622 ) in Betracht gezogen.
Ferner offenbart das europäische Patent No. 0862285 ein Mehrfachbereich-Optik-Faserübertragungssystem, welches ein Dispersionskompensationsmittel für jeden Bereich enthält.
Es ist eine Aufgabe von der vorliegenden Erfindung, eine chromatische Dispersionskompensationsvorrichtung, welche eine Restdispersion soweit wie möglich bei möglichst geringsten Kosten minimieren kann, und ihren Anordnungsaufbau bereitzustellen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine chromatische Dispersionskompensationsvorrichtung zur Verwendung in einem Mehrfachbereich-Optik-Übertragungssystem bereitgestellt, welches eine Mehrzahl von Bereichen, einen Inline-Verstärker hinter jedem Bereich und einen Optik-Empfänger an einem Empfangsende enthält, welche enthält: ein erstes Dispersionskompensationsmittel in jedem Inline-Verstärker hinter jedem Bereich, welches dazu angeordnet ist, um eine 105- zu 120-Prozent-Überkompensation für eine chromatische Dispersionsgröße von einem jeweiligen Bereich vorzunehmen; und ein zweites Dispersionskompensationsmittel am Optik-Empfangsende, welches das dazu angeordnet ist, um eine Dispersionsgröße von dem Mehrfachbereich-Optik-Übertragungssystem derart zu kompensieren, so dass eine Restdispersion am Optik-Empfänger nahezu gleich null ist.
Eine bevorzugte Ausführungsform ist in dem anliegenden abhängigen Anspruch bestimmt.
Zum besseren Verständnis der Erfindung und zum Anzeigen, wie diese verwirklicht werden kann, wird nun mittels Beispiel auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, in welchen:
1 den Aufbau von einem Wellenlängen-Multiplex-Übertragungssystem beispielhaft darstellt;
2 Änderungen in einer chromatischen Dispersionsgröße von einer Übertragungsleitung aufgrund von verschiedenen Änderungsfaktoren anzeigt;
3 ein VIPA (Virtually Imaged Phased Array) als ein Beispiel von einem variablen Dispersionskompensator anzeigt;
4 eine Übertragungscharakteristik und eine Gruppenverzögerungscharakteristik von einem VIPA Variabel-Dispersionskompensator anzeigt;
5 eine Gruppenverzögerungscharakteristik von einem VIPA Variabel-Dispersionskompensator anzeigt;
6 den Aufbau von einem optischen Empfänger einer herkömmlichen Technik beispielhaft darstellt;
7 die Betriebe von einem Interleaver erläutert;
8 ein typisches Beispiel von einer Dispersionscharakteristik auf einer Faserübertragungsleitung anzeigt;
9 ein Ergebnis der Erfassung von der Intensität von einer 40 GHz-Komponente innerhalb eines empfangenen Basisbandsignals von einem 40 Gb/s NRZ-Signal anzeigt;
10 Schwankungen von einer chromatischen Dispersion auf einer Übertragungsleitung aufgrund von Dispersionsneigungsvariationen anzeigt;
11 das Prinzip von bevorzugten Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert;
12 einen ersten Aufbau beispielhaft darstellt, welcher eine bevorzugte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung implementiert;
13 einen zweiten Aufbau beispielhaft darstellt, welcher eine bevorzugte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung implementiert;
14 einen dritten Aufbau beispielhaft darstellt, welcher eine bevorzugte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung implementiert;
15 einen vierten Aufbau beispielhaft darstellt, welcher eine bevorzugte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung implementiert;
16 einen fünften Aufbau beispielhaft darstellt, welcher eine bevorzugte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung implementiert;
17 einen sechsten Aufbau beispielhaft darstellt, welcher eine bevorzugte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung implementiert;
18 ein chromatisches Dispersionskompensationsverfahren gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform von der vorliegenden Erfindung erläutert;
19 einen siebten Aufbau gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform von der vorliegenden Erfindung beispielhaft darstellt;
20 einen achten Aufbau von der bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung beispielhaft darstellt;
21 einen neunten Aufbau von der bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung beispielhaft darstellt;
22 einen zehnten Aufbau von der bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung beispielhaft darstellt;
23 einen elften Aufbau von der bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung beispielhaft darstellt;
24 einen zwölften Aufbau von der bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung beispielhaft darstellt;
25A und 25B die grundsätzlichen Aufbauten in dem Falle anzeigen, bei welchem eine bevorzugte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung auf einen Inline-Verstärker angewendet ist;
26 das Prinzip eines Dispersionskompensationsverfahrens gemäß einer bevorzugten Ausführungsform von der vorliegenden Erfindung (Nr. 1) erläutert;
27 das Prinzip eines Dispersionskompensationsverfahrens gemäß einer bevorzugten Ausführungsform von der vorliegenden Erfindung (Nr. 2) erläutert;
28A und 28B die Aufbauten in dem Falle anzeigen, bei welchem festgelegte Dispersionskompensatoren für jeweilige Wellenlängenbänder durch variable Dispersionskompensatoren in Übereinstimmung mit 25 ersetzt sind;
29A und 29B die Aufbauten von einem spezifischen Inline-Verstärker in dem Falle beispielhaft anzeigen, bei welchem eine Wellenlängenband-Spaltung-Kompensation vorgenommen ist (Nr. 1);
30A und 30B die Aufbauten von einem spezifischen Inline-Verstärker in dem Falle beispielhaft anzeigen, bei welchem eine Wellenlängenband-Spaltung-Kompensation vorgenommen ist (Nr. 2);
31A und 31B die Aufbauten von einem spezifischen Inline-Verstärker in dem Falle beispielhaft anzeigen, bei welchem eine Wellenlängenband-Spaltung-Kompensation vorgenommen ist (Nr. 3);
32A und 32B die Aufbauten von einem spezifischen Inline-Verstärker in dem Falle beispielhaft anzeigen, bei welchem eine Wellenlängenband-Spaltung-Kompensation vorgenommen ist (Nr. 4);
33A und 33B die Aufbauten von einem spezifischen Inline-Verstärker in dem Falle beispielhaft anzeigen, bei welchem eine Wellenlängenband-Spaltung-Kompensation vorgenommen ist (Nr. 5);
34 beispielhaft den Aufbau von einem System anzeigt, welches die Inline-Verstärker verwendet, welche die in 29 bis 33 (Nr. 1) angezeigte Bandspaltung-Kompensation vornehmen;
35 beispielhaft den Aufbau von einem System anzeigt, welches die Inline-Verstärker verwendet, welche die in 29 bis 33 (Nr. 2) angezeigte Bandspaltung-Kompensation vornehmen;
36 beispielhaft den Aufbau von einem System anzeigt, welches die Inline-Verstärker verwendet, welche die in
29 bis 33 (Nr. 3) angezeigte Bandspaltung-Kompensation vornehmen;
37A bis 37C einen Q-Nachteil (engl. Q penalty) zur Restdispersion in dem Falle von einem Inline-Dispersionskompensations-Verhältnis DDCL = 100 Prozent und 114 Prozent bei einer 600 km SMF-Übertragung anzeigen;
38 eine Q-Nachteil-Charakteristik zu einer Inline-Restdispersionsgröße in dem Falle anzeigen, bei welchem eine Restdispersion auf Null erstellt wird, indem eine Dispersionskompensationsgröße an einer Empfängerseite in jedem Falle bei einer 600 km SMF-Übertragung eingestellt wird;
39 beispielhaft einen ersten Aufbau anzeigt, welcher einer bevorzugten Ausführungsform zur Optimierung von einer Inline-Dispersionskompensationsgröße entspricht;
40 ein weiteres spezifisches Beispiel des in 39 gezeigten Aufbaus anzeigt; und
41 beispielhaft den Aufbau anzeigt, welcher implementiert ist, indem eine Bandspaltung-Dispersionskompensation und eine Inline-Überkompensation zusammengefasst werden.
Eine erste chromatische Dispersionskompensationsvorrichtung in einem Wellenlängen-Multiplex-Optik-Übertragungssystem enthält: eine Bandspalteinheit, welche ein Wellenlängen-Multiplex-Optiksignal in eine Mehrzahl von Wellenlängenbändern aufspaltet; und eine festgelegte Dispersionskompensationseinheit, welche eine Kompensation zur Restdispersion für aufgespaltete Wellenlängen-Multiplex-Optiksignale vornimmt.
Eine zweite chromatische Dispersionskompensationsvorrichtung in einem Wellenlängen-Multiplex-Optik-Übertragungssystem enthält: eine Bandspalteinheit, welche ein Wellenlängen-Multiplex-Optiksignal in eine Mehrzahl von Wellenlängenbändern aufspaltet; und eine variable Dispersionskompensationseinheit, welche eine Kompensation gleichzeitig für aufgespaltete Wellenlängen-Multiplex-Optiksignale vornimmt.
Eine dritte chromatische Dispersionskompensationsvorrichtung in einem Wellenlängen-Multiplex-Optik-Übertragungssystem enthält: eine variable Dispersionskompensationseinheit, welche eine Dispersionskompensation gleichzeitig für eine Gesamtheit oder für einen Teil von einem Wellenlängen-Multiplex-Optiksignal vornimmt; eine Optik-Spalteinheit, welche das Wellenlängen-Multiplex-Optiksignal aufspaltet; und eine festgelegte Dispersionskompensationseinheit, welche eine Kompensation zur Restdispersion von einem optischen Signal von jedem aufgespalteten Kanal vornimmt.
Eine vierte chromatische Dispersionskompensationsvorrichtung in einem Wellenlängen-Multiplex-Optik-Übertragungssystem enthält: eine Bandspalteinheit, welche ein Wellenlängen-Multiplex-Optiksignal in eine Mehrzahl von Wellenlängenbändern aufspaltet; und eine Dispersionskompensationseinheit, welche eine Restdispersionsdifferenz zwischen Bändern für jeweilige aufgespaltete Wellenlängenbänder reduziert.
Eine fünfte chromatische Dispersionskompensationsvorrichtung in einem Mehrfachbereich-Optik-Übertragungssystem enthält eine Dispersionskompensationseinheit, welche eine 105-zu-120-Prozent-Überkompensation für eine chromatische Dispersionsgröße von einem jeweiligen Bereich in jedem Inline-Verstärker nach dem Bereich vornimmt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können eine effiziente und wirksame chromatische Dispersionskompensationsvorrichtung und ein Verfahren davon bei geringen Kosten bereitgestellt werden.
In bevorzugten Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Dispersionskompensation durch Aufspalten eines Wellenlängenbandes in vorbestimmte Bänder vorgenommen, wenn eine Restdispersion, welche aus der Wellenlängen-Abhängigkeit von einer Dispersionsneigung von einer Übertragungsleitung und einem DCF hergeleitet wird, zu groß ist, um ignoriert zu werden.
11 erläutert das Prinzip von bevorzugten Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung.
Beispielsweise, in dem Falle von einer Restdispersionscharakteristik von (a) einer Übertragungsleitung und (b) einem DCF1 (zur gleichzeitigen Kompensation für alle Kanäle), wie in 11 gezeigt, wird ein Wellenlängen-Multiplexsignal in eine Mehrzahl von Wellenlängenbänder (in dieser Figur vier Bänder) demultiplext, und wird eine Dispersionskompensationsgröße durch Anordnen von (c) einem festgelegten Dispersionskompensator (DCF) oder einem variablen Dispersionskompensator (VDC) für jedes der Wellenlängenbänder fein eingestellt, so dass die Restdispersion von allen Kanälen auf einen kleinen Wert reduziert werden kann (d). In dieser Figur wird eine chromatische Dispersion von einer vorbestimmten Größe allen Kanälen innerhalb des Wellenlängenbandes gegeben, so dass eine 100 Prozent Dispersionskompensation für eine zentrale Wellenlänge von jedem der Wellenlängenbänder vorgenommen wird. Wenn eine Feineinstellung mit einem festgelegten Dispersionskompensator vorgenommen wird, muss eine festgelegte Dispersionskompensationsgröße bestimmt werden, indem die Dispersionscharakteristik von einer Übertragungsleitung zuvor gemessen wird (oder eine Dispersionsverschiebungsgröße als eine Charakteristik, welche für eine Faser spezifisch ist, erfasst wird). Wenn jedoch die Dispersion von der Übertragungsleitung mit der Zeit aufgrund von einer Temperaturänderung variiert, variieren die chromatischen Dispersionsgrößen von allen Kanälen in dieselbe Richtung. Daher kann der Kompensationszustand beibehalten werden, indem variable Dispersionskompensatoren variiert werden, welche gleichzeitig verwendet werden.
Alle folgenden Konfigurationen zeigen Beispiele in dem Falle, bei welchem ein Wellenlängenintervall von einem übertragenen Wellenlängen-Multiplexsignal gleich 100 GHz (ungefähr 0,8 nm) beträgt. Zusätzlich ist lediglich ein Konfigurationsbeispiel von einem Dispersionskompensator innerhalb eines Optik-Empfängers gezeigt. Jedoch kann ein ähnlicher Aufbau ebenfalls in dem Falle vorgenommen werden, bei welchem ein Dispersionskompensator innerhalb eines Inline-Verstärkers oder einer Station an der Übertragerseite angeordnet ist.
12 stellt beispielhaft eine erste Konfiguration zur Implementierung von einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung dar.
In diesem Konfigurationsbeispiel werden, nachdem eine Dispersionskompensation gleichzeitig für alle Kanäle durch einen DCF1 und einen variablen Dispersionskompensator bei 100 GHz-Intervallen vorgenommen ist, Wellenlängen-Intervalle in 200 GHz (ungefähr 1,6 nm) Intervalle durch einen Interleaver getrennt. Dann werden die Wellenlängenbänder jeweils in n-Wellenlängenbänder durch Bandspaltfilter aufgespaltet und wird eine Feineinstellung durch einen festgelegten Dispersionskompensator in jedem der Wellenlängenbänder vorgenommen.
Zunächst wird ein Wellenlängen-Multiplex-Optiksignal, welches sich über eine Faserübertragungsleitung 100 fortsetzt, durch einen optischen Vorfilter 11 verstärkt, welcher ein in 12 gezeigter Empfänger ist, und wird gleichzeitig dessen Dispersionsneigung durch den DCF1 kompensiert. Dann wird das Optiksignal aus 100 GHz-Intervallen einen variablen Dispersionskompensator 12 eingegeben, welcher eine Dispersionskompensation gleichzeitig für alle Wellenlängen vornimmt. Als Nächstes wird das Optiksignal aus 100 GHz-Intervallen in gerade und ungerade nummerierte Kanäle durch einen Interleaver 13 getrennt, so dass das Optiksignal in Optiksignale aus 200 GHz-Intervallen umgewandelt wird. Die Optiksignale werden jeweils Bandspaltfiltern 14-1 und 14-2 eingegeben, welche ihre Wellenlängenbänder in n-Bänder aufspalten. Nachdem Restdispersionen in den jeweiligen Bändern durch einen DCF für eine Dispersions-Feineinstellung erster Ordnung 15 kompensiert sind, werden die Signale in Optiksignale von den jeweiligen Kanälen demultiplext und durch Optik-Empfänger #1 bis #40 jeweils empfangen.
Hier beträgt die Anzahl der Optik-Empfänger gleich 40. Dies liegt daran, weil in 12 die Anzahl von Multiplex-Wellenlängen auf 40 angenommen wird. Jedoch ist die Anzahl von Multiplex-Wellenlängen nicht auf diesen Wert beschränkt. Vielmehr müssen Optik-Empfänger, deren Anzahl gemäß der Anzahl von Multiplex-Wellenlängen ist, angeordnet werden. Dies ist ebenfalls in den Erläuterungen der folgenden Konfigurationsbeispiele ähnlich.
Hier sind Optiksignale, welche dem Bandspaltfilter 14-1 eingegeben werden, gleich Signale von Kanälen mit ungerader Nummer, wohingegen Optiksignale, welche dem Bandspaltfilter 14-2 eingegeben werden, Signale von Kanälen mit gerader Nummer sind. Bandspaltfilter sind bereits kommerziell erhältlich und werden von Firmen verkauft wie beispielsweise JDS Uniface, OPlink, Dicon, Avanex, HD Fiber Systems, Chorum, usw.
13 stellt einen zweiten Aufbau von der bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung beispielhaft dar.
Im Gegensatz zu 12, zeigt die 13 den Aufbau, bei welchem variable Dispersionskompensatoren für 200 GHz-Intervalle angeordnet sind, nachdem Wellenlängen-Intervalle in 200 GHz-Intervalle getrennt sind.
Ein über eine Faserübertragungsleitung 10 übertragenes Optiksignal wird durch einen Optik-Vorverstärker 11 verstärkt, und wird dessen Dispersionsneigung gleichzeitig durch einen DCF1 kompensiert. Das Optiksignal wird dann einem Interleaver 13 eingegeben, welcher das Wellenlängen-Multiplex-Optiksignal von 100 GHz-Intervallen als Optiksignale von 200 GHz-Intervallen abtastet, und ungerade nummerierte und gerade nummerierte Kanäle jeweils an variable Dispersionskompensatoren für 200 GHz-Intervalle 12-1 und 12-2 überträgt. Die variablen Dispersionskompensatoren 12-1 und 12-2 führen jeweils einen chromatischen Dispersionskompensationsprozess für die eingegebenen Optiksignale durch, und geben die Signale dem Bandspaltfilter 14-1 und 14-2 ein. Die Bandspaltfilter 14-1 und 14-2 spalten die abgetasteten optischen Signale in n-Bänder auf. Dann wird eine Feineinstellung für eine Dispersion erster Ordnung durch DCFs 15 für die jeweiligen Bänder durchgeführt. Die optischen Signale von den jeweiligen Bändern, für welche die Feineinstellung vorgenommen ist, werden in optische Signale der jeweiligen Kanäle durch optische DEMUXs 16 demultiplext und durch Optik-Empfänger #1 bis #40 empfangen.
14 stellt einen dritten Aufbau von der bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung beispielhaft dar.
Im Gegensatz zu 13, zeigt 14 den Aufbau, bei welchem Wellenlängen-Intervalle in 400 GHz (ungefähr 3,2 nm) Intervalle getrennt werden, indem zwei Stufen-Interleaver verwendet werden, die optischen Signale dann in n-Wellenlängenbänder durch Bandspaltfilter aufgespaltet werden, und eine Feineinstellung für die jeweiligen Wellenlängenbänder durch festgelegte Dispersionskompensatoren vorgenommen wird. Die Bandspaltfilter haben ein Schutzband (Wellenlängenbereich ohne Übertragung) in einer aufgespalteten Wellenlängenposition aufgrund von ihrer Charakteristik. Durch ein Aufweiten eines Wellenlängenintervalls von einer Signal-Lichtwellenlänge durch einen Interleaver, wird eine Anforderung für den Bandspaltfilter entspannt (die Anzahl von Kanälen, welche nicht übertragen werden können, wird zu Null oder wird reduziert, und zwar sogar dann, wenn ein Schutzband breit ist). Ebenfalls kann ein Aufbau, bei welchem die Anzahl von Stufen von Interleavern ferner erhöht wird, um ein Wellenlängen-Intervall noch mehr zu erweitern, implementiert werden.
Ein über eine Faserübertragungsleitung 10 verbreitetes optisches Signal wird durch einen optischen Vorverstärker verstärkt, und gleichzeitig wird dessen Dispersionsneigung durch einen DCF1 kompensiert. Das optische Signal wird dann in gerade und ungerade nummerierte Kanäle durch einen Interleaver 13 getrennt. Daraus folgend ändern sich die Wellenlängen-Intervalle von den optischen Signalen von 100 auf 200 GHz. Dann werden chromatische Dispersionen von den optischen Signalen von 200 GHz-Intervallen durch variable Dispersionskompensatoren 12-1 und 12-2 kompensiert. Interleaver 20-1 und 20-2 tasten ferner die optischen Signale von 200 GHz-Intervallen auf optische Signale von 400 GHz-Intervallen ab, welche jeweils den Bandspaltfiltern 14-1 bis 14-4 eingegeben werden. Die Bandspaltfilter 14-1 bis 14-4 spalten die Bänder von den eingegebenen Signalen in n-Bänder auf. Dann erstellen DCFs 15 eine Feineinstellung für eine Dispersionskompensation erster Ordnung für die jeweiligen Bänder, und werden die Signale optischen DEMUXs 16 eingegeben. Die optischen Signale, welche durch die optischen DEMUXs 16 in jeweilige Kanäle demultiplext wurden, werden jeweils durch optische Empfänger #1 bis #40 empfangen. Ein Erweitern eines Wellenlängen-Intervalls von einem optischen Signal, bevor dessen Band aufgespaltet wird, wie oben beschrieben, reduziert die Möglichkeit, dass ein optisches Signal an eine Bandgrenze gerät, wenn das Band aufgespaltet ist. Demgemäß ist dies in einem Sinne wirksam, dass ein optisches Signal, welches durch eine Bandaufspaltung gelöscht ist, beseitigt wird.
15 stellt beispielhaft einen vierten Aufbau von der bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung dar.
Im Gegensatz zu 14 zeigt 15 den Aufbau, bei welchem, nachdem die Signale von dem gleichen Wellenlängenband durch Interleaver, welche den Bandspaltfiltern nachfolgend angeordnet sind, zusammengefasst sind, eine Feineinstellung durch festgelegte Dispersionskompensatoren vorgenommen wird. Durch diesen Aufbau kann die Anzahl von festgelegten Dispersionskompensatoren zur Feineinstellung reduziert werden.
Ein Wellenlängen-Multiplex-Signal, welches über eine Faserübertragungsleitung 10 verbreitet wird, wird durch einen optischen Vorverstärker 11 verstärkt, und gleichzeitig wird dessen Dispersionsneigung durch einen DCF1 kompensiert. Dann wird das optische Signal durch einen Interleaver 13 abgetastet, und werden optische Signale, welche Kanalintervalle (200 GHz) haben, welche doppelt so groß sind wie Kanalintervalle (100 GHz) von dem ursprünglichen Wellenlängen-Multiplex-Optiksignal, jeweils variablen Dispersionskompensatoren 12-1 und 12-2 eingegeben. Nachdem die Dispersionskompensation für die optischen Signale durch die variablen Dispersionskompensatoren 12-1 und 12-2 vorgenommen ist, werden die Signale durch Interleaver 20-1 und 20-2 weiter abgetastet. Die Signale werden auf jene geändert, welche Kanalintervalle (400 GHz) haben, welche vier Mal größer sind als die Wellenlängen-Intervalle (100 GHz) von dem ursprünglichen Wellenlängen-Multiplex-Optiksignal, und sie werden Bandspaltfiltern 14-1 bis 14-4 eingegeben.
Die Bandspaltfilter 14-1 bis 14-4 spalten jeweils die eingegebenen optischen Signale in n-Bänder auf. Dann werden optische Signale von identischen Wellenlängenbändern durch Interleaver 21a-1 bis 21b-n und 22-1 bis 22-n in Stufen zusammengefasst, und wird eine Feineinstellung für eine Dispersionskompensation erster Ordnung für die jeweiligen Bänder durch DCFs 15 vorgenommen. Nachdem die Feineinstellung vorgenommen ist, werden die optischen Signale den optischen DEMUXs 16 eingegeben, welche die Signale in jeweilige Kanäle demultiplexen. Die Signale werden dann durch optische Empfänger #1 bis #40 empfangen.
16 stellt einen fünften Aufbau gemäß der bevorzugten Ausführungsform von der vorliegenden Erfindung beispielhaft dar.
Bei diesem Aufbaubeispiel werden, nachdem die Kompensation gleichzeitig für alle Kanäle durch einen DCF1 vorgenommen ist, die optischen Signale in n-Wellenlängenbänder durch Bandspaltfilter aufgespaltet, wird eine Feineinstellung für die jeweiligen Wellenlängenbänder durch festgelegte Dispersionskompensatoren vorgenommen, und werden variable Dispersionskompensatoren angeordnet, nachdem die optischen Signale durch Bandkoppelfilter gekoppelt sind.
Ein optisches Signal, welches über eine Faserübertragungsleitung 10 verbreitet wird, wird durch einen optischen Vorverstärker 11 verstärkt, und gleichzeitig wird dessen Dispersionsneigung durch den DCF1 kompensiert. Dann wird das Wellenlängen-Multiplex-Optiksignal durch einen Interleaver 13 abgetastet, und werden optische Signale von 200 GHz-Intervallen an Bandspaltfilter 14a-1 und 14a-2 eingegeben. Die Bandspaltfilter 14a-1 und 14a-2 spalten jeweils die optischen Signale in n-Bänder auf und geben die Signale an DCFs 15 für die jeweiligen Bänder ein. Dann erstellen die DCFs 15 eine Feineinstellung für eine Dispersionskompensation erster Ordnung. Die optischen Signale, für welche die Feineinstellung vorgenommen ist, werden Bandkoppelfilter 14b-1 und 14b-2 eingegeben, welche die jeweiligen Bänder koppeln und die gekoppelten Signale variablen Dispersionskompensatoren 12-1 und 12-2 eingeben. Die variablen Dispersionskompensatoren 12-1 und 12-2 kompensieren die chromatische Dispersion. Die optischen Signale werden in jeweilige Kanäle durch optische DEMUXs 16 demultiplext und durch optische Empfänger #1 bis #40 empfangen.
17 stellt einen sechsten Aufbau gemäß der bevorzugten Ausführungsform von der vorliegenden Erfindung beispielhaft dar.
Im Gegensatz zu 16, zeigt 17 den Aufbau, bei welchem Wellenlängen-Intervalle in 400 GHz (ungefähr 3,2 nm)-Intervalle unter Verwendung von zwei Stufen-Interleavern getrennt sind, die optischen Signale in n-Wellenlängenbänder durch Bandspaltfilter aufgespaltet werden, eine Feineinstellung für jedes der Wellenlängenbänder durch festgelegte Dispersionskompensatoren vorgenommen wird, und variable Dispersionskompensatoren angeordnet werden, nachdem die Wellenlängenbandsignale durch Bandkoppelfilter gekoppelt sind. Obwohl die Anzahl von variablen Dispersionskompensatoren zunimmt, sind Anforderungen für nicht übertragene Wellenlängenbänder von den Bandspaltfiltern entspannt.
Ein optisches Signal, welches über eine Faserübertragungsleitung 10 übertragen wird, wird durch einen optischen Vorverstärker 11 verstärkt, und wird dessen Dispersionsneigung gleichzeitig durch einen DCF1 kompensiert. Dann wird das optische Signal durch einen Interleaver 13 abgetastet und in ungerade und gerade nummerierte Kanäle von 200 GHz-Intervallen getrennt. Die somit getrennten jeweiligen ungerade und gerade nummerierten Kanäle werden ferner in gerade und ungerade nummerierte Kanäle durch Interleaver 20-1 und 20-2 getrennt, und Bandspaltfiltern 14a-1 bis 14a-4 eingegeben.
Die Bandspaltfilter 14a-1 bis 14a-4 spalten die jeweiligen optischen Signale in n-Bänder auf und geben die optischen Signale von den jeweiligen Bändern an DCFs für eine Dispersionskompensations-Feineinstellung 15 erster Ordnung ein, welche eine Feineinstellung zur Dispersionskompensation vornimmt. Dann werden die optischen Signale, für welche die Feineinstellung vorgenommen wird, durch Bandkoppelfilter 14b-1 bis 14b-4 gekoppelt. Die Dispersionskompensation wird dann für die optischen Signale durch variable Dispersionskompensatoren 12-1 bis 12-4 vorgenommen. Ausgaben der variablen Dispersionskompensatoren 12-1 bis 12-4 werden durch optischen DEMUXs 16 in jeweilige Kanäle demultiplext und durch optische Empfänger #1 bis #40 empfangen.
18 erläutert ein chromatisches Dispersionskompensationsverfahren gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform von der vorliegenden Erfindung.
Diese Figur zeigt ein weiteres Dispersionskompensationsverfahren im Falle einer Restdispersionscharakteristik von (a) einer Übertragungsleitung und (b) einem DCF1 (zur gemeinsamen Kompensation von allen Kanälen), welches ähnlich jenem wie in 11 gezeigt ist. Eine Mehrzahl von (in dieser Figur vier) Dispersionskompensationsfasern (festgelegte Dispersionskompensatoren) sind angeordnet, und eine Feineinstellung wird über ihre Längen vorgenommen, so dass eine Dispersionsneigung von der Übertragungsleitung, dem DCF1 und den DCFs 2 (a, b, ...) ausgelöscht wird. Ferner wird eine restliche chromatische Dispersion durch ein Anordnen von variablen Dispersionskompensatoren für jeweilige Wellenlängenbänder gemeinsam kompensiert, wodurch die Restdispersion von allen Kanälen, verglichen mit dem in 11 gezeigten Fall, auf einen kleineren Wert reduziert wird. Weil die Feineinstellung für die Dispersionsneigung mit den festgelegten Dispersionskompensatoren auf eine ähnliche Weise wie in 11 vorgenommen wird, müssen die Dispersion und die Dispersionsneigungscharakteristik von einer Übertragungsleitung zuvor gemessen werden. Wenn die Dispersion von der Übertragungsleitung sich über die Zeit aufgrund von einer Temperaturänderung danach ändert, variieren die chromatischen Dispersionsgrößen von allen Kanälen in derselben Richtung. Daher kann der Kompensationszustand beibehalten werden, indem ein gemeinsam verwendeter variabler Dispersionskompensator variabel erstellt wird.
Gemäß den bevorzugten Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung kann eine Dispersionskompensation für alle Kanäle bei geringeren Kosten und bei einer geringeren Größe in einem Wellenlängen-Multiplex- Übertragungssystem wirksam vorgenommen werden, und zwar sogar dann, wenn eine Restdispersion, welche von der Wellenlängen-Charakteristik von einer Dispersionsneigung von einer Übertragungsleitung und einem DCF hergeleitet wird, auftritt, oder wenn Variationen von einer chromatischen Dispersion und einer Dispersionsneigung groß sind. Daraus folgend kann eine Langstreckenübertragung implementiert werden.
Das folgende Aufbaubeispiel ist ein Beispiel eines Aufbaus, welcher nicht nur nach dem in 18 gezeigten Prinzip, sondern ebenfalls nach dem in 11 gezeigten Prinzip implementiert werden kann.
19 stellt beispielhaft einen siebten Aufbau gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform von der vorliegenden Erfindung dar.
Diese Figur zeigt den Aufbau, bei welchem, nachdem die Kompensation gemeinsam für alle Kanäle durch einen DCF1 vorgenommen ist, Wellenlängen-Intervalle in 200 GHz (ungefähr 1,6 nm)-Intervalle getrennt werden, die optischen Signale in n-Wellenlängenbänder durch Bandspaltfilter aufgespaltet werden, und eine Feineinstellung für die jeweiligen Wellenlängenbänder durch variable Dispersionskompensatoren vorgenommen wird. Es sind variable Dispersionskompensatoren erforderlich, wobei die Anzahl derer doppelt so hoch ist wie die Anzahl der Wellenlängenbänder. Ein festgelegter Dispersionskompensator zur Erstellung von einer Feineinstellung zur Dispersionsneigungskompensation kann angeordnet werden, um eine Kompensation der chromatischen Dispersion und einer Dispersionsneigung vorzunehmen, welches mit hoher Genauigkeit mit Bezug auf 18 erläutert wird.
Ein Wellenlängen-Multiplex-Optiksignal, welches über eine Faserübertragungsleitung 10 übertragen wird, wird durch einen optischen Vorverstärker 11 verstärkt, und gleichzeitig wird dessen Dispersionsneigung durch einen DCF1 kompensiert. Dann wird das optische Signal in ungerade und gerade nummerierte Kanäle durch einen Interleaver 13 getrennt, und werden die getrennten optischen Signale jeweils Bandspaltfiltern 14-1 und 14-2 eingegeben. Die Bandspaltfilter 14-1 und 14-2 spalten die Wellenlängenbänder in n-Bänder auf und geben optische Signale aus. Die DCFs 30 werden dazu verwendet, um eine Feineinstellung zur Dispersionsneigungskompensation vorzunehmen. Jedoch brauchen sie nicht angeordnet zu werden, wenn an einer Empfangsseite keine Dispersionskompensation mit hoher Genauigkeit erfordert wird. Der Grund dafür, warum die DCFs 30 durch Klammern eingeschlossen sind, liegt darin, dass es wünschenswert ist, die DCFs 30 anzuordnen, jedoch spielt es keine Rolle, wenn sie nicht angeordnet sind.
Nachdem die optischen Signale durch die DCFs 30 passieren, wird eine Dispersionskompensation für ihre jeweiligen Bänder durch variable Dispersionskompensatoren 12a-1 bis 12a-n und 12b-1 bis 12b-n durchgeführt. Die optischen Signale werden dann an optische DEMUXs 16 übertragen, welche die optischen Signale in jeweilige Kanäle demultiplexen. Die optischen Signale der jeweiligen Kanäle werden durch optische Empfänger #1 bis #40 empfangen.
20 stellt einen achten Aufbau von der bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung beispielhaft dar.
Im Gegensatz zu 19 zeigt die 20 den Aufbau, bei welchem Wellenlängen-Intervalle in 400 GHz (ungefähr 3,2 nm)-Intervalle unter Verwendung von zwei Stufen-Interleavern getrennt werden, die optischen Signale dann in n-Wellenlängenbänder durch Bandspaltfilter aufgespaltet werden und eine Feineinstellung für die jeweiligen Wellenlängenbänder durch variable Dispersionskompensatoren vorgenommen wird. Es sind variable Dispersionskompensatoren erforderlich, wobei die Anzahl derer vier Mal höher ist als die Anzahl der Wellenlängenbänder. Ein festgelegter Dispersionskompensator zur Erstellung einer Feineinstellung zur Dispersionsneigungskompensation kann dazu angeordnet werden, um die Kompensation zur chromatischen Dispersion und einer Dispersionsneigung vorzunehmen, welches mit Bezug auf 18 mit hoher Genauigkeit erläutert wird.
Ein optisches Signal, welches über eine Faserübertragungsleitung 10 übertragen wird, wird durch einen optischen Vorverstärker 11 verstärkt, und gleichzeitig wird dessen Dispersionsneigung durch einen DCF1 kompensiert. Dann wird das optische Signal in ungerade und gerade nummerierte Kanäle durch einen Interleaver 13 getrennt. Die optischen Signale werden ferner durch Interleaver 20-1 und 20-2 in einer nachfolgenden Stufe abgetastet und getrennt, und Bandspaltfiltern 14-1 bis 14-4 eingegeben. Die Bandspaltfilter 14-1 bis 14-4 spalten die jeweiligen eingegeben optischen Signale in n-Bänder auf. Eine Feineinstellung zur Dispersionsneigungskompensation für die aufgespalteten Signale durch beliebig angeordnete DCFs 30 wird vorgenommen, und eine Dispersionskompensation für die Signale durch variable Dispersionskompensatoren 12a-1 bis 12b-n wird vorgenommen. Dann werden die optischen Signale optischen DEMUXs 16 eingegeben, welche die Signale in jeweilige Kanäle demultiplexen. Die optischen Signale werden dann durch optische Empfänger #1 bis #40 empfangen.
21 stellt einen neunten Aufbau von der bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung beispielhaft dar.
Im Gegensatz zu 20, zeigt die 21 den Aufbau, bei welchem die Feineinstellung durch variable Dispersionskompensatoren vorgenommen wird, nachdem Signale von dem gleichen Wellenlängenband durch einen Interleaver zusammengefasst sind. Durch diesen Aufbau kann die Anzahl von variablen Dispersionskompensatoren reduziert werden. Die Anzahl von variablen Dispersionskompensatoren wird gleich der Anzahl von Wellenlängenbändern in diesem Beispiel.
Ein optisches Signal, welches über eine Faserübertragungsleitung 10 übertragen wird, wird durch einen optischen Vorverstärker 11 verstärkt, und gleichzeitig wird dessen Dispersionsneigung durch einen DCF1 kompensiert. Dann wird das optische Signal in ungerade und gerade nummerierte Kanäle durch einen Interleaver 13 getrennt, und werden die optischen Signale jeweils Bandspaltfiltern 14-1 und 14-2 eingegeben. Die Bandspaltfilter 14-1 und 14-2 spalten die Bänder von den optischen Signalen in n-Bänder auf, und optische Signale von dem gleichen Band unter den Bändern, welche durch die Bandspaltfilter 14-1 und 14-2 aufgespaltet sind, werden durch Interleaver 21-1 bis 21-n zusammengefasst. Es wird eine Feineinstellung zur Dispersionsneigungskompensation für die jeweiligen Bänder durch beliebig angeordnete DCFs 30 vorgenommen. Dann wird die Dispersionskompensation durch variable Dispersionskompensatoren 12-1 bis 12-n vorgenommen, und werden die optischen Signale durch optische DEMUXs 16 in jeweilige Kanäle demultiplext und durch optische Empfänger #1 bis #40 empfangen.
22 stellt einen zehnten Aufbau von der bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung beispielhaft dar.
Im Gegensatz zu 21, zeigt die 22 den Aufbau, bei welchem die Feineinstellung durch variable Dispersionskompensatoren vorgenommen wird, nachdem Signale von dem gleichen Wellenlängenband durch einen Interleaver zusammengefasst sind, welcher den Bandspaltfiltern folgt.
Durch diesen Aufbau kann die Anzahl von variablen Dispersionskompensatoren reduziert werden. In diesem Beispiel sind 200 GHz Variabel-Dispersionskompensatoren erforderlich, wobei die Anzahl derer doppelt so hoch ist wie die Anzahl von Wellenlängenbändern. Andererseits können 100 GHz Variabel-Dispersionskompensatoren angeordnet werden, wobei die Anzahl derer gleich der Anzahl von Wellenlängenbändern ist, nachdem Signale von den gleichen Wellenlängenbändern durch Interleaver ferner in 100 GHz-Signale zusammengefasst sind.
Ein optisches Signal, welches über eine Faserübertragungsleitung übertragen wird, wird durch einen optischen Vorverstärker 11 verstärkt, und gleichzeitig wird dessen Dispersionsneigung durch einen DCF1 kompensiert. Dann wird das optische Signal durch einen Interleaver 13 in ungerade und gerade nummerierte Kanäle getrennt. Die Signale werden ferner abgetastet und durch Interleaver 20-1 und 20-2 getrennt und jeweils Bandspaltfiltern 14-1 bis 14-4 eingegeben. Die Bandspaltfilter 14-1 bis 14-4 trennen die eingegeben optischen Signale in n-Bänder. Danach werden die optischen Signale von demselben Band durch Interleaver 21a-1 bis 21b-n zusammengefasst, und wird eine Feineinstellung zur Dispersionsneigungskompensation für die jeweiligen Bänder durch DCFs 30 vorgenommen. Dann wird eine Dispersionskompensation für die Signale durch variable Dispersionskompensatoren 12a-1 bis 12b-n vorgenommen. Die optischen Signale werden in jeweilige Kanäle durch optische DEMUXs 16 demultiplext und durch optische Empfänger #1 bis #40 empfangen.
23 stellt einen elften Aufbau von der bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung beispielhaft dar.
Diese Figur zeigt den Aufbau, bei welchem die Kompensation gleichzeitig für alle Kanäle durch einen DCF1 und einen variablen Dispersionskompensator für 100 GHz-Intervalle vorgenommen wird, wobei alle Kanäle dann durch einen optischen DEMUX demultiplext werden und eine Feineinstellung für die jeweiligen Kanäle durch festgelegte Dispersionskompensatoren vorgenommen wird.
Ein optisches Signal, welches über eine Faserübertragungsleitung 10 übertragen wird, wird durch einen optischen Vorverstärker 11 verstärkt, und gleichzeitig wird dessen Dispersionsneigung durch einen DCF1 kompensiert. Dann wird die chromatische Dispersionskompensation für das Signal durch einen variablen Dispersionskompensator 12 vorgenommen. Das optische Signal, für welches die chromatische Dispersionskompensation vorgenommen ist, wird durch einen optischen DEMUX 16 in jeweilige Kanäle demultiplext. Dann wird eine Feineinstellung für eine Dispersion erster Ordnung für die jeweiligen Kanäle durch DCFs 15 vorgenommen, und werden die Signale durch optische Empfänger #1 bis #40 empfangen.
24 stellt einen zwölften Aufbau von der bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung beispielhaft dar.
Im Gegensatz zu 19 zeigt diese Figur den Aufbau, bei welchem variable Dispersionskompensatoren für 200 GHz-Intervalle angeordnet sind, nachdem Wellenlängen-Intervalle in 200 GHz-Intervalle getrennt sind.
Ein optisches Signal, welches über eine Faserübertragungsleitung 10 übertragen wird, wird durch einen optischen Vorverstärker 11 verstärkt, und gleichzeitig wird dessen Dispersionsneigung durch einen DCF1 kompensiert. Dann wird das optische Signal abgetastet und in ungerade und gerade nummerierte Kanäle durch einen Interleaver 13 getrennt. Die Dispersionskompensation wird dann für die jeweiligen optischen Signale durch variable Dispersionskompensatoren 12-1 und 12-2 vorgenommen, und die Signale werden dann durch optische DEMUXs 13 in jeweilige Kanäle demultiplext. Eine Feineinstellung für eine Dispersion erster Ordnung wird dann für die optischen Signale von den jeweiligen Kanälen durch DCFs 15 vorgenommen, und die Signale werden durch optische Empfänger #1 bis #40 empfangen.
Als Nächstes wird eine Dispersionskompensationsvorrichtung in einem Inline-Verstärker erläutert.
Als eine Lösung auf die oben beschriebenen (2) Probleme von einer Neigungskompensationsrate von einem DCF, (3) Herstellungsvariationen von einem Neigungskoeffizienten von einer Übertragungsleitung/DSF und (5) Einfluss der Wellenlängen-Abhängigkeit von einer chromatischen Dispersionsneigung, wird ebenfalls ein Verfahren verwendet, welches eine Kompensation durch Aufspalten eines Wellenlängenbandes in eine Mehrzahl von Bändern vornimmt.
25A und 25B zeigen die grundsätzlichen Aufbauten in dem Fall, bei welchem eine bevorzugte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung auf einen Inline-Verstärker angewendet ist. 26 und 27 erläutern das Prinzip eines Dispersionskompensationsverfahrens gemäß der bevorzugten Ausführungsform von der vorliegenden Erfindung.
25A zeigt den grundsätzlichen Aufbau (den Fall, bei welchem festgelegte Dispersionskompensatoren angewendet werden) einer Kompensation, welche vorgenommen wird, indem ein Wellenlängenband in vier Bänder aufgeteilt wird. Nachdem ein Dispersionskompensator DCF1 (Dispersionskompensationsgröße d₁) gemeinsam allen Kanälen von einem Wellenlängen-Multiplex-Signal angeordnet ist, wird das Signal in vier Wellenlängenbänder (Λ₁, Λ₂, Λ₃ und Λ₄ von einer kurzen Wellenlängenseite) durch einen Bandspaltfilter 20-1 aufgespaltet. Die DCF2₁, DCF2₂, DCF2₃ und DCF2₄, welche dazu dienen, um Restdispersionsdifferenzen unter den Bändern zu kompensieren, sind in den jeweiligen Bändern angeordnet. In jedem Bereich oder in einer Mehrzahl von Bereichen wird eine Einstellung derart vorgenommen, so dass eine 100 Prozent-Dispersionskompensation in zentralen Wellenlängen von dem jeweiligen Wellenlängenband durch die festgelegten Dispersionskompensatoren DCF2₁, DCF2₂, DCF2₃ und DCF2₄ in dem Fall von den restlichen Dispersionscharakteristiken von (a) einer Übertragungsleitung und (b) einer DCF1, wie in 26 gezeigt, vorgenommen wird. Daraus folgend können die Restdispersionen von allen Kanälen auf kleine Werte (d) reduziert werden. Nicht nur eine Dispersionskompensationsfaser, sondern ebenfalls verschiedene Typen von Vorrichtungen, wie beispielsweise ein Chirped-Fiber-Bragg-Grating (CFBG), ein VIPA-Dispersionskompensator, usw., sind als Dispersionskompensator anwendbar. 25B zeigt den Aufbau, bei welchem kein Dispersionskompensator DCF1 zur Erstellung der Kompensation gemeinsam für alle Kanäle, sondern lediglich Dispersionskompensatoren zur Erstellung einer Einstellung für Bänder angewendet sind. Ihre Wirkung ist ähnlich jener in dem Falle von 25A. Jedoch müssen Dispersionskompensatoren, deren Dispersionskompensationsgrößen groß sind, wie in 27 gezeigt, als die festgelegten Dispersionskompensatoren DCF2₁, DCF2₂, DCF2₃ und DCF2₄ angewendet werden.
Die Bänder der optischen Signale, für welche die Dispersionskompensation vorgenommen ist, werden an ein Bandspaltfilter 20-2 gekoppelt (welcher ebenfalls als ein Element zur Kopplung von Bändern wirkt, und zwar aufgrund der Umkehrbarkeit der Lichtübertragung, welches ein Charakteristikum von einem optischen Element ist, obwohl sein Name eine Bandspaltung annehmen lässt), und das Signal der gekoppelten Bänder wird ausgegeben.
28 zeigt die Aufbauten, bei welchem die festgelegten Dispersionskompensatoren für die jeweiligen Wellenlängenbänder durch variable Dispersionskompensatoren gemäß 25A und 25B ersetzt sind.
Das Einstellen einer Dispersionskompensationsgröße ist gleich jenem wie in 26 (der Fall der in 28A gezeigten Konfiguration) und 27 (der Fall der in 28B gezeigten Konfiguration). Da jedoch die Dispersionskompensationsgrößen variabel sind, kann eine Dispersionskompensation mit einer höheren Genauigkeit vorgenommen werden, und kann außerdem eine Dispersionsgröße, welche sich mit der Zeit aufgrund von einer Temperaturänderung in einer Übertragungsleitung oder dergleichen ändert, bewältigt werden.
In 28A wird nämlich, nachdem die Dispersionskompensation für ein eingegebenes optisches Signal durch eine chromatische Dispersionskompensationsfaser DCF1 vorgenommen ist, das Signal in jeweilige Bänder Λ₁ bis Λ₄ durch einen Bandspaltfilter 20-1 aufgespaltet, und einem Bandspaltfilter 20-2 eingegeben. Der Bandspaltfilter 20-2 koppelt optische Signale, welche in die jeweiligen Bänder aufgespaltet und eingegeben sind, und gibt das gekoppelte Signal als ein optisches Signal von einem Band aus. 28B zeigt den Aufbau, bei welchem eine chromatische Dispersionskompensationsfaser DCF1, welche eine Dispersionskompensation gemeinsam durchführt, von dem in 28A gezeigten Aufbau ausgelassen ist.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung kann die Dispersionskompensation wirksam für alle Kanäle bei niedrigen Kosten und bei einer geringeren Größe in einem dichten Wellenlängen-Multiplex-Übertragungssystem vorgenommen werden, und zwar sogar dann, wenn Herstellungsvariationen einer chromatischen Dispersion oder einer Dispersionsneigung von einer Übertragungsleitung und einer DCF groß sind, wenn das Neigungskompensationsverhältnis von einer DCF niedrig ist oder wenn eine Restdispersion, welche von einer Dispersion vierter Ordnung hergeleitet wird, auftritt. Daraus folgend kann eine Langstreckenübertragung implementiert werden.
29A bis 33B stellen spezifische Aufbauten von einem Inline-Verstärker im Falle von einer Wellenlängenband-Aufspaltkompensation beispielhaft dar.
In 29A ist eine Pumplichtquelle 25 zur verteilten Raman-Verstärkung angeordnet, und ist ein EDFA 26 in der nächsten Stufe angeordnet, so dass ein optisches Signal verstärkt wird. Nachdem die Dispersionskompensation durch eine chromatische Dispersionskompensationsfaser DCF1 gleichzeitig vorgenommen ist, wird ein Wellenlängenband durch einen Bandspaltfilter 20-1 in zwei Bänder Λ₁ und Λ₂ aufgespaltet. Die Dispersionskompensation wird ferner für eines der Bänder durch eine chromatische Dispersionskompensationsfaser DCF2 vorgenommen. Für das Band Λ₁ ist ein (variabler oder festgelegter) optischer Dämpfer 27 zur Bereitstellung eines Verlustes, welcher beinahe gleich einem optischen Verlust ist, welcher durch die chromatische Dispersionskompensationsfaser DCF2 erzeugt wird, in Abhängigkeit von Notwendigkeiten angeordnet. Nachdem optische Signale von den jeweiligen Bändern durch einen Bandspaltfilter 20-2 gekoppelt sind, wird das gekoppelte Signal ausgegeben, durch einen EDFA 28 verstärkt, und an eine Übertragungsleitung ausgegeben.
29B zeigt den Aufbau, bei welchem ein Wellenlängenband in n-Bänder aufgeteilt ist. Der grundsätzliche Aufbau ist gleich jenem wie in 29A gezeigt. Demgemäß sind die gleichen Bauteilelemente mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, und wird eine Erläuterung über den Aufbau ausgelassen.
29A und 29B stellen die Aufbauten beispielhaft dar, bei welchen der Inline-Verstärker durch die zweistufigen Erbium-dotierten Faser-Optikverstärker (EDFAs) konfiguriert ist. Eine verteilte Raman-Verstärkung (DRA) zur Verbesserung eines optischen Signal-zu-Rauschen-Verhältnisses (OSNR) wird vorgenommen, wenn ein Grund dafür vorliegt. 29A zeigt den Aufbau, bei welchem ein Wellenlängenband in zwei Bänder aufgeteilt ist. In dieser Figur ist ein Wellenlängenband in ein blaues Band (Λ₁) an einer kurzen Wellenlängenseite und ein rotes Band (Λ₂) an einer langen Wellenlängenseite unter Verwendung des Bandspaltfilters aufgeteilt. Der Dispersionskompensator (DCF1), welcher an der Stufe angeordnet ist, welche dem Bandspaltfilter nachfolgt, ist derart eingestellt, so dass eine chromatische Dispersion in einem zentralen Kanal von dem blauen Band (Λ₁) optimal kompensiert ist. Daher ist kein Dispersionskompensator an einem optischen Pfad von dem blauen Band (Λ₁) angeordnet. Jedoch ist der variable oder festgelegte optische Dämpfer zur Bereitstellung eines optischen Verlustes, welcher beinahe gleich einem Dispersionskompensator DCF2 ist, am optischen Pfad des blauen Bandes in Abhängigkeit von Notwendigkeiten eingesetzt. Es wird angenommen, dass die Dispersionsneigung von der Übertragungsleitungsfaser gleich S (ps/nm²/km) ist, dass das Neigungskompensationsverhältnis von der DCF gleich β (0 bis 1) ist, dass die Wellenlängendifferenz zwischen den zentralen Kanälen von dem blauen Band (Λ₁) und dem roten Band (Λ₂) gleich ΔΛ (nm) ist, und dass die Übertragungsleitungslänge pro Bereich gleich L (km) ist. In diesem Fall beträgt die Restdispersionsdifferenz zwischen den zentralen Kanälen von dem roten Band (Λ₁) und dem blauen Band (Λ₂) pro Bereich gleich S·(1 – β)·ΔΛ·L. Demgemäß kann die Dispersionskompensationsgröße von der DCF zur Erstellung einer Einstellung wie folgt eingestellt werden: Δd = -S·(1 – β)·ΔΛ·L.
29B zeigt den ferner erweiterten Aufbau, bei welchem ein Wellenlängenband in n-Bänder aufgespaltet ist. Das Wellenlängenband ist von der kurzen Wellenlängenseite zu der langen Wellenlängenseite in n-Bänder aufgespaltet, und die Dispersionskompensatoren zur Erstellung einer Einstellung, welche dazu gedacht sind, um die Dispersionskompensationsgrößen in den jeweiligen Signalbändern nach der Aufspaltung zu optimieren, nämlich DCF2₁, DCF2₂, ..., DCF2_n-1 und DCF2_n sind angeordnet. Die Dispersionskompensationsgrößen von den jeweiligen Dispersionskompensatoren sind auf 0, Δd, ..., (n – 2)·Δd, (n – 1) Δd eingestellt. Ähnlich zu 29A kann der Wert von Δd wie folgt eingestellt werden: Δd = –S·(1 – β)·ΔΛ·L (ΔΛ ist die Wellenlängendifferenz zwischen den zentralen Kanälen von angrenzenden Wellenlängenbändern). Sowohl in 29A als auch 29B ist ein variabler oder festgelegter optischer Dämpfer zur Kompensierung von einer Verlustdifferenz zwischen Wellenlängenbändern in Abhängigkeit von Notwendigkeiten angeordnet.
30A und 30B zeigen die Aufbauten, bei welchem die festgelegten Dispersionskompensatoren für die jeweiligen Wellenlängenbänder in 29A und 29B durch variable Dispersionskompensatoren ersetzt sind. Obwohl das Einstellen von einer Dispersionskompensationsgröße gleich jenem ist, wie in den 29A und 29B gezeigten Aufbauten, ist die Dispersionskompensationsgröße variabel. Demgemäß gibt es Vorteile dahin gehend, dass die Dispersionskompensation mit einer höheren Genauigkeit implementiert werden kann, und dass die Dispersionsgröße, welche sich über die Zeit aufgrund von einer Temperaturänderung in einer Übertragungsleitung ändert, bewältigt werden kann.
In 30A wird, nachdem eine verteilte Raman-Verstärkung (Verstärkung durch eine Pumplichtquelle 25), und eine Verstärkung durch ein EDFA 26 vorgenommen sind, eine Dispersionskompensation für ein blaues Band (Λ₁) durch ein DCF1 optimiert. Dann wird das Wellenlängenband durch einen Bandspaltfilter 20-1 aufgespaltet. Eine Dispersionskompensation für ein rotes Band (Λ₂) wird durch einen variablen Dispersionskompensator 1 optimiert. Ein optischer Dämpfer auf dem Pfad des blauen Bandes stellt einen Verlust bereit, welcher beinahe gleich dem Verlust des variablen Dispersionskompensators 1 auf dem optischen Signal von dem blauen Band ist. Dies verhindert das Auftreten von einer Differenz zwischen den optischen Intensitäten von den optischen Signalen von dem blauen und dem roten Band, wenn die optischen Signale durch einen Bandspaltfilter gekoppelt werden. Dann werden die Bänder durch einen Bandspaltfilter 20-2 gekoppelt und ausgegeben, und durch einen EDFA 28 verstärkt, und an eine Übertragungsleitung ausgegeben.
In 30B sind die in 29B gezeigten DCFs durch variable Dispersionskompensatoren ersetzt. Da ein Dispersionswert, welchen ein variabler Dispersionskompensator 1, welcher für das Band Λ₁ angeordnet ist, in seiner Variablen kompensieren kann, kann ein DCF1 in der Stufe, welche dem Bandspaltfilter vorausgeht, in Abhängigkeit von Notwendigkeiten angeordnet werden.
Der in 30B gezeigte Aufbau ist ähnlich jenem wie in 30A gezeigt, mit Ausnahme, dass die Anzahl von Spaltbändern gleich n ist. Daher sind die gleichen Bauelemente wie jene, wie in 30A gezeigt, mit den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet, und werden ihre Erläuterungen ausgelassen.
In 31A und 31B sind die gleichen Bauelemente wie jene der oben beschriebenen Aufbaubeispiele mit den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet, und werden die Erläuterungen ausgelassen. 31A und 31B stellen die Aufbauten beispielhaft dar, bei welchem ein Inline-Verstärker eine Dispersionskompensations-Faser Raman-Verstärkungseinheit 30 (DCFRA: sie wird im Folgenden als eine Verstärkungseinheit bezeichnet, welche eine Raman-Verstärkung unter Verwendung einer DCF als ein Verstärkungsmedium vornimmt. Die DCFRA erstellt gleichzeitig eine optische Verstärkung und eine Dispersionskompensation) und ein EDFA 28 in einer späteren Stufe enthält. Die Art der Aufspaltung eines Wellenlängenbandsignals und die Anordnung einer Dispersionskompensationsfaser zur Erstellung einer Einstellung sind gleich jenen wie in 29A und 29B. Die DCFRA 30 befindet sich vor einem Bandspaltfilter und stellt die Leistung und die Wellenlänge von Pumplicht derart ein, um einen Gewinn für alle Wellenlängenbänder (Λ₁, Λ₂, ..., Λ_n) bereitzustellen. Die Anzahl von Stufen von DCFRAs 30 kann 1, 2 oder mehr gemäß einer erforderlichen Verstärkung betragen, wie in 31A und 31B gezeigt. Sowohl in 31A als auch in 31B ist ein variabler oder festgelegter optischer Dämpfer zur Kompensation einer Verlustdifferenz zwischen Wellenlängenbändern in Abhängigkeit von Notwendigkeiten angeordnet. Weil die Dispersionskompensation von dem Band Λ₁ in der Stufe vor dem Bandspaltfilter vorgenommen wird, wie oben beschrieben, braucht kein DCF für dieses Band notwendigerweise angeordnet zu werden und kann angeordnet werden, wenn dies von einem Entwurfs-Standpunkt aus notwendig ist.
In 32A und 32B sind die gleichen Bauelemente wie jene, wie in 31A und 31B gezeigt, mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, und werden ihre Erläuterungen ausgelassen. 32A und 32B zeigen die Aufbauten, bei welchem die festgelegten Dispersionskompensatoren für die jeweiligen Wellenlängenbänder in 32A und 32B durch variable Dispersionskompensatoren ersetzt sind. Das Einstellen einer Dispersionskompensationsgröße ist gleich jenem wie in den in 32A und 32B gezeigten Aufbauten. Jedoch ist die Dispersionskompensationsgröße variabel. Daher kann eine Dispersionskompensation mit höherer Genauigkeit implementiert werden, und kann außerdem die Dispersionsgröße, welche sich mit der Zeit aufgrund von einer Temperaturänderung in einer Übertragungsleitung ändert, bewältigt werden.
In 32A wird eine Dispersionskompensation für ein Band Λ₁ durch eine DCF1 in einer früheren Stufe oder zusammen mit einer DCF2 in Abhängigkeit von Notwendigkeiten vorgenommen. Daher ist lediglich ein variabler oder festgelegter optischer Dämpfer angeordnet.
In 32B ist ein variabler Dispersionskompensator 1 auf dem Pfad von dem Band Λ₁ angeordnet. Daher können, wenn eine Verstärkung von einem optischen Signal ausreichend ist, DCF1 und DCF2 ausgelassen werden.
In 33A und 33B sind die gleichen Bauelemente wie jene, wie in 31A und 31B gezeigt, mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, und werden ihre Erläuterungen ausgelassen. 33A und 33B stellen beispielhaft die Aufbauten dar, bei welchem DCFRAs innerhalb einer Bandspalt-Kompensationseinheit angeordnet sind oder vor und innerhalb der Bandspalt-Kompensationseinheit angeordnet sind. In 33A wird ein Wellenlängenband in ein blaues Band (Λ₁) an einer kurzen Wellenlängenseite und ein rotes Band (Λ₂) an einem langen Wellenlängenband unter Verwendung eines Bandspaltfilters aufgespaltet. Dispersionskompensatoren DCF2₁ und DCF2₂, welche innerhalb der Bandspalt-Kompensationseinheit angeordnet sind, erstellen jeweils eine derartige Einstellung, so dass die Summen d₁ + d₂ und d₁ + d₂ + Δd von ihren Dispersionskompensationsgrößen optimale Kompensationsgrößen in zentralen Kanälen von dem blauen Band (Λ₁) und dem roten Band (Λ₂) werden. Ferner sind ihre Längen derart eingestellt, um ausreichende Raman-Verstärkungs-Gewinne auf den Kompensatoren DCF2₁ und DCF2₂ selber zu erlangen. Ähnlich der 27, kann die Dispersionskompensationsgröße von der DCF wie folgt eingestellt werden: Δd = –S·(1 – β)·ΔΛ·L. Zusätzlich können Raman-Verstärkungs-Gewinne auf der DCF2₁ und DCF2₂ derart eingestellt werden, so dass die optischen Pegel von Wellenlängenbändern gleich werden. Es kann nämlich durch ein Einstellen eines Raman-Verstärkungs-Gewinnes eine Funktion ähnlich jener eines optischen Dämpfers implementiert werden.
33B zeigt einen ferner erweiterten Aufbau an, bei welchem ein Wellenlängenband in n-Bänder aufgespaltet ist. Ein Wellenlängenband ist von der kurzen Wellenlängenseite zu der langen Wellenlängenseite in n-Bänder aufgespaltet, und es sind Dispersionskompensatoren zur Erstellung von einer Einstellung DCF2₁, DCF2₂, ..., DCF2_n-1, DCF2_n, welche dazu dienen, um Dispersionskompensationsgrößen für die jeweiligen Signalbänder nach der Aufspaltung zu optimieren, angeordnet. Dispersionskompensationsgrößen von den jeweiligen Dispersionskompensatoren sind wie folgt eingestellt: d₂, d₂ + Δd, ..., d₂ + (n – 2)·Δd, d₂ + (n – 1) Δd. Der Wert von Δd kann auf eine ähnliche Art und Weise wie in 33A eingestellt werden: Δd = –S·(1 – β)·ΔΛ·L (ΔΛ ist eine Wellenlängendifferenz zwischen den zentralen Kanälen von angrenzenden Wellenlängenbändern). Ferner werden Raman-Verstärkungs-Gewinne von DCF2₁, DCF2₂, ..., DCF2_n derart eingestellt, so dass die optischen Pegel von Wellenlängenbändern gleich werden.
34 bis 36 stellen beispielhaft die Aufbauten von einem System unter Verwendung von Inline-Verstärkern, welche eine Bandspaltkompensation vornehmen, wie in 29 bis 33 gezeigt, dar.
Diese Figuren zeigen die Beispiele von einer 6-Bereich-Übertragung. Ein ähnlicher Aufbau kann ebenfalls für Bereiche implementiert werden, deren Anzahl unterschiedlich ist. Zusätzlich zeigen diese Figuren die Beispiele in dem Falle, bei welchem ein Wellenlängenband in zwei Bänder aufgespaltet ist. Jedoch kann ein ähnlicher Aufbau ebenfalls implementiert werden, wenn ein Wellenlängenband in eine größere Anzahl von Bändern aufgespaltet ist.
In 34 wird eine Bandspaltkompensation durch jeden der Inline-Verstärker 35 gemäß den oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung vorgenommen, und wird eine Differenz von Δd zwischen dem Dispersionskompensationsgrößen von aufgespalteten Bändern bereitgestellt. Optische Signale von jeweiligen Wellenlängen, welche von Übertragern Tx #1 bis #n ausgegeben werden, werden durch einen optischen Koppler 40 gekoppelt und auf eine Übertragungsleitung ausgegeben. Über die Übertragungsleitung wird das optische Signal durch die Inline-Verstärker 35 weitergeleitet, und durch einen optischen Koppler 41 in die jeweiligen Wellenlängen aufgespaltet. Die optischen Signale passieren dann durch beliebig angeordnete variable Dispersionskompensatoren 42 und werden durch Empfänger Rx #1 bis #n empfangen.
In 35 und 36 sind die gleichen Bauelemente wie jene, wie in 34 gezeigt, durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, und werden ihre Erläuterungen ausgelassen. In 35 wird eine Bandspaltkompensation alle zwei Bereiche vorgenommen, und wird eine Differenz von 2Δd zwischen den Dispersionskompensationsgrößen von aufgespalteten Bändern bereitgestellt. In 36 wird eine Bandspaltkompensation alle drei Bereiche vorgenommen, und wird eine Differenz von 3Δd zwischen den Dispersionskompensationsgrößen von aufgespalteten Bändern bereitgestellt. Da der Aufbau von allen drei Bereichen in 36 jenem von jedem ersten Bereich in 34 näher kommt, wird eine Restdispersion in einem Inline-Verstärker auf einen kleineren Wert reduziert. Daher wird eine Wellenlängen-Verminderung, welche durch eine chromatische Dispersion und nicht-lineare Effekte auf einer Faser verursacht wird, unterdrückt. Da jedoch die Anzahl von Spalt-Kompensationseinheiten hoch wird, nehmen die Kosten und die Größe zu, welches vom Standpunkt der Sicherstellung eines optischen Signal-zu-Rauschen-Verhältnisses (OSNR) nachteilhaft ist. Aktuelle Anordnungsorte von Bandspalteinheiten müssen in Anbetracht eines solchen Abwiegens in einem gesamten System bestimmt werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform, um zu bestimmen, wie eine Dispersionskompensationsgröße in einer Inline-Sektion einzustellen ist, wird im Folgenden erläutert.
Für die oben beschriebenen (1) Variationen von der Länge von einer Übertragungsleitung und (2) Herstellungsvariationen von einem chromatischen Dispersionskoeffizienten, muss eine chromatische Dispersionsgröße (von allen Sektionen oder von jeder Inline-Sektion) von einer installierten Faserübertragungsleitung aktuell gemessen werden, und muss eine Dispersionskompensationsfaser, welche eine chromatische Dispersionsgröße hat, welche für die gemessene Größe passt, installiert werden. Da jedoch das Problem von (2) den Herstellungsvariationen von einer Dispersionsneigung vorliegt, kann eine strikte Dispersionskompensation nicht für weitere Kanäle vorgenommen werden, sogar dann, wenn die chromatische Dispersion für einen Kanal (wie beispielsweise ein zentraler Kanal) strikt kompensiert wird. Um eine strikte Dispersionskompensation vorzunehmen, ist ein Verfahren zum Sichern einer hohen Dispersionstoleranz soweit wie möglich in jedem Bereich, und Erstellen einer strikten Dispersionskompensation für alle Kanäle an einer Empfängerseite wirksam.
37A bis 37C zeigen einen Q-Nachteil (eine Verminderungsgröße eines Q-Wertes) gegen eine Restdispersion (eine gesamte Dispersionsgröße von einer Übertragungsleitung und einen Dispersionskompensator) im Falle eines Inline-Dispersionskompensations-Verhältnisses G_DCL = 100 Prozent und 114 Prozent bei einer 600 km SMF-Übertragung (100 km × 6 Bereiche).
Hier ist der Q-Nachteil eine Differenz zwischen einem aufeinanderfolgenden Wert von einem Q-Wert und dem Q-Wert nach der Übertragung über eine Übertragungsleitung. Der Q-Wert ist ein Wert, welcher erlangt wird, indem eine Summe aus einer Standardabweichung von einer Abtast-Verteilung auf der Seite von „1" und jener von der Seite von „0" durch die Amplitude von Signalen an den Zentren von den Abtast-Verteilungen zwischen den Seiten von „1" und „0" geteilt wird, wenn ein Augen-Muster erlangt wird, indem eine optische Signalwellenform in ein elektrisches Signal umgewandelt wird, und wird ein Querschnitt von dem Auge am Zentrum des Auges vertikal entnommen.
In 37A ist der Q-Nachteil zum gesamten Restdispersionswert ausgedruckt. 37B zeigt ein Augen-Muster, wenn die Restdispersion an einem Empfangsende auf Null erstellt ist, in dem Fall, bei welchem eine Inline-Dispersionskompensationsgröße eingestellt ist, um eine Verbreitungs-Dispersionsgröße um 100 Prozent zu kompensieren. 37C zeigt ein Augen-Muster in dem Fall, bei welchem das Inline-Dispersionskompensations-Verhältnis derart eingestellt ist, um die Verbreitungs-Dispersionsgröße um 114 Prozent zu kompensieren.
Wie anhand von 37A bis 37C zu erkennen, sind die Wellenlängen-Verminderung und der Q-Nachteil im Falle von der 114 Prozent-Überkompensation kleiner als jene im Falle von der 100 Prozent-Dispersionskompensation (eine vollständige Wellenlängen-Deformation ist vorteilhafter). Jedoch muss die Restdispersion strikt auf Null erstellt werden, indem die Dispersionskompensationsgröße (D_DCR) an einem Empfangsende eingestellt wird. Es ist jedoch zu erwähnen, dass D_DCT auf einen unterschiedlichen Wert optimiert werden kann, in Abhängigkeit von einer Differenz bei einer Übertragungsbedingung (Fasertyp, Übertragungsdistanz, Bitrate, usw.).
38 zeigt eine Q-Nachteil-Charakteristik gegen eine Inline-Dispersionskompensations-Restgröße (die Dispersionsgröße von einer Übertragungsleitung pro Bereich + die Restdispersionsgröße von einer Inline-DCF) in dem Fall, bei welchem die Restdispersion durch ein Einstellen der Dispersionskompensationsgröße (D_DCR) am Empfangsende in jedem Falle bei einer 600 km SMF-Übertragung (100 km × 6 Bereiche) auf Null erstellt ist.
Es kann bestätigt werden, dass die Überkompensation (eine Inline-Dispersionskompensations-Restgröße ist negativ) den Nachteil für eine Inline-DCF geringer erstellt. Ferner ist sichergestellt, dass eine Toleranz (ungefähr 400 ps/nm, wenn ein 1,5 dB-Nachteil erlaubt wird), welche beträchtlich größer ist als die Dispersionstoleranz (ungefähr 70 ps/nm) von einem 40 Gb/s-Signal sichergestellt werden kann.
Hier wird eine Dispersionsverschiebungsgröße ΔD durch die folgende Gleichung gegeben. ΔD (ps/nm) = (Dispersionsgröße pro Bereich (ps/nm)) × (1 – Dispersionskompensationsverhältnis)
Hier beträgt die Dispersionskompensationsrate = (Prozentanteil des Dispersionskompensationsverhältnisses)/100. Bei dem in 38 gezeigten Fall gilt (Dispersionsgröße pro Bereich (ps/nm)) = (17 (ps/nm/km)) × (100 (km) (pro Bereich)) = (1.700 (ps/nm)).
Der Q-Nachteil ist insbesondere in der Nachbarschaft von –200 ps/nm gut, wo die Inline-Dispersionskompensationsgröße der ungefähren 114 Prozent-Kompensation entspricht, und eine besonders gute Charakteristik wird in einem Bereich von einer ungefähren 105 Prozent-Kompensation bis zu einer ungefähren 120 Prozent-Kompensation erlangt.
Demgemäß kann gemäß den bevorzugten Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung eine Dispersionskompensation für alle Kanäle bei geringen Kosten und mit einer kleinen Größe in einem Wellenlängen-Multiplex-Übertragungssystem mit sehr hoher Geschwindigkeit wirksam vorgenommen werden, und zwar sogar dann, wenn Herstellungsvariationen der chromatischen Dispersion/Dispersionsneigung von einer Übertragungsleitung und einer DCF groß sind, wenn eine Neigungskompensationsrate von einer DCF gering ist oder wenn eine Restdispersion, welche von der Wellenlängen-Abhängigkeit von einer Dispersionsneigung hergeleitet wird, auftritt. Daraus folgend kann eine Langstreckenübertragung implementiert werden.
39 stellt einen ersten Aufbau entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform zur Optimierung einer Inline-Dispersionskompensationsgröße beispielhaft dar.
In dieser Figur sind die gleichen Bauelemente wie jene, wie in 34 gezeigt, durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, und werden ihre Erläuterungen ausgelassen.
Wenn Dispersionsgröße in zentralen Kanälen in jeweiligen Inline-Weiterleitungssektionen aktuell als D₁, D₂, ..., D_n-1, D_n gemessen werden, werden Dispersionskompensationsgrößen von Inline-Verstärkern ILA1, ILA2 und ILA(n – 1) wie folgt eingestellt: d_DCL1 = –(1 + γ)·D1, d_DCL2 = –(1 + γ)·D₂, ..., d_DCL(n-1) = –(1 + γ)·D_n-1. γ ist eine Überkompensationsrate von einer Dispersionskompensationsgröße, und beträgt typischerweise 0,10 bis 0,15 (10 bis 15 Prozent). An einem Übertragungsende kann eine Dispersionskompensation (Dispersionskompensation in einem optischen Nachverstärker) DCT (Dispersionskompensationsgröße d_DCT) zur Verbesserung einer Übertragungscharakteristik möglicherweise angeordnet werden (d_DCT = 0 als ein typischer Wert (nicht angeordnet)). Um die Restdispersion (die gesamte Dispersionsgröße von der Übertragungsleitung und dem Dispersionskompensator) auf D_RD (0 ist ein typischer Wert) einzustellen, indem die Überkompensation von dem Dispersions-Inline-Verstärker zusammenzustellen, wird die Dispersionskompensationsgröße an der Empfängerseite von einem Empfangs-Dispersionskompensator DCR von einem optischen Vorverstärker auf γ(D₁ + D₂ + ... + D_n-1) – d_DCT – D_n + D_RD eingestellt.
Wenn die Dispersionsgrößen der Bereiche gleich sind (D₁ = D₂ = ... = D_n-1 = D_n = D) wird ((n – 1)γ – 1)D – d_DCT + D_RD erlangt. Ferner kann ein variabler Dispersionskompensator zur Einstellung von verschiedenen Typen von Dispersionsvariationen oder Änderungen mit der Zeit für jeden Kanal von allen Kanälen möglicherweise angeordnet werden.
40 zeigt ein Beispiel eines weiteren spezifischen Aufbaus.
In dieser Figur sind die gleichen Bauelemente wie jene, wie in 39 gezeigt, mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
In jedem der Inline-Verstärker 50 werden eine verteilte Raman-Verstärkung (DRA) und Dispersionskompensations-Faser-Raman-Verstärkung (DCFRA) unter Verwendung von einer DCF vorgenommen. Die Anzahl der Stufen von DCFRA-Einheiten kann möglicherweise 1 oder mehr gemäß einem erforderlichen Gewinn sein. In beiden Fällen wird die Länge von jeder DCF derart eingestellt, so dass die Summe von Dispersionskompensationsgrößen von DCFs gleich der in 39 gezeigten Dispersionskompensationsgröße wird, und kann ein erforderlicher Wert oder größer des Raman-Verstärkungs-Gewinnes von jeder DCF sichergestellt werden. Zu diesem Zeitpunkt muss eine Überkompensationsrate γ von der Dispersionskompensationsgröße derart eingestellt werden, so dass sie nicht zu groß ist, um somit die Länge sicherzustellen, welche der Raman-Gewinn am Empfangsende DCF als eine erforderliche Größe verwendet.
Ein Repeater 51 an einem Empfangsende hat grundsätzlich den gleichen Aufbau wie jener des Inline-Verstärkers 50. Jedoch ist ein optischer Verstärker ein optischer Vorverstärker, welcher eine Verstärkung vornimmt, um ein Signal am Empfangsende zu erfassen.
41 stellt beispielhaft den Aufbau dar, welcher implementiert wird, indem eine Bandspalt-Dispersionskompensation und eine Inline-Überkompensation zusammengefasst werden.
In dieser Figur sind die gleichen Bauelemente wie jene, wie in 40 gezeigt, mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, und werden ihre Erläuterungen ausgelassen.
Für jeweilige Inline-Verstärker 50 sind Dispersionskompensationsfasern DCL1 bis DCL(n – 1) zur Erstellung einer Überkompensation angeordnet, und werden Überkompensationen von d_DCL1 bis d_DCLn-1 vorgenommen. Ferner sind Bandspaltfilter an einer Stufe hinter den Dispersionskompensationsfasern angeordnet, welche jeweils eine Dispersionskompensation für die Bänder vornehmen.
Ein Dispersionskompensator, welcher innerhalb eines optischen Vorverstärkers an einem Empfangsende angeordnet ist, erstellt eine Dispersionskompensation derart, so dass eine Restdispersion in der Dispersionskompensationsfaser DCR und dem Bandspalt-Dispersionskompensator in der Stufe nach der Dispersionskompensationsfaser gleich Null wird. Anderenfalls kann, nachdem ein Wellenlängen-Multiplex-Optiksignal in optische Signale von jeweiligen Wellenlängen demultiplext werden kann, eine Feineinstellung jeweils für eine Dispersionskompensation vorgenommen werden, indem variable Dispersionskompensatoren angeordnet werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Dispersionskompensation bei geringen Kosten und mit einer hohen Genauigkeit in einer Wellenlängen-Multiplex-Optik-Kommunikation wirksam vorgenommen werden.
Gemäß einem weiteren Beispiel kann eine chromatische Dispersionskompensationsvorrichtung wie folgt bestimmt werden:

1) Eine chromatische Dispersionskompensationsvorrichtung zur Verwendung in einem Wellenlängen-Multiplex-Optik-Übertragungssystem, welche enthält: ein Bandspaltmittel, um ein Wellenlängen-Multiplex-Optiksignal in eine Mehrzahl von Wellenlängenbändern aufzuspalten; und ein festgelegtes Dispersionskompensationsmittel zur Erstellung einer Kompensation einer Restdispersion für aufgespaltete Wellenlängen-Multiplex-Optiksignale.
Gemäß einem weiteren Beispiel kann eine chromatische Dispersionskompensationsvorrichtung wie folgt bestimmt werden:
2) Eine chromatische Dispersionskompensationsvorrichtung zur Verwendung in einem Wellenlängen-Multiplex-Optik-Übertragungssystem, welche enthält: ein Bandspaltmittel zum Aufspalten eines Wellenlängen-Multiplex-Optiksignal in eine Mehrzahl von Wellenlängenbändern; und ein variables Dispersionskompensationsmittel zur gleichzeitigen Erstellung einer Kompensation für aufgespaltete Wellenlängen-Multiplex-Optiksignale.
3) Die chromatische Dispersionskompensationsvorrichtung gemäß 1) oder 2) kann ferner ein Interleaver-Mittel enthalten, welches an einer Stufe vor der Bandspalteinheit angeordnet ist, um das Wellenlängen-Multiplex-Optiksignal zu trennen und das Wellenlängen-Multiplex-Optiksignal in eine Mehrzahl von Optiksignalen umzuwandeln, deren Kanalintervalle erweitert sind.
Gemäß einem weiteren Beispiel kann eine chromatische Dispersionskompensationsvorrichtung wie folgt bestimmt sein:
4) Eine chromatische Dispersionskompensationsvorrichtung zur Verwendung in einem Wellenlängen-Multiplex-Optik-Übertragungssystem, welche enthält: ein variables Dispersionskompensationsmittel zur gleichzeitigen Erstellung einer Dispersionskompensation für eine Gesamtheit oder für einen Teil von einem Wellenlängen-Multiplex-Optiksignal; ein optisches Spaltmittel zum Aufspalten des Wellenlängen-Multiplex-Optiksignals; und ein festgelegtes Dispersionskompensationsmittel zur Erstellung einer Kompensation einer Restdispersion von einem optischen Signal von jedem aufgespalteten Kanal.
5) In der chromatischen Dispersionskompensationsvorrichtung gemäß 4) kann das optische Spaltmittel das Wellenlängen-Multiplex-Optiksignal in eine Mehrzahl von Wellenlängenbändern aufspalten.
6) In der chromatischen Dispersionskompensationsvorrichtung gemäß 4) kann das optische Spaltmittel das Wellenlängen-Multiplex-Optiksignal in optische Signale von jeweiligen Kanälen aufspalten.
7) Die chromatische Dispersionskompensationsvorrichtung gemäß 1), 2) oder 4) kann innerhalb eines optischen Empfängers angeordnet sein.
8) Die chromatische Dispersionskompensationsvorrichtung gemäß 1), 2) oder 4) kann innerhalb eines Inline-Verstärkers angeordnet sein.
9) In der chromatischen Dispersionskompensationsvorrichtung gemäß 1), 2) oder 4) kann die Inline-Dispersionskompensation eine 105-zu-120-Prozent-Kompensation einer chromatischen Dispersion vornehmen, welche ein empfangenes Wellenlängen-Multiplex-Optiksignal durchläuft.
Gemäß einem weiteren Beispiel kann eine kann eine chromatische Dispersionskompensationsvorrichtung wie folgt bestimmt sein:
10) Eine chromatische Dispersionskompensationsvorrichtung zur Verwendung in einem Wellenlängen-Multiplex-Optik-Übertragungssystem, welche enthält: ein Bandspaltmittel zum Aufspalten eines Wellenlängen-Multiplex-Optiksignals in eine Mehrzahl von Wellenlängenbändern; und ein Dispersionskompensationsmittel zum Reduzieren einer Restdispersionsdifferenz zwischen Bändern für jeweilige aufgespaltete Wellenlängenbänder.
11) In der chromatischen Dispersionskompensationsvorrichtung gemäß 10) kann das Dispersionskompensationsmittel ein festgelegter Dispersionskompensator sein.
12) In der chromatischen Dispersionskompensationsvorrichtung gemäß 10) kann das Dispersionskompensationsmittel ein variabler Dispersionskompensator sein.
13) Die chromatische Dispersionskompensationsvorrichtung gemäß 10) kann innerhalb eines Inline-Verstärkers angeordnet sein.
14) Die chromatische Dispersionskompensationsvorrichtung gemäß 10) kann ferner enthalten: ein simultanes Dispersionskompensationsmittel zur simultanen Erstellung einer Dispersionskompensation für ein eingegebenes Wellenlängen-Multiplex-Optiksignal, wobei das simultane Dispersionskompensationsmittel eine Inline-105- bis 120-Prozent-Kompensation einer chromatischen Dispersion für jeden Bereich erstellt, welchen ein empfangenes Wellenlängen-Multiplex-Optiksignal durchläuft.
15) Ein Wellenlängen-Multiplex-Optikübertragungssystem, welches die chromatische Dispersionskompensationsvorrichtung gemäß 10) verwendet, kann ein System sein, bei welchem ein Inline-Verstärker, welcher die chromatische Dispersionskompensationsvorrichtung enthält, und ein Inline-Verstärker, welcher die chromatische Dispersionskompensationsvorrichtung nicht enthält, gemischt sind.
16) In der Dispersionskompensationsvorrichtung gemäß 13) sind die optischen Verstärker in einer Stufe vor und hinter der chromatischen Dispersionskompensationsvorrichtung innerhalb des Inline-Verstärkers angeordnet.
17) In der chromatischen Dispersionskompensationsvorrichtung gemäß 10) kann ein optischer Verstärker, welcher eine Dispersionskompensationsfaser als ein Raman-Verstärkungsmedium verwendet, für die jeweiligen aufgespalteten Wellenlängenbänder angeordnet werden.

Claims

Chromatische Dispersionskompensationsvorrichtung zur Verwendung in einem Mehrfachbereich-Optik-Übertragungssystem, welches eine Mehrzahl von Bereichen, einen Inline-Verstärker (35) hinter jedem Bereich und einen Optik-Empfänger (#1 – #n) an einem Empfangsende enthält, welche enthält: ein erstes Dispersionskompensationsmittel (DCF) in jedem Inline-Verstärker (35) hinter jedem Bereich, welches dazu angeordnet ist, um eine 105- zu 120-Prozent-Überkompensation für eine chromatische Dispersionsgröße von einem jeweiligen Bereich vorzunehmen; und ein zweites Dispersionskompensationsmittel (42) am Optik-Empfangsende, welches das dazu angeordnet ist, um eine Dispersionsgröße von dem Mehrfachbereich-Optik-Übertragungssystem derart zu kompensieren, so dass eine Restdispersion am Optik-Empfänger (#1 – #n) nahezu gleich null ist.
Chromatische Dispersionskompensationsvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Dispersionskompensationsgrößen innerhalb von jedem Inline-Verstärker (35) und an der Empfängerseite basierend auf einer chromatischen Dispersionsgröße-Information von jedem Bereich von einem zentralen Kanal von einem Wellenlängen-Multiplex-Optiksignal eingestellt sind.