JP2000031900A - 光ファイバ通信のための方法並びに該方法の実施に使用する端局装置及びシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は光ファイバ通信のための方法並びに
該方法の実施に使用する端局装置及びシステムに関し、
波長分散及び非線形性の補償を課題としている。 【解決手段】 可変の光パワーを有する光信号を光ファ
イバ伝送路６へ送出する装置８が提供され、伝送路６に
より伝送された光信号が光受信機１２により電気信号に
変換され、電気信号の波形劣化に関連するパラメータが
モニタユニット１４により検出され、波形劣化が改善さ
れるように制御ユニット１０が光信号の光パワーを制御
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に、光ファ
イバ通信における波長分散及び非線形性の補償に関し、
更に詳しくは、波長分散及び非線形性を補償して長距離
伝送を可能にする光ファイバ通信のための方法並びに該
方法の実施に使用する端局装置及びシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】低損失なシリカ光ファイバが開発された
ことにより、光ファイバを伝送路として用いる光ファイ
バ通信システムが数多く実用化されてきた。光ファイバ
それ自体は極めて広い帯域を有している。

【０００３】しかしながら、光ファイバによる伝送容量
は実際上はシステムデザインによって制限される。最も
重要な制限は、光ファイバにおいて生じる波長分散によ
る波形歪みに起因する。

【０００４】光ファイバはまた例えば約０．２ｄＢ／ｋ
ｍの割合で光信号を減衰させるが、この減衰による損失
は、エルビウムドープファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）をは
じめとする光増幅器の採用によって補償されてきた。Ｅ
ＤＦＡは、シリカ光ファイバが最低損失を与える１．５
５μｍ帯に利得帯域を有している。

【０００５】しばしば単純に分散と称される波長分散
は、光ファイバ内における光信号の群速度が光信号の波
長（又は周波数）の関数として変化する現象である。例
えば標準的なシングルモードファイバにおいては、１．
３μｍよりも短い波長に対しては、より長い波長を有す
る光信号がより短い波長を有する光信号よりも速く伝搬
し、その結果としての分散は、通常、正常分散と称され
る。この場合、分散（単位はｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）は負の
値となる。１．３μｍよりも長い波長に対しては、より
短い波長を有する光信号がより長い波長を有する光信号
よりも速く伝搬し、その結果としての分散は異常分散と
称される。この場合、分散は正の値をとる。

【０００６】近年、ＥＤＦＡの採用による光信号パワー
の増大に起因して、光ファイバの非線形性が注目されて
いる。伝送容量を制限する最も重要な非線形性は光ファ
イバで生じる光カー効果である。光カー効果は光ファイ
バの屈折率が光信号のパワー又は強度に伴って変化する
現象である。

【０００７】屈折率の変化は光ファイバ中を伝搬する光
信号の位相を変調し、その結果信号スペクトルを変更す
る周波数チャーピングが生じる。この現象は自己位相変
調（ｓｅｌｆ−ｐｈａｓｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：Ｓ
ＰＭ）として知られている。ＳＰＭによってスペクトル
が変化し、波長分散による波形歪みが更に大きくなるこ
とがある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように、波長分散
及びカー効果は、伝送距離の増大に伴って光信号に波形
歪みを与える。従って、伝送品質を確保した上で光ファ
イバによる長距離伝送を可能にするためには、波長分散
及び非線形性は制御され、補償されあるいは抑圧される
ことが必要である。

【０００９】よって、本発明の目的は、波長分散及び非
線形性を補償して長距離伝送を可能にする光ファイバ通
信のための方法並びにその方法の実施に使用する端局装
置及びシステムを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のある側面による
と、光ファイバ通信のための方法が提供される。まず、
可変の光パワーを有する光信号を光ファイバ伝送路へ送
出する装置が提供される。次いで、光ファイバ伝送路に
より伝送された光信号が電気信号に変換される。その
後、電気信号の波形劣化に関連するパラメータ（例えば
符号誤り率あるいはアイ開口度）が検出される。そし
て、電気信号の波形劣化が改善されるように、検出され
たパラメータに基づき、光ファイバ伝送路へ送出される
光信号の光パワーが制御される。

【００１１】一般に、光ファイバ伝送路として使用され
る光ファイバの非線形性あるいは光ファイバにおいて生
じる非線形現象は、光ファイバへ送出される光信号の光
パワーに依存する。本発明方法では、光ファイバ伝送路
の状態、例えば光ファイバ伝送路として使用される光フ
ァイバの種類に応じて光信号の光パワーを変化させてそ
の光ファイバの非線形性を制御することができるので、
波長分散及び非線形性を補償して伝送品質を確保した上
での長距離伝送が可能になる。

【００１２】本発明の他の側面によると、第１及び第２
の端局装置と第１及び第２の端局装置間に敷設される光
ファイバ伝送路とを備えたシステムが提供される。第１
の端局は、可変の光パワーを有する光信号を光ファイバ
伝送路へ送出する光送信機を含む。第２の端局装置は、
光ファイバ伝送路により伝送された光信号を電気信号に
変換する光受信機と、電気信号の波形劣化に関連するパ
ラメータを検出するモニタユニットと、検出されたパラ
メータに関する監視情報を第１の端局装置へ伝送するた
めの手段とを備えている。第１の端局装置は、電気信号
の波形結果が改善されるように監視情報に基づき光パワ
ーを制御する制御ユニットを更に含んでいる。

【００１３】本発明の更に他の側面によると、可変の光
パワーを有する光信号を光ファイバ伝送路へ送出する光
送信機と、上記光ファイバ伝送路により伝送された光信
号の波形劣化に関連して検出されるパラメータに関する
監視情報を受ける手段と、上記光信号の波形劣化が改善
されるように上記監視情報に基づき上記光パワーを制御
する手段とを備えた端局装置が提供される。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の望ましい実施形態を詳細に説明する。全図を通して実
質的に同一の部分には同一の符号が付されている。

【００１５】図１は本発明によるシステムの基本構成を
示すブロック図である。このシステムは、第１の端局装
置２と、第２の端局装置４と、端局装置２及び４間に敷
設される光ファイバ伝送路６とを備えている。

【００１６】第１の端局装置２は、可変の光パワーを有
する光信号を光ファイバ伝送路６へその第１端６Ａから
送出する光送信機８と、光送信機８から出力される光信
号のパワーを供給された制御信号ＣＳに従って制御する
制御ユニット１０とを有している。

【００１７】第２の端局装置４は、光ファイバ伝送路６
により伝送された光信号を電気信号に変換する光受信機
１２と、光受信機１２から出力される電気信号の波形劣
化に関連するパラメータを検出するモニタユニット１４
とを有している。

【００１８】検出されたパラメータに関する監視情報を
第１の端局２へ伝送するために、第２の端局４には送信
ユニット１６が設けられている。また、第１の端局２に
は、第２の端局４から送られてきた監視情報を受けるた
めの受信ユニット１８が設けられている。受信ユニット
１８は、光受信機１２から出力される電気信号の波形劣
化が改善されるように、制御ユニット１０に供給される
べき制御信号ＣＳを監視情報に基づき生成する。例え
ば、受信ユニット１８は、光受信機１２から出力される
電気信号の符号誤りが減少するように、あるいは、光受
信機１２から出力される電気信号のアイ開口度が大きく
なるように、制御信号ＣＳを生成する。

【００１９】送信ユニット１６から受信ユニット１８へ
の監視情報の伝送は、光ファイバ伝送路６を用いて行わ
れるかも知れないし、端局装置２及び４間に敷設される
他の光ファイバ伝送路（図１には図示せず）を用いて行
われるかも知れないし、電気回線又は無線回線により行
われるかも知れない。

【００２０】図２は光ファイバ伝送路６として使用する
ことができる光ファイバの分散特性を示すグラフであ
る。縦軸は分散（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）、横軸は波長（μ
ｍ）を表している。

【００２１】光ファイバ伝送路６として通常のシングル
モードファイバ（ＳＭＦ）を用いた場合、その零分散波
長は概ね１．３μｍである。この場合、零分散波長より
も長い波長の光信号に対しては異常分散領域となり、分
散は正の値をとる。また、零分散波長よりも短い波長の
光信号に対しては正常分散領域となり、分散は負の値を
とる。

【００２２】光ファイバ伝送路６としてＳＭＦを用いる
場合、光信号の波長はＳＭＦにおいて最低損失を与える
１．５５μｍ帯（例えば１．５０−１．６０μｍ）に設
定されるので、その光信号に対しては常に異常分散領域
となる。

【００２３】光ファイバ伝送路６として分散シフトファ
イバ（ＤＳＦ）を用いた場合、その零分散波長は概ね
１．５５μｍである。零分散波長よりも長い波長を有す
る光信号に対しては異常分散領域となり、分散は正の値
をとる。また。零分散波長よりも短い波長を有する光信
号に対しては正常分散領域となり、分散は負の値をと
る。

【００２４】ＤＳＦの最低損失を与える波長も概ね１．
５５μｍに等しいので、光信号の波長は１．５５μｍ帯
に設定される。従って、光信号の実際の波長とＤＳＦの
零分散波長との相対的関係に従って、異常分散領域にな
るか正常分散領域になるかが決定される。

【００２５】以下、光ファイバ伝送路６としてＤＳＦ及
びＳＭＦの各々を用いた場合における伝送可能距離を説
明する。図３の（Ａ）を参照すると、光ファイバ伝送路
６としてＤＳＦを用いた場合における図１のシステムの
主要部が示されている。ここでは、第１の端局装置２の
光送信機８は、入力電気信号を光信号に変換するＥ／Ｏ
変換器（電気／光変換器）２０と、Ｅ／Ｏ変換器から出
力された光信号を増幅する利得可変型の光増幅器２２と
を含む。制御ユニット１０（図１参照）が光増幅器２２
の利得を調節することによって、光ファイバ伝送路に送
出される光信号の光パワーを変化させることができる。

【００２６】また、受信感度を高めるために、第２の端
局装置４には、プリアンプとして用いられる光増幅器２
４が付加的に設けられている。光増幅器２４は、光ファ
イバ伝送路６の第２端６Ｂと光受信機（又はＯ／Ｅ変換
器（光／電気変換器））１２との間に光学的に接続され
る。

【００２７】図４の（Ａ）及び（Ｂ）を参照すると、そ
れぞれ異常分散領域及び正常分散領域におけるＤＳＦの
伝送特性が示されている。ここでは、異常分散領域では
光信号はレッドシフトチャーピングを与えられ、正常分
散領域では光信号はブルーシフトチャーピングを与えら
れ、また、大きな光パワーを有する光信号にＳＰＭによ
って与えられるチャーピングは常にブルーシフトチャー
ピングであるという事実に着目する。

【００２８】尚、ブルーシフトチャーピングを有する光
信号を得るよりもレッドシフトチャーピングを有する光
信号を得る方が容易であるので、ここでは、光送信機８
から出力される光信号はレッドシフトチャーピングを有
しているものとする。

【００２９】図４の（Ａ）及び（Ｂ）の各々において、
縦軸は光受信機１２における等化波形のアイ開口度、横
軸は距離を表している。光送信機８から出力される光信
号の光パワーが比較的小さい場合、光ファイバ伝送路６
の非線形性は無視することができるので、異常分散領域
では、光送信機８内で与えられるレッドシフトチャーピ
ングと光ファイバ伝送路６内で与えられるレッドシフト
チャーピングとが加え合わされ、アイ開口度が波形劣化
限界ＷＤＬを下回るところの距離によって与えられる伝
送可能距離は、図４の（Ａ）に符号ａで示されるよう
に、比較的短いのに対して、正常分散領域では、光送信
機８で与えられるレッドシフトチャーピングと光ファイ
バ伝送路６で与えられるブルーシフトチャーピングとが
相殺されて、光信号の波形又はパルス幅の圧縮効果が生
じるので、伝送可能距離は、図４の（Ｂ）に符号ｄで表
されるように、比較的長い。

【００３０】これに対して、光送信機８から出力される
光信号の光パワーが比較的大きい場合には、光ファイバ
伝送路６の非線形性を考慮しなければならない。光ファ
イバ伝送路６における損失を考慮すると、光ファイバ伝
送路６におけるその第１端６Ａに近い部分（例えば数十
ｋｍの部分）では、ＳＰＭによるブルーシフトチャーピ
ングが支配的になるであろう。

【００３１】より具体的には、光送信機８から出力され
る光信号の光パワーが比較的大きい場合には、異常分散
領域では、光送信機８内及び光ファイバ伝送路６内の各
々において与えられるレッドシフトチャーピングとＳＰ
Ｍによるブルーシフトチャーピングとが相殺され、図４
の（Ａ）に符号ｂで示されるように、伝送可能距離は比
較的長いのに対して、正常分散領域では、波長分散によ
るブルーシフトチャーピングとＳＰＭによるブルーシフ
トチャーピングとが加え合わされる分だけ、図４の
（Ｂ）に符号ｃで示されるように、伝送可能距離は比較
的短い。

【００３２】図４の（Ａ）及び（Ｂ）のそれぞれを光パ
ワーと距離との関係に書き換えたものが図３の（Ｂ）及
び（Ｃ）である。伝送制限要因として受信信号のＳＮ限
界を考慮する必要があるので、図３の（Ｂ）及び（Ｃ）
の各々において、ＳＮ限界は符号ＳＮＬで示されてい
る。また、図３の（Ｂ）及び（Ｃ）の各々において、符
号ＷＤＬ′は図４の（Ａ）及び（Ｂ）の各々における波
形劣化限界ＷＤＬに対応している。

【００３３】図３の（Ｂ）及び（Ｃ）の各々において、
ＳＮＬよりも左側で且つＷＤＬ′よりも左側の領域で、
一定の伝送品質を確保した伝送が可能である。例えば、
光送信機８から出力される光信号の光パワーの可変範囲
をΔＰとした場合、異常分散領域では、図３の（Ｂ）に
示されるように、伝送可能距離Ｌ１はＷＤＬ′によって
決定され、正常分散領域では、図３の（Ｃ）に示される
ように、伝送可能距離Ｌ２はＷＤＬ′及びＳＮＬによっ
て決定される。

【００３４】即ち、図３の（Ａ）に示されるシステムで
は、光増幅器２２の利得を調節することによって、光送
信機８から出力される光信号の光パワーを調節すること
により、波長分散及び非線形性の最適な補償条件を得る
ことができ、それにより長距離伝送が可能になるもので
ある。

【００３５】従来技術では、一般に光送信機の光出力パ
ワーの範囲を固定的に割り振り、その範囲内での変動を
考慮してシステム設計が行われていたので、伝送可能距
離Ｌ３は最悪の条件により決定（又は制限）されてい
た。

【００３６】これに対して、本発明方法により光送信機
８から出力される光信号の光パワーを制御又は調節する
ことによって、光ファイバ伝送路６の状態に応じて常に
良好な伝送品質が得られるので、長い伝送可能距離を得
ることができる。

【００３７】図５の（Ａ）に示されるシステムは、図３
の（Ａ）に示されるシステムと対比して、光ファイバ伝
送路６としてＳＭＦが用いられている点で特徴付けられ
る。光ファイバ伝送路６としてＳＭＦが用いられている
場合、前述したように、その零分散波長は概ね１．３μ
ｍであり、光送信機８から出力される光信号の波長は
１．５５μｍ帯にあるので、異常分散領域だけが与えら
れる。

【００３８】ここでは、１．５５μｍ帯におけるＳＭＦ
の分散値が比較的大きいという事実に鑑み、光ファイバ
伝送路６の波長分散を補償するために、分散補償ファイ
バ（ＤＣＦ）２６及び２８が採用されている。ＤＣＦ２
６はＥ／Ｏ変換器２０と光増幅器２２との間に光学的に
接続され、ＤＣＦ２８は光増幅器２４とＯ／Ｅ変換器１
２との間に光学的に接続されている。ＤＣＦ２６及び２
８のいずれか一方により光ファイバ伝送路６の分散補償
を行ってもよい。

【００３９】ＤＣＦ２６及び２８の各々としては、損失
を小さく抑えるために、ＳＭＦの分散の絶対値よりも十
分大きな分散の絶対値を有するものを用いることができ
る。各ＤＣＦは正常分散領域にあり、これにより分散補
償が行われる。

【００４０】図５の（Ｂ）及び（Ｃ）はそれぞれ図４の
（Ａ）及び図３の（Ｂ）に対応している。ＤＣＦ２６及
び２８が用いられている場合、これらによって導入され
る分散は一定であるから、図５の（Ｂ）に示されるよう
に、光送信機８から出力される光信号の光パワーが大き
い場合及び小さい場合の各々において、アイ開口度の最
大値を与える距離の最適値が存在する。従って、光パワ
ーが小さい場合には、伝送可能距離は、アイ開口度がＷ
ＤＬを下回るところの距離ｅ及びｆの間の範囲に限定さ
れ、光パワーが大きい場合には、伝送可能距離は、アイ
開口度がＷＤＬを下回るところの距離ｇ（ｅ＜ｇ）及び
ｈ（ｆ＜ｈ）の間の範囲によって限定される。

【００４１】従って、図５の（Ａ）に示されるシステム
において、一定の伝送品質を得るための条件は、図５の
（Ｃ）に示されるように、ＷＤＬに対応する２つの線Ｗ
ＤＬ（＃１及び＃２）の間で且つＳＮＬよりも左側の領
域によって与えられる。

【００４２】例えば、光送信機８から出力される光信号
の光パワーの可変範囲をΔＰとした場合、伝送可能距離
は、図５の（Ｃ）に符号Ｌ４で示される比較的広い範囲
にある。

【００４３】従来技術では、一般に光送信機の光出力パ
ワーの範囲を固定的に割り振り、その範囲内での変動を
考慮してシステム設計が行われていたので、伝送可能距
離の範囲Ｌ５は最悪の条件により決定（又は制限）され
ていた。

【００４４】これに対して、本発明方法により光送信機
８から出力される光信号の光パワーを制御又は調節する
ことによって、光ファイバ伝送路６の状態に応じて常に
良好な伝送品質が得られるので、長い伝送可能距離を得
ることができ、あるいは、伝送可能距離の広い範囲を得
ることができる。

【００４５】図６は本発明に適用することができる光増
幅器の実施形態を示すブロック図である。この光増幅器
は、光増幅器２２（ポストアンプ）、光増幅器２４（プ
リアンプ）、あるいは後述する光中継器に含まれる光増
幅器として用いることができる。

【００４６】この光増幅器は、増幅されるべき光信号が
供給される入力ポート３０と、増幅された光信号を出力
する出力ポート３２と、ポート３０及び３２間の主光路
上に設けられる増幅ユニット３４及び光カプラ３６とを
有している。

【００４７】増幅ユニット３４は、入力ポート３０から
の光信号が供給される光増幅媒体と、光増幅媒体が供給
された光信号に利得を与えるように光増幅媒体をポンピ
ングするポンピングユニットとを備えている。光増幅媒
体としてレーザダイオードの両端面の反射率を低くして
得られる半導体チップが用いられている場合には、ポン
ピングユニットは半導体チップに注入電流を供給するた
めの電流源によって提供される。この場合、注入電流に
応じて決定される利得が光信号に与えられる。

【００４８】ここでは、１．５５μｍ帯の光信号に適合
するために、光増幅媒体としてエルビウムドープファイ
バ（ＥＤＦ）３８が用いられている。ＥＤＦ３８の第１
端は入力ポート３０に光学的に接続され、第２端は光カ
プラ３６に光学的に接続されている。ポンピングユニッ
トは、予め定められた波長を有するポンプ光をＥＤＦ３
８へ供給するためのポンプ光源としてのレーザダイオー
ド４０によって提供される。ポンプ光の波長は例えば
０．９８μｍ帯あるいは１．４８μｍ帯に設定される。

【００４９】図示しないＷＤＭカプラを用いてレーザダ
イオード４０をＥＤＦ３８の第１端に光学的に接続する
ことにより、光信号及びポンプ光はＥＤＦ３８内を同じ
向きに伝搬するので、フォワードポンピングが行われ
る。同じくＷＤＭカプラを用いてレーザダイオード４０
をＥＤＦ３８の第２端に光学的に接続する場合には、光
信号及びポンプ光はＥＤＦ３８内を互いに逆向きに伝搬
するので、バックワードポンピングがなされる。２つの
ＷＤＭカプラを用いて２つのポンプ光源をそれぞれＥＤ
Ｆ３８の第１端及び第２端に光学的に接続することによ
って、双方向ポンピングを行うようにしてもよい。

【００５０】レーザダイオード４０には駆動回路４２か
ら駆動電流（ＤＣバイアス電流）が供給されており、駆
動電流に応じて決定される利得がＥＤＦ３８において生
じる。

【００５１】与えられた利得に基づき増幅ユニット３４
内で増幅された光信号の大部分は、光カプラ３６を通っ
て出力ポート３２から出力される。増幅された光信号の
残りは光カプラ３６によってモニタ光として分岐され、
モニタ光はフォトダイオード等からなるフォトディテク
タ（ＰＤ）４４に供給される。

【００５２】フォトディテクタ４４は受けたモニタ光の
パワーに対応する電圧レベルを有する信号を出力する。
光カプラ３６は一般的には供給される光信号のパワーに
依存しない分岐比を有しているので、出力ポート３２か
ら出力される光信号の光パワーはフォトディテクタ４４
の出力信号の電圧レベルに反映される。

【００５３】フォトディテクタ４４の出力信号は比較器
４６に供給される。比較器４６は、フォトディテクタ４
４の出力信号の電圧レベルと基準電圧Ｖｒｅｆとの差が
０又は一定になるように、駆動回路４２がレーザダイオ
ード４０に供給する駆動電流をフィードバック制御す
る。

【００５４】このようなフィードバックループを採用し
たことにより、出力ポート３２から出力される光信号の
光パワーを、基準電圧Ｖｒｅｆによって決定される一定
のレベルに維持することができる（自動レベル制御：Ａ
ＬＣ）。

【００５５】特にこの実施形態では、制御ユニット１０
（図１参照）は基準電圧発生回路４８によって提供され
ている。回路４８は、供給された制御信号ＣＳに従って
基準電圧Ｖｒｅｆを発生する。従って、制御信号ＣＳに
基づきこの光増幅器のＡＬＣの目標値を定めることがで
きる。

【００５６】図７は図１に示されるモニタユニット１４
の実施形態を示すブロック図である。光ファイバ伝送路
６により伝送された光信号は、プリアンプとしての光増
幅器２４により増幅され、増幅された光信号は光カプラ
５０により第１の信号ビーム及び第２の信号ビームに分
岐される。第１の信号ビームは第１のＯ／Ｅ変換器（光
受信機）１２に供給される。Ｏ／Ｅ変換器１２は、受け
た信号ビームに基づき主信号を再生する。

【００５７】第２の信号ビームは、モニタユニット１４
に含まれる第２のＯ／Ｅ変換器５２に供給される。Ｏ／
Ｅ変換器５２の出力信号はエラー検出回路５４に供給さ
れ、それにより主信号の符号誤り率に関するエラー情報
が得られる。

【００５８】Ｏ／Ｅ変換器５２には可変の識別レベルが
与えられており、その識別レベルとエラー検出回路５４
で得られたエラー情報とに基づき、アイ開口度算出回路
５６がアイ開口度を算出することができる。得られたア
イ開口度はアイ開口情報として提供される。

【００５９】図８を参照すると、図７に示されるモニタ
ユニット１４のＯ／Ｅ変換器５２の具体的な構成が示さ
れている。光カプラ５０（図７参照）からの第２の信号
ビームは、逆バイアスが与えられているフォトダイオー
ド５７に供給される。フォトダイオード５７に供給され
た信号ビームの変調による強度変化又は光パワー変化に
従ってフォトダイオード５７のアノードの電位が変化す
るので、そのアノード電位の変化がフォトダイオード５
７の出力電気信号となる。出力電気信号は等化増幅器５
８で等化増幅され、等化増幅された信号は識別器６２に
供給される。

【００６０】タイミング再生器６０は等化増幅器５８の
信号に基づきクロックを再生する。識別器６２は、タイ
ミング再生器６０からのクロックと与えられている識別
レベルとに基づき、等化増幅された信号の当該タイミン
グにおけるハイレベル及びローレベルを識別する。

【００６１】尚、主信号系のＯ／Ｅ変換器１２は、図８
に示されるＯ／Ｅ変換器５２において識別器６２に与え
られる識別レベルが一定になるような変更を行うことに
より得ることができる。

【００６２】図７の実施形態によると、Ｏ／Ｅ変換器１
２からの主信号を得ながらでも、波形劣化に関連するパ
ラメータ（符号誤り率あるいはアイ開口度）をモニタユ
ニット１４が検出することができるので、システムの初
期設定後のインサービス状態においても、光パワーの最
適値への制御を継続的に行うことができる。

【００６３】図７の実施形態では、第１及び第２の信号
ビームを用いているが、光カプラ５０及びＯ／Ｅ変換器
５２を省略して、Ｏ／Ｅ変換器１２に含まれる等化増幅
器の出力信号を第１及び第２の信号に分岐し、第１の信
号を主信号の復調のために用い、第２の信号をエラー検
出及びアイ開口度の算出に用いるようにしてもよい。こ
の場合、Ｏ／Ｅ変換器１２の受信パワーを高くすること
ができると共に、光学部品の点数を少なくすることがで
きる。

【００６４】図９は本発明によるシステムの実施形態を
示すブロック図である。ここでは、第２の端局装置４か
ら第１の端局装置２への監視情報の伝送に、光ファイバ
伝送路６とは別の光ファイバ伝送路６４が用いられてい
る。即ち、光ファイバ伝送路６は第１の端局装置２から
第２の端局装置４に向かう下り回線として使用され、光
ファイバ伝送路６４は第２の端局装置４から第１の端局
装置２に向かう上り回線として使用されている。

【００６５】第２の端局装置４の送信ユニット１６から
出力された、監視情報を含む光信号は、ポンプアンプと
しての光増幅器６６により増幅されて、増幅された光信
号は光ファイバ伝送路６４にその第１端６４Ａから供給
される。光ファイバ伝送路６４の第２端６４Ｂから出力
された光信号は、プリアンプとしての光増幅器６８によ
り増幅されて、増幅された光信号は第１の端局装置２の
受信ユニット１８に供給される。

【００６６】送信ユニット１６は、モニタユニット１４
で検出されたパラメータに関する監視情報を上り回線の
主信号に挿入する監視情報挿入回路７０と、回路７０の
出力信号を光信号に変換するＥ／Ｏ変換器７２とを含
む。

【００６７】また、受信ユニット１８は、光増幅器６８
で増幅された光信号を電気信号に変換するＯ／Ｅ変換器
７４と、Ｏ／Ｅ変換器７４の出力信号から監視情報を抽
出する監視情報抽出回路７６とを含む。回路７６は抽出
された監視情報に基づき制御信号ＣＳを生成する。

【００６８】図９に示されるシステムによると、光ファ
イバ伝送路６４により伝送された監視情報に基づき、第
１の端局装置２の光送信機８から出力される光信号の光
パワーを最適値に制御することができる。具体的には次
の通りである。

【００６９】まず初期立ち上げ状態では、光ファイバ伝
送路６及び６４の各々にある程度光信号が通る状態を得
るために、光ファイバ伝送路６及び６４の種類（ＳＭＦ
／ＤＳＦ）並びに伝送距離に応じた光信号の送出パワー
を設定する。図５の（Ａ）に示されるようにＳＭＦ及び
ＤＣＦの組み合わせが採用されている場合には、ＤＣＦ
の分散値も設定される。

【００７０】次に、第１の端局２の光送信機８から出力
される光信号の光パワーを変化させ、第２の端局装置４
のモニタユニット１４が波形劣化に関連するパラメー
タ、例えば符号誤り率が検出される。この場合、エラー
情報に基づき監視情報が得られるので、得られた監視情
報が送信ユニット１６から受信ユニット１８に伝送され
る。

【００７１】第１の端局２では、光送信機８から出力さ
れる光信号の光パワーの変化とエラー情報との対応から
光パワーの最適値を求めることができるので、その最適
光パワーが得られるように制御信号ＣＳが生成される。
これにより、光送信機８から光ファイバ伝送路６へ送出
される光信号の光パワーを常に最適値に維持することが
でき、波長分散及び非線形性の補償が可能になる。

【００７２】この実施形態では、光ファイバ伝送路６に
送出される光信号のパワーを最適化しているが、端局装
置２及び４の機能を逆にすることにより、光ファイバ伝
送路６４に送出される光信号の光パワーを最適化するこ
ともできる。そのような変更は当業者であれば極めて容
易に行うことができるので、その説明は省略する。

【００７３】光パワーの最適化は、機器が回線に導入さ
れる初期段階や障害復旧時等に行う必要がある。但し、
システムが一旦稼働状態となれば、伝送条件は実質的に
固定化されるため、光パワーの最適値が大きく変化する
ことは少ない。従って、図９に示されるシステムのよう
に制御ユニット１０を用いて自動制御を行うのではな
く、本発明方法に従ってマニュアルにより光送信機８か
ら出力される光信号の光パワーを調節してもよい。

【００７４】図１０は本発明によるシステムの他の実施
形態を示すブロック図である。図１０に示されるシステ
ムは、図１又は図９に示されるシステムと対比して、光
ファイバ伝送路６の途中に複数の光中継器７８（＃１，
…，＃Ｎ）が設けられている点で特徴付けられる。

【００７５】光中継器７８（＃１，…，＃Ｎ）の各々は
線型中継器として提供される。線型中継器は、受けた光
信号をアナログ的に増幅する中継器であり、波形成形等
を行う再生中継器とは区別される。光中継器７８（＃
１，…，＃Ｎ）の各々は、受けた光信号を増幅するため
の光増幅器８０を有している。

【００７６】特にこの実施形態では、光ファイバ伝送路
６４の途中にも複数の光中継器８２（＃１，…，＃Ｎ）
が設けられている。光中継器８２（＃１，…，＃Ｎ）の
各々は光増幅器８４を有する。

【００７７】以下、図１０に示されるシステムの特に光
ファイバ伝送路６への本発明のいくつかの適用形態を説
明する。第１の適用形態では、各光増幅器８０の出力レ
ベル（出力光信号の光パワー）が一定の値に設定（固
定）される。この場合、各光増幅器８０の出力レベルが
高いことに起因する非線形性の影響はほぼ一定であるの
で、本発明に従って第１の端局２の光送信機８から出力
される光信号の光パワーを容易に最適値に設定すること
ができる。各光増幅器８０としては、図６に示される光
増幅器において基準電圧Ｖｒｅｆを一定にしたものを用
いることができる。

【００７８】第２の適用形態では、光送信機８及び各光
増幅器８０の出力レベルが概ね等しくされる。即ち、制
御信号ＣＳ（図９参照）に従って光送信機８及び光増幅
器８０の各出力レベルが調節される。

【００７９】第３の適用形態では、光送信機８及び光増
幅器８０の出力レベルが第１の端局装置２から第２の端
局装置４に向かってあるいはその逆に順次調節される。
第２及び第３の適用形態の各々においては、各光増幅器
８０の出力レベル（又は利得）が制御信号ＣＳに従って
変化させられる。従って、各光増幅器８０として図６に
示される光増幅器が用いられている場合には、制御信号
ＣＳに従って基準電圧Ｖｒｅｆが調節される。

【００８０】第２及び第３の適用形態では、光中継器７
８（＃１，…，＃Ｎ）の各々において制御信号ＣＳが必
要になるので、制御信号ＣＳを含む特定の監視情報を第
１の端局装置２から光中継器７８（＃１，…，＃Ｎ）の
各々へ伝送する必要がある。

【００８１】図１１は図１０に示されるシステムにおい
て特定の監視情報を伝送するための改変を示すブロック
図である。ここでは、第１の端局装置２は、制御信号Ｃ
Ｓに基づいて生成される特定の監視情報（監視信号）を
監視光信号に変換するためのＥ／Ｏ変換器８６を有して
いる。Ｅ／Ｏ変換器８６から出力された監視光信号は、
ＷＤＭ（波長分割多重）カプラ８８により、光送信機８
から出力される主信号に関する光信号に合波される。従
って、監視光信号の波長は光送信機８から出力される光
信号の波長とは異なる。

【００８２】符号７８は図１０に示される光中継器７８
（＃１，…，＃Ｎ）の各々を示している。各光中継器７
８では、ＷＤＭカプラ９０により監視光信号が抽出さ
れ、抽出された監視光信号はＯ／Ｅ変換器９２により監
視信号に変換される。Ｏ／Ｅ変換器９２から出力された
監視信号は監視回路（ＳＶ）９４に供給される。

【００８３】監視回路９４は、監視信号に従って光増幅
器８０の出力レベル（又は利得）を調節する。例えば、
図６に示される光増幅器が光増幅器８０として用いられ
ている場合には、監視信号に従って基準電圧Ｖｒｅｆが
設定される。

【００８４】監視回路９４に供給された監視信号あるい
は監視回路９４において更新された監視信号はＯ／Ｅ変
換器９６に供給され、Ｏ／Ｅ変換器９６から出力された
監視光信号は、ＷＤＭカプラ９８により、光増幅器８０
により増幅された光信号に合波される。

【００８５】第２の端局４においては、ＷＤＭカプラ１
００により監視光信号が抽出され、抽出された監視光信
号はＯ／Ｅ変換器１０２により監視信号に変換される。
Ｏ／Ｅ変換器１０２から出力された監視信号は監視回路
１０４に供給され、監視回路１０４の出力信号は、モニ
タユニット１４の出力信号と共に上り回線へ送られる。

【００８６】次に、第３の適用形態を実施する場合につ
いて、図１２を参照して、図１０（図１１）に示される
システムにおける制御フローを説明する。まず、ステッ
プ１１２では、伝送路に関する初期情報が入力される。
初期情報としては、伝送路の種類（ＤＳＦ／ＳＭＦ／
他）、各中継区間の距離、分散補償器の有無及びある場
合の補償量、伝送路パラメータ（損失係数、分散係数、
非線形係数）等がある。

【００８７】次いで、ステップ１１４では、入力された
初期情報に基づき、第１の端局２からの光信号がある程
度の伝送品質で第２の端局装置４まで伝送されるように
するために、光送信機８及び各光増幅器８０の出力レベ
ルが初期設定される。

【００８８】次いで、ステップ１１６では、最適検出及
び設定が開始される。ステップ１１６の実行順序は、例
えば、下り回線（光ファイバ伝送路６）及び上り回線
（光ファイバ伝送路６４）の順である。

【００８９】ステップ１１８では、上り回線の各区間に
ついての最適検出及び設定が行われる。即ち、光送信機
８、光中継器７８（＃１）、光中継器７８（＃２）、
…、の順で各出力レベルが設定される。

【００９０】次いで、ステップ１２０では、全回線の設
定が終了したか否かが判断される。全回線の設定が終了
していない場合には、ステップ１１６に戻り、今度は上
り回線についての最適検出及び設定が開始される。

【００９１】そして、全回線の設定が終了した時点で、
ステップ１２２に進み、設定情報が例えば第１の端局装
置２に設けられているＣＰＵに付随するメモリ装置に記
録される。

【００９２】図１２の制御フローでは、下り回線につい
ては、第１の端局装置２から第２の端局装置４に向かう
順番で設定が行われていくが、設定の順序を逆にしても
よい。また、同じようにして、上り回線についての設定
を行うことができる。

【００９３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
波長分散及び非線形性を補償して長距離伝送を可能にす
ることができる光ファイバ通信のための方法並びにその
方法の実施に使用する端局装置及びシステムの提供が可
能になるという効果が生じる。本発明の特定の実施形態
による効果については以上説明した通りであるのでその
説明を省略する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明によるシステムの基本構成を示す
ブロック図である。

【図２】図２は光ファイバの分散特性を示すグラフであ
る。

【図３】図３の（Ａ）−（Ｃ）はＤＳＦ（分散シフトフ
ァイバ）を用いた場合の伝送可能距離を説明するための
図である。

【図４】図４の（Ａ）及び（Ｂ）はＤＳＦの伝送特性を
説明するための図である。

【図５】図５の（Ａ）−（Ｃ）はＳＭＦ（シングルモー
ドファイバ）を用いた場合の伝送可能距離を説明するた
めの図である。

【図６】図６は本発明に適用可能な光増幅器の実施形態
を示すブロック図である。

【図７】図７はモニタユニットの実施形態を示すブロッ
ク図である。

【図８】図８は図７に示されるモニタユニットのＯ／Ｅ
変換器の実施形態を示すブロック図である。

【図９】図９は本発明によるシステムの実施形態を示す
ブロック図である。

【図１０】図１０は本発明によるシステムの他の実施形
態を示すブロック図である。

【図１１】図１１は図１０に示されるシステムにおいて
特定の監視情報を伝送するための改変を示すブロック図
である。

【図１２】図１２は図１０（図１１）に示されるシステ
ムにおける制御フローを示すフローチャートである。

【符号の説明】

２ 第１の端局装置 ４ 第２の端局装置 ６，６４ 光ファイバ伝送路 ８ 光送信機 １０ 制御ユニット １２ 光受信機 １４ モニタユニット １６ 送信ユニット １８ 受信ユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河崎 由美子 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 岡野 悟 北海道札幌市中央区北一条西２丁目１番地 富士通北海道ディジタル・テクノロジ株 式会社内 Ｆターム(参考） 5K002 AA01 AA03 BA13 CA01 CA13 EA05 FA01 FA02 GA03 5K046 AA08 DD15

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）可変の光パワーを有する光信号を
   光ファイバ伝送路へ送出する装置を提供するステップ
   と、 （ｂ）上記光ファイバ伝送路により伝送された光信号を
   電気信号に変換するステップと、 （ｃ）上記電気信号の波形劣化に関連するパラメータを
   検出するステップと、 （ｄ）上記電気信号の波形劣化が改善されるように上記
   検出されたパラメータに基づき上記光パワーを制御する
   ステップとを備えた方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の方法であって、 上記装置は、上記光ファイバ伝送路の途中に設けられる
   光中継器に含まれる光増幅器によって提供され、 上記ステップ（ｄ）は上記光増幅器の利得を調節するス
   テップを含む方法。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の方法であって、 上記装置は上記光ファイバ伝送路の一端に接続される光
   送信機によって提供される方法。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の方法であって、 上記光送信機は、入力電気信号を上記光信号に変換する
   電気／光変換器と、上記光信号を増幅する光増幅器とを
   備えており、 上記ステップ（ｄ）は上記光増幅器の利得を調節するス
   テップを含む方法。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の方法であって、 上記パラメータは上記電気信号の符号誤り率である方
   法。
6. 【請求項６】 請求項１に記載の方法であって、 上記パラメータは上記電気信号のアイ開口度である方
   法。
7. 【請求項７】 請求項１に記載の方法であって、 上記装置は、上記光ファイバ伝送路の一端に接続される
   光送信機と、上記光ファイバ伝送路の途中に設けられる
   複数の光中継器の各々に含まれる光増幅器とによって提
   供される方法。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の方法であって、 上記ステップ（ｄ）は上記光送信機及び上記各光増幅器
   の出力パワーが概ね等しくなる条件を満足させるステッ
   プを含む方法。
9. 【請求項９】 請求項７に記載の方法であって、 上記ステップ（ｄ）は上記光送信機及び上記各光増幅器
   の出力パワーを順次調節するステップを含む方法。
10. 【請求項１０】 第１及び第２の端局装置と、 該第１及び第２の端局装置間に敷設される光ファイバ伝
    送路とを備え、 上記第１の端局装置は可変の光パワーを有する光信号を
    上記光ファイバ伝送路へ送出する光送信機を含み、 上記第２の端局装置は、上記光ファイバ伝送路により伝
    送された光信号を電気信号に変換する光受信機と、上記
    電気信号の波形劣化に関連するパラメータを検出するモ
    ニタユニットと、上記検出されたパラメータに関する監
    視情報を上記第１の端局装置へ伝送するための手段とを
    備えており、 上記第１の端局装置は、上記電気信号の波形劣化が改善
    されるように上記監視情報に基づき上記光パワーを制御
    する制御ユニットを更に含むシステム。
11. 【請求項１１】 請求項１０に記載のシステムであっ
    て、 上記光送信機は、入力電気信号を上記光信号に変換する
    電気／光変換器と、上記光信号を増幅する光増幅器とを
    備えており、 上記制御ユニットは上記光増幅器の利得を調節するシス
    テム。
12. 【請求項１２】 請求項１０に記載のシステムであっ
    て、 上記第２の端局装置は上記光受信機が受ける光信号を増
    幅する光増幅器を更に備えているシステム。
13. 【請求項１３】 請求項１０に記載のシステムであっ
    て、 上記光ファイバ伝送路は１．５５μｍに近い零分散波長
    を有する分散シフトファイバからなるシステム。
14. 【請求項１４】 請求項１０に記載のシステムであっ
    て、 上記光ファイバ伝送路は１．３μｍに近い零分散波長を
    有するシングルモードファイバからなるシステム。
15. 【請求項１５】 請求項１４に記載のシステムであっ
    て、 上記光ファイバ伝送路で生じる波長分散を補償する分散
    補償ファイバを更に備えたシステム。
16. 【請求項１６】 請求項１０に記載のシステムであっ
    て、 上記第１及び第２の端局装置間に敷設される第２の光フ
    ァイバ伝送路を更に備え、 上記監視情報は上記第２の光ファイバ伝送路により上記
    第２の端局装置から上記第１の端局装置へ伝送されるシ
    ステム。
17. 【請求項１７】 可変の光パワーを有する光信号を光フ
    ァイバ伝送路へ送出する光送信機と、 上記光ファイバ伝送路により伝送された光信号の波形劣
    化に関連して検出されるパラメータに関する監視情報を
    受ける手段と、 上記光信号の波形劣化が改善されるように上記監視情報
    に基づき上記光パワーを制御する手段とを備えた端局装
    置。