JP2000151506A - Wdm光伝送システム及び光伝送路 - Google Patents

Wdm光伝送システム及び光伝送路

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JP2000151506A
JP2000151506A JP10316472A JP31647298A JP2000151506A JP 2000151506 A JP2000151506 A JP 2000151506A JP 10316472 A JP10316472 A JP 10316472A JP 31647298 A JP31647298 A JP 31647298A JP 2000151506 A JP2000151506 A JP 2000151506A
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Japan
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optical transmission
wavelength
optical
transmission line
peak power
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Masatoshi Suzuki
正敏 鈴木
Noriyuki Takeda
憲幸 武田
Noboru Edakawa
登 枝川
Hideaki Tanaka
英明 田中
Shinichi Nakagawa
慎一 中川
Hidenori Taga
秀徳 多賀
Koji Goto
光司 後藤
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KDDI Submarine Cable Systems Inc
KDDI Corp
Original Assignee
KDD Corp
KDD Submarine Cable System Co Ltd
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Publication date
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    • H04B10/291Repeaters in which processing or amplification is carried out without conversion of the main signal from optical form
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    • H04B10/2933Signal power control considering the whole optical path
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25Arrangements specific to fibre transmission
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    • H04J14/02Wavelength-division multiplex systems
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 10Gb/s以上の伝送速度でも、全ての波
長でほぼ同一の伝送特性を実現する。 【解決手段】 光送信装置10は、複数の波長の信号光
を多重したWDM信号光を光伝送路12に出力する。光
伝送路12は、伝送光ファイバ14、光中継増幅器16
及び分散補償ファイバ18からなる。光中継増幅器16
は、光伝送路12の実効ゼロ分散波長で最大利得とな
り、実効ゼロ分散波長から離れるほどに利得が小さくな
るように、その利得特性を設定してある。光伝送路12
全体では、実効ゼロ分散波長λ0と、両端の波長λ0又
はλnとでは、4dB程度のピークパワー偏差が生じる
ようにしてある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、WDM光伝送シス
テム及び光伝送路に関する。
【0002】
【従来の技術】光増幅中継伝送システムの伝送特性を劣
化する要因は、伝送媒体である光ファイバの波長分散特
性と光ファイバの非線形光学効果の相乗作用による波形
劣化である。
【0003】波長分散特性による波形劣化を防止する手
段として、伝送光ファイバの波長分散とは逆符号の波長
分散を具備する分散補償媒体を一定区間毎に周期的に挿
入する方式が有効である。これにより、累積波長分散の
絶対値を一定値以下に抑制できる。一方、光ファイバの
非線形効果は、伝送用ファイバの有効断面積を大きくす
ることにより低減可能である。
【0004】大容量化の手段として波長分割多重伝送
(WDM)方式が有望視されているが、WDM伝送の場
合には、分散補償媒体の補償分散値は、通常、信号波長
帯の中心波長の信号の累積波長分散を補償するように設
定される。以下、波長分散媒体による累積波長分散の補
償が最適化されている波長を、実効ゼロ分散波長又は伝
送システムのゼロ分散波長と呼ぶことにする。分散補償
媒体を挿入しない光伝送システムでは、伝送光ファイバ
のゼロ分散波長が実効ゼロ分散波長に等しい。
【0005】なお、光増幅中継伝送システムでWDM伝
送を使用する場合、中継増幅器の増幅特性は、信号波長
帯内で限りなく平坦になるように調整されている。各信
号波長の光パワーを同じにすることで、S/N比が同じ
になり非線形効果も同程度になるので、同じ伝送特性を
得やすいと考えられていたからである。
【0006】分散補償と有効断面積の拡大を併用して伝
送特性を改善した例が、鈴木正敏他、”170Gb/s
transmission over 10850k
musing Large Core Transmi
ssion Fiber”,Postdeadline
Paper,PD17,Optica1 Fiber
Communication Conferenc
e,San Jose,U.S.A,Feb.,199
8に記載されている。
【0007】この文献には、5.3Gb/sの32波長
を多重した場合と、10.6Gb/sの16波長を多重
した場合との、10850km伝送試験結果が記載され
ている。その試験結果を図19に示す。横軸は波長、左
縦軸はQ、右縦軸はQ値に対応する符号誤り率(B
ER)をそれぞれ示す。5.3Gb/sの波長多重伝送
試験では、全ての波長でほぼ同一の伝送特性が得られて
いるのに対して、10.6Gb/sの伝送試験では、実
効ゼロ分散波長から離れる信号波長ほど、伝送特性が劣
化している。これは、光ファイバの分散スロープの影響
により、実効ゼロ分散波長から離れた波長での累積波長
分散が過剰になり、それが、非線形光学効果とあいまっ
て、不可逆的な波形劣化をもたらすからである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来のW
DM光伝送システムでは、伝送速度が10Gb/s以上
になると、累積波長分散と非線形効果の相乗作用によ
り、累積波長分散の大きな波長で所望の良好な伝送特性
を実現することが困難であった。
【0009】本発明は、10Gb/s以上の伝送速度で
も、全ての波長でほぼ同一の伝送特性を実現可能なWD
M光伝送システム及び光伝送路を提示することを目的と
する。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明では、波長分割多
重されて伝送される複数の波長の信号光を、光伝送路上
で、その実効ゼロ分散波長から離れる波長の信号光ほ
ど、そのピークパワーを低くする。これにより、累積波
長分散の大きな波長で非線形効果が小さくなり、結果と
して、波長分散と非線形効果の相乗効果が、全信号光で
同程度になり、全信号光で良好な伝送特性を実現でき
る。
【0011】光伝送路の透過特性を、当該光伝送路の実
効ゼロ分散波長から離れる波長ほど透過率が低くなるよ
うにする。信号光のピークパワー偏差を所定値、例え
ば、数dB以内に抑えることで、低いS/N比の悪影響
も無視し得る。具体的には、その透過特性に対応する利
得特性を具備する光増幅器及び/又はその透過特性に対
応する透過特性調整手段を設ければよい。
【0012】光送信手段は、各信号光を同じピークパワ
ーで光伝送路に出力しても良いが、光伝送路の実効ゼロ
分散波長から離れる波長の信号光ほどピークパワーが低
い凸型ピークパワー分布で、複数の当該信号光を当該光
伝送路に出力してもよい。更には、当初は、光伝送路の
実効ゼロ分散波長から離れる波長の信号光ほどピークパ
ワーが高い凹型ピークパワー分布で信号光を光伝送路に
出力してもよい。その場合、光伝送路上で、信号光のピ
ークパワー分布が、凹型ピークパワー分布から凸型ピー
クパワー分布に早期に変化し、光伝送路上のほとんとで
凸型ピークパワー分布で信号光が伝搬する程度のピーク
パワー偏差に抑える。
【0013】光送信手段が、信号光の属する波長帯から
外れた波長の利得形状制御光を発生する制御光発生手段
を具備し、その利得形状制御光は選択的に当該信号光と
多重化されて当該光伝送路に出力されるようにするのが
好ましい。この利得形状制御光により、光伝送路の透過
特性を調節でき、各光部品の特性のばらつき及び経時的
変化にも容易に対応できるようになり、長期にわたり良
好な伝送特性を維持できるようになる。
【0014】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳
細に説明する。
【0015】図1は、本発明の第1実施例の概略構成ブ
ロック図を示す。光送信装置10は、複数(例えば、1
6又は32など)の波長の信号光を多重したWDM信号
光を光伝送路12に出力する。光伝送路12は、伝送光
ファイバ14、光中継増幅器16及び分散補償ファイバ
18からなる分散補償中継増幅光伝送路になっている。
光送信装置10から出力される信号光は、伝送光ファイ
バ14を伝送しつつ、適宜の間隔に配置された光中継増
幅器16で光増幅され、適宜の間隔に配置された分散補
償ファイバ18により累積波長分散を補償される。光伝
送路12を伝送した信号光は、光受信装置20に到達
し、ここで受信処理される。
【0016】本実施例では、光中継増幅器16は、光伝
送路12の実効ゼロ分散波長で最大利得となり、実効ゼ
ロ分散波長から離れるほどに利得が小さくなるように、
その利得特性を設定してある。光中継増幅器16の利得
特性の模式図を図2に示す。光伝送路12の実効ゼロ分
散波長をλ0、WDM伝送の最短波長をλ1、WDM伝
送の最長波長をλnとする。横軸は波長、縦軸は利得を
それぞれ示す。最大利得(ゼロ分散波長λ0での利得)
と、最低利得(両端の波長λ0又はλnにおける利得)
との差は、詳細は後述するが、900km当たり約1d
B程度である。
【0017】実効ゼロ分散波長が信号帯域外にあるよう
な光伝送システムでは、利得形状は凸型にならず、一方
に傾斜したものとなる。なお、近年、信号波長帯を複数
のバンドに区分し、バンド単位で同じ処理(光増幅及び
分散補償など)を行なう方式が注目されている。このよ
うな方式では、例えば、実効ゼロ分散波長λ0より長い
波長に属するバンドと、実効ゼロ分散波長λ0より短い
波長に属するバンドとに区分し、そのバンド単位で光増
幅することが考えられる。その場合、そのバンド内で
は、利得は凸型にならず、一方のバンド端の波長から他
方のバンド端の波長まで、利得が傾斜することになる。
複数のバンドの中央でそれぞれ分散補償される場合、各
バンド内での利得形状が凸型になる。
【0018】既存のエルビウム添加光増幅ファイバを使
用する光増幅器だけで、図2に示すように実効ゼロ分散
波長で利得が最大になる凸型利得特性を備えることは困
難である。しかし、誘電体多層膜又はエタロン等の光フ
ィルタにより、所望の透過特性を特性を得るのは容易で
ある。そこで、例えば、光増幅器と光フィルタを組み合
わせることで、図2に示すように実効ゼロ分散波長で利
得が最大になる凸型利得特性を容易に実現できる。
【0019】光増幅中継器16が図2に示すような特性
を具備する結果、光伝送路12上で、信号光のピークパ
ワー分布は、図3に示すようにゼロ分散波長で最大にな
る凸型になる。図3で、横軸は波長、縦軸は信号光のピ
ーク・パワーをそれぞれ示す。ゼロ分散波長に最も近い
信号波長の光パワーと、信号波長帯の端の信号波長λ1
又はλnの光ピークパワーの差(以下、ピークパワー偏
差という。)は、図4に示すように、距離に従って拡大
する。なお、図4では、光送信装置10は、各波長λ1
〜λnの信号光を同じ光強度で光伝送路12に出力して
いるものとする。図4の横軸は距離、縦軸はピークパワ
ー偏差をそれぞれ示す。ピークパワー偏差がマイナスの
場合、信号光のピークパワー分布は凸型になり、ピーク
パワー偏差がプラスの場合、各信号光のパワー分布が凹
型になる。
【0020】前述した、バンド単位で光増幅又は分散補
償するような伝送システムでは、ピークパワー偏差は、
対象となるバンドで考慮すればよい。例えば、ゼロ分散
波長λ0より長い波長の波長帯に属する複数の波長の信
号光をWDM伝送する場合、そのバンドの最短波長のピ
ークパワーと最長波長のピークパワーの差がピークパワ
ー偏差になる。複数のバンドの各中央で累積波長分散を
補償する場合、各バンド内での実効ゼロ分散は長の光ピ
ークパワーとバンド端の信号波長のピークパワーの差が
ピークパワー偏差になる。
【0021】図3に示すように、凸型のピークパワー分
布で各信号光を伝送させると、即ち、実効ゼロ分散波長
から離れた波長の信号光ほど、その信号パワーを低くす
ると、それだけ非線形効果が弱くなる。実効ゼロ分散波
長から離れた波長の信号光では、実効ゼロ分散波長に近
い信号光よりも累積波長分散が大きくなるが、これによ
る波形歪みは、光送信装置10、光受信装置20又はそ
の両方で分散補償を行なうことで復元できる。その結
果、実効ゼロ分散波長から離れた波長の信号光における
非線形効果と累積波長分散の相乗効果による波形劣化を
抑制でき、結果として、実効ゼロ分散波長から離れた波
長の信号光の伝送特性を改善でき、10Gb/s以上の
高速の伝送速度でも、各信号光で同程度の伝送特性を達
成できる。
【0022】両端の波長λ1及びλnのピーク・パワー
を下げ過ぎると、その信号光のS/N比が劣化し、かえ
って伝送特性を悪化させる。従って、ピーク・パワー偏
差の絶対値を一定値以内に抑えるのが望ましい。この観
点では、光送信装置10は、当初、ゼロ分散波長近辺か
ら離れるほどピーク・パワーが大きくなるような凹型の
ピークパワー分布で各信号光を出力してもよい。その場
合、信号光のピークパワー分布は、光伝送路12を少し
伝送した段階で平坦になり、それ以後、凸型になり、距
離に従って、凸型がシャープになっていき、ピークパワ
ー偏波がマイナス方向に大きくなる。
【0023】別の方法として、光送信装置10から出力
される段階でピークパワー分布を凸型にし、以後、ピー
クパワー偏差を維持するようにしてもよい。光伝送路1
2上で、ピークパワー偏差を図4に示すように距離に応
じて徐々に又は間欠的にマイナス方向に大きくしてもよ
いし、0を含まない一定範囲内に抑えてもよい。
【0024】以上をまとめると、本実施例では、累積波
長分散の影響が大きい信号波長に対して、累積波長分散
の大きさに応じて非線形効果を小さくする。この観点で
は、図4を参照して説明したように、累積波長分散の絶
対値の増加に応じて非線形効果を小さくしていくのが、
最も好ましいということになる。
【0025】1周900kmの周回伝送実験系を構築
し、9000km伝送後の伝送特性、即ち10周後の伝
送特性を実測した。その周回伝送実験系は、980nm
励起の光増幅器21台(1台は周回実験による損失の補
償用)、45kmスパンの分散シフトファイバ(155
0nmでの波長分散:約−2ps/km/nm)18
組、及び分散補償ファイバ(1550nmでの波長分
散:約18ps/km/nm)2組からなる。
【0026】なお、測定条件は以下の通りである。即
ち、光増幅器の出力パワーレベルを9.5dBmに設定
した。周回伝送系の実効ゼロ分散波長が1550nmと
なるよう、450km毎に分散補償ファイバを挿入し
た。信号波長としては、1545.5nmから155
4.5nmまでの間に波長間隔0.6nmの16波長を
多重した。16波長を2分割し、8波長毎に一括してデ
ータパターン長223−1段の10.7Gb/sでRZ
変調し、変調度0.8πの10.7GHzで位相変調し
た。RZ光信号のパルス幅は約40psとし、光パルス
の中央で周波数偏移がゼロとなるように、位相変調器の
位相変調タイミングを設定した。位相変調器の後段にP
MD10psの複屈折媒体を設置して、光位相に応じて
偏波が変化するようにした。実効ゼロ分散波長より長波
長側では残留波長分散が約100ps/nm、短波長側
では約−100ps/nmとなるよう、光送受信装置側
で各信号光の累積波長分散を補償した。
【0027】各光増幅器には、図5に示す透過特性を有
するファブリペロー型エタロン光フィルタをエルビウム
添加光増幅ファイバの後段に接続して、その利得特性が
実効ゼロ分散波長1550nmで最大となる凸型になる
ようにした。図5で、横軸は波長、縦軸は透過率をそれ
ぞれ示す。そのFSRは25nmであり、信号波長帯内
で最大透過率と最小透過率の差を0.25dBに設定し
た。ファブリペローフィルタの最大透過波長を1553
nmに設定した。先に説明したように、実効ゼロ分散波
長は1550nmであるが、980nmレーザ光で励起
された光増幅器のエルビウム添加光増幅ファイバの利得
は一般に1550nmより少し短い波長で最大になる。
そこで、光増幅器全体としての利得特性が1550nm
で最大となるように、ファブリペローフィルタの最大透
過波長を1553nmに設定した。900km伝送後
で、ピークパワー偏差が1dBになるように、利得特性
を設定した。
【0028】図6は、900km伝送後(即ち、1周
後)の信号レベルを示し、図7は、9000km伝送後
(即ち、10周後)の信号レベルを示す。図6及び図7
において、横軸は波長、縦軸はピークパワーレベルをそ
れぞれ示す。各波長のレベル差を比較できるように、こ
の段階では、7波長を多重している。900km伝送後
で、ピークパワー偏差が1dBであったものが、900
0km伝送後では、ピークパワー偏差が約4dBになっ
ていた。9000km伝送では、ピークパワー偏差が1
〜8dBであれば、ほぼ良好な伝送特性が得られ、4d
Bで最適な伝送特性が得られた。伝送距離が短くなれ
ば、ピークパワー偏差はより大きくても良いと推測され
る。但し、ピークパワー偏差のこれらの数値は、他の条
件により変動しうるものであることはいうまでもない。
【0029】図8は、ピークパワー偏差の距離依存性を
示す。横軸は距離、縦軸はピークパワー偏差をそれぞれ
示す。●は、各伝送距離におけるピークパワー偏差の実
測値を示す。破線は、1台の光増幅器の利得特性から類
推される(外挿された)ピークパワー偏差の距離依存性
を示し、実線は、実測値から求めたピークパワー偏差の
距離依存性を示す。ピークパワー偏差は、各光増幅器の
利得特性から類推される値よりも小さくなり、凸型の利
得特性にしても長距離伝送後に重大なS/N比劣化をも
たらさない。この結果を参照し、9000km伝送後の
ピークパワー偏差が4dBになるように、900km伝
送時点でのピークパワー偏差を1dBに設定して、伝送
特性を実測した。ピークパワー偏差が大きくなりすぎる
と、周辺の信号波長のS/N比が劣化しすぎることにな
り、それにより伝送特性が劣化するからである。
【0030】図9は、16波長を多重して9000km
伝送させた後の、各波長の伝送特性を示す。横軸は波長
であり、波長番号は短波(1545.5nm)から順に
番号をつけられている。波長間隔は0.6nmである。
縦軸はQ値を示す。図9から分かるように、累積波長分
散が大きい短波及び長波でも伝送特性が劣化していな
い。全ての波長で16dB以上のQ値を達成でき、良好
な伝送特性が得られている。
【0031】図1に示す実施例では、各光増幅器におい
て信号光のピークパワー分布を調整しているが、より長
い間隔で信号光のピークパワー分布を調整するようにし
てもよい。
【0032】図10は、450km間隔で利得等化器を
配置した実施例の概略構成ブロック図を示す。光送信装
置30は、複数(例えば、21)の波長の信号光を多重
したWDM信号光を光伝送路32に出力する。光伝送路
32は、伝送光ファイバ34、光中継増幅器36、分散
補償ファイバ38及び利得等化器40からなる分散補償
中継増幅伝送路になっている。伝送光ファイバ34は、
例えば、45km長であり、光中継増幅器36は45k
m毎に配置され、分散補償ファイバ38は450km毎
に配置され、利得等化器40は450km毎に配置され
る。光送信装置30から出力される信号光は、伝送光フ
ァイバ34を伝送しつつ、光中継増幅器36で光増幅さ
れ、分散補償ファイバ38により累積波長分散を補償さ
れ、利得等化器40により信号光のピークパワー分布を
所定の凸形状に調整される。光伝送路32を伝送した信
号光は、光受信装置42に到達し、ここで受信処理され
る。
【0033】図11は、利得等化器40の等化特性と、
利得等化器40の前後のピークパワー分布を示す。横軸
は波長、縦軸はピークパワー又は透過率をそれぞれ示
す。44は450km伝送後の信号光のピークパワー分
布、46は、利得等化器40の透過率、48は450k
m伝送路及び利得等化器40を透過した後のピークパワ
ー分布をそれぞれ示す。
【0034】光中継増幅器36は、光増幅中継器16と
は異なり、実効ゼロ分散波長から離れた波長では、目標
とするピークパワーまで信号光を増幅できないものであ
る。このような光中継増幅器は、一般的に使用されてお
り、容易に入手できる。450km伝送後では、特性4
4に例示するように、実効ゼロ分散波長から離れた信号
光のピークパワーが低すぎる。そこで、このような光中
継増幅器36の利得特性を補償するように、利得等化器
40の透過特性を、特性46に示すように凹型にする。
この結果、利得等化器40を透過した後では、実効ゼロ
分散波長から離れた信号光のピークパワーを、実効ゼロ
分散波長に一致する又は近い信号光のピークパワーに比
べて適切なレベルにまで上げることができる。即ち、大
きすぎるピークパワー偏差を、利得等化器40により適
切な範囲に小さくする。
【0035】図12は、図10に示す実施例におけるピ
ークパワー偏差の距離依存性を示す。横軸は距離、縦軸
はピークパワー偏差をそれぞれ示す。光中継増幅器36
で拡大したピークパワー偏差を利得等化器40で削減す
る。
【0036】利得等化器40の透過特性は、光中継増幅
器36の利得特性と目的とするピークパワー偏差とから
決定されることは明らかである。即ち、利得等化器40
の透過特性は、図11に符号46で示すような凹型特性
に限定されない。
【0037】10Gb/sの21波長を波長分割多重し
て、7000km伝送の伝送特性を周回実験系により実
測した。その結果を図13に示す。7000km伝送後
のピークパワー偏差が約4dBとなるように、利得等化
器40の透過特性を設定した。全波長で約17dBのQ
値を達成できた。これにより、本発明が伝送特性を改善
する手段として極めて有効であることが確認できた。
【0038】上述した実施例は理想的なものであり、実
際の光伝送システムでは、光増幅器、光フィルタ及び利
得等化器の製造誤差、並びに、光ファイバケーブルの経
年劣化によるケーブル損失の変化などの様々な理由で、
運用開始当初からだけでなく、運用開始後でも、所望の
利得形状からずれる場合がある。このようなずれは、信
号波長帯から離れた波長の制御光を光伝送路12に導入
することで解消又は緩和できる。この制御光は、光伝送
路12の利得形状を制御するのに使用されるので、以
下、この制御光を利得形状制御光という。
【0039】図14は、利得形状制御光を発生するよう
に変更した光送信装置10aの概略構成ブロック図を示
す。50はλ1〜λnの各波長の信号光を多重したWD
M信号光を出力する信号光発生装置、52は、λ1より
短い波長λaのCW利得形状制御光を発生するレーザ光
源、54は、λnより長い波長λbのCW利得形状制御
光を発生するレーザ光源、56,58は、それぞれレー
ザ光源52,54の出力光を信号光発生装置50の出力
光に合波するWDMカップラ、60はレーザ光源52,
54の出力の有無及び強度を制御する制御回路である。
レーザ光源52,54は、好ましくは発振波長を変更自
在である。
【0040】例えば、光伝送路12で短波長側のピーク
パワーが上がりすぎている場合を説明する。この場合、
制御回路60は、レーザ光源52から利得形状制御光
(波長λa)を出力させる。レーザ光源52から出力さ
れる利得形状制御光(波長λa)は、WDMカップラ5
6により信号光発生装置50から出力されるWDM信号
光に合波され、一緒に光伝送路12に出力される。図1
5は、光伝送路12上を伝送する光のスペクトル分布を
示す。横軸は波形、縦軸は光強度をそれぞれ示す。信号
光のピークパワー分布は、制御光を印加する前の状態で
ある。光伝送路12の光中継増幅器16には、信号波長
λ1〜λnの他に、波長λ1より短い波長λaの利得形
状制御光が入力する。すると、光中継増幅器16では、
スペクトルホールバーニング効果により、利得形状制御
光(波長λa)の近辺の数nmで信号利得が減少する。
利得形状制御光の強度が高いほど、信号利得減少のくぼ
みの深さが深くなる。これにより、短波長側の大きすぎ
るピークパワーを低下させることができる。制御回路6
0は、短波長側の信号光のピークパワーが所望のレベル
に低下するように、レーザ光源52の出力光レベル及び
/又は発振波長λaを調節する。発振波長λaを調節す
ることにより、利得を調節したい信号波長を選択できる
ようになる。
【0041】光伝送路12で長波長側のピークパワーが
上がりすぎている場合、制御回路60は、レーザ光源5
4から利得形状制御光(波長λb)を出力させる。レー
ザ光源54から出力される利得形状制御光(波長λb)
は、WDMカップラ58により信号光発生装置50から
出力されるWDM信号光に合波され、一緒に光伝送路1
2に出力される。図16は、光伝送路12上を伝送する
光のスペクトル分布を示す。横軸は波形、縦軸は光強度
をそれぞれ示す。信号光のピークパワー分布は、制御光
を印加する前の状態である。光伝送路12の光中継増幅
器16には、信号波長λ1〜λnの他に、波長λnより
長い波長λbの利得形状制御光が入力する。すると、光
中継増幅器16では、スペクトルホールバーニング効果
により、利得形状制御光(波長λb)の近辺の数nmで
信号利得が減少する。利得形状制御光の強度が高いほ
ど、信号利得減少のくぼみの深さが深くなる。これによ
り、長波長側の大きすぎるピークパワーを低下させるこ
とができる。制御回路60は、長波長側の信号光のピー
クパワーが所望のレベルに低下するように、レーザ光源
54の出力光レベル及び/又は発振波長λbを調節す
る。発振波長λbを調節することにより、利得を調節し
たい信号波長を選択できるようになる。
【0042】光伝送路12で短波長側と長波長側の両方
でピークパワーが上がりすぎている場合、制御回路60
は、レーザ光源52,54の両方からそれぞれ波長λa
及びλbの利得形状制御光を出力させる。レーザ光源5
2,54から出力される利得形状制御光は、WDMカッ
プラ56,58により信号光発生装置50から出力され
るWDM信号光に合波され、一緒に光伝送路12に出力
される。図17は、光伝送路12上を伝送する光のスペ
クトル分布を示す。横軸は波形、縦軸は光強度をそれぞ
れ示す。信号光のピークパワー分布は、制御光を印加す
る前の状態である。光伝送路12の光中継増幅器16に
は、信号波長λ1〜λnの他に、波長λ1より短い波長
λaの利得形状制御光と波長λnより長い波長λbの利
得形状制御光が入力する。すると、光中継増幅器16で
は、スペクトルホールバーニング効果により、短波長側
と長波長側の両端で号利得が減少する。これにより、短
波長側と長波長側の両方で、大きすぎるピークパワーを
低下させることができる。制御回路60は、短波長側及
び長波長側の信号光のピークパワーが所望のレベルに低
下するように、それぞれレーザ光源52,54の出力光
レベル及び/又は発振波長λa,λbを調節する。
【0043】レーザ光源52,54は、単一のレーザ・
ダイオードを具備しても、発振波長の異なる複数のレー
ザ・ダイオードを具備しても良い。互いに異なる複数の
波長の利得形状制御光を使用することにより、信号光の
ピークパワー分布をより細かく制御できる。
【0044】レーザ光源52,54から出力される利得
形状制御光は、CWであるのが好ましいが、強度変調さ
れているものであってもよい。強度変調は、光中継増幅
器16を制御又は監視するのに使用される。利得制御の
ために強い強度変調光が必要となる場合には、ピークパ
ワーを大きくすると共に変調度を小さくする。利得形状
制御光が弱くてよい場合には、強度変調度を大きく設定
する。このようにすることで、伝送信号への悪影響を抑
制できる。
【0045】実際に光中継増幅器16の利得分布を意図
的に変化させて、利得形状制御光の効果を確認した。1
0.7Gb/sの16波長多重で9000kmを伝送さ
せるという条件で、最短波長(CH1)と最長波長(C
H16)の伝送特性が、ピークパワーに対してどのよう
に依存するかを調べた結果を、図18に示す。横軸は制
御光を光伝送路に供給していない状態でのピークパワー
偏差、縦軸はQ値(dB)をそれぞれ示す。図18の横
軸に示すピークパワー偏差は、伝送路に固有の特性を反
映している。即ち、マイナスのピークパワー偏差は、信
伝送路に固有の特性として号光のピークパワー分布が凹
型になっていることを示し、プラスのピークパワー偏差
は、伝送路に固有の特性として信号光のピークパワー分
布が凸型になっていることを示す。
【0046】16波長の内、累積分散の大きい最長波長
及び最短波長の、9000km伝送後のQ値の平均値を
○で示す。●は、最短波長及び最長波長の外側にそれぞ
れ1波の利得形状制御光を追加した場合の伝送特性を示
す。制御光無しの場合は、−4dBのピークパワー偏差
の場合に最良の伝送特性が得られた。一方、利得形状制
御光を加えた場合には、+5dBのピークパワー偏差の
場合でも、最良の場合と同程度の伝送特性が得られた。
これは、利得形状制御光によりもたらされる光増幅器の
スペクトルホールバーニング効果により、光伝送路に固
有の凹型の利得特性が平坦化又は凸型化され、その結
果、先の実施例で説明したように伝送特性が改善された
ためであると考えられる。
【0047】
【発明の効果】以上の説明から容易に理解できるよう
に、本発明によれば、WDM伝送方式で、速い伝送速度
でも、多数の波長、特に、信号波長帯の端の波長でも良
好な伝送特性が得られるようになった。この結果、大容
量で10000kmを越える長距離の光伝送システムを
実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施例の概略構成ブロック図で
ある。
【図2】 光中継増幅器16の利得分布の模式図であ
る。
【図3】 光伝送路12上での信号光のピークパワー分
布の模式図である。
【図4】 ピークパワー偏差の距離依存性を示す模式図
である。
【図5】 光増幅器の利得分布を調整するためのファブ
リペロー型エタロン光フィルタの透過特性である。
【図6】 900km伝送後の信号レベルの模式図であ
る。
【図7】 9000km伝送後の信号レベルの模式図で
ある。
【図8】 ピークパワー偏差の距離依存性の模式図であ
る。
【図9】 16波長を多重して9000km伝送させた
後の、各波長の伝送特性である。
【図10】 本発明の第2実施例の概略構成ブロック図
である。
【図11】 利得等化器40の等化特性と利得等化器4
0の前後のピークパワー分布の模式図である。
【図12】 図10に示す実施例におけるピークパワー
偏差の距離依存性の模式図である。
【図13】 図10に示す実施例の伝送実験結果であ
る。
【図14】 光送信装置の変更例の概略構成ブロック図
である。
【図15】 短波長側の上がりすぎているピークパワー
を下げる場合の、光伝送路12上を伝送する光のスペク
トル分布の模式図である。
【図16】 長波長側の上がりすぎているピークパワー
を下げる場合の、光伝送路12上を伝送する光のスペク
トル分布の模式図である。
【図17】 短波長側と長波長側の両方で上がりすぎて
いるピークパワーを下げる場合の、光伝送路12上を伝
送する光のスペクトル分布の模式図である。
【図18】 利得形状制御光の効果を確認する実験結果
を示す図である。
【図19】 従来例による大容量・長距離光伝送の試験
結果である。
【符号の説明】
10:光送信装置 10a:光送信装置 12:光伝送路 14:伝送光ファイバ 16:光中継増幅器 18:分散補償ファイバ 20:光受信装置 30:光送信装置 32:光伝送路 34:伝送光ファイバ 36:光中継増幅器 38:分散補償ファイバ 40:利得等化器 42:光受信装置 44:450km伝送後の信号光のピークパワー分布 46:利得等化器40の透過率 48:450km伝送路及び利得等化器40を透過した
後のピークパワー分布 50:信号光発生装置 52,54:レーザ光源 56,58:WDMカップラ 60:制御回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武田 憲幸 東京都新宿区西新宿2丁目3番2号国際電 信電話株式会社内 (72)発明者 枝川 登 東京都新宿区西新宿2丁目3番2号国際電 信電話株式会社内 (72)発明者 田中 英明 東京都新宿区西新宿2丁目3番2号国際電 信電話株式会社内 (72)発明者 中川 慎一 東京都新宿区西新宿2丁目3番2号ケイデ ィディ海底ケーブルシステム株式会社内 (72)発明者 多賀 秀徳 東京都新宿区西新宿2丁目3番2号ケイデ ィディ海底ケーブルシステム株式会社内 (72)発明者 後藤 光司 東京都新宿区西新宿2丁目3番2号ケイデ ィディ海底ケーブルシステム株式会社内 Fターム(参考) 5K002 AA01 AA03 AA06 CA01 CA09 CA10 CA13 DA02 DA42 FA02

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光伝送路と、 互いに異なる複数の波長の信号光を波長分割多重して当
    該光伝送路に出力する光送信手段と、 当該光伝送路を伝送した信号光を受信する光受信手段と
    からなり、当該光伝送路上で、当複数の波長の信号光
    が、当該光伝送路の実効ゼロ分散波長から離れる波長の
    信号光ほどピークパワーが低いことを特徴とするWDM
    光伝送システム。
  2. 【請求項2】 当該光伝送路が、当該光伝送路の実効ゼ
    ロ分散波長から離れる波長ほど透過率が低くなる透過特
    性を具備する請求項1に記載のWDM光伝送システム。
  3. 【請求項3】 当該光伝送路において、最も伝送損失の
    少ない信号光と最も伝送損失の多い信号光のピークワー
    の偏差が所定値以内である請求項2に記載のWDM光伝
    送システム。
  4. 【請求項4】 当該所定値が8dBである請求項3に記
    載のWDM光伝送システム。
  5. 【請求項5】 当該光伝送路が、当該光伝送路の実効ゼ
    ロ分散波長から離れる波長ほど利得が低くなる利得特性
    を具備する1以上の光増幅器を有する請求項2に記載の
    WDM光伝送システム。
  6. 【請求項6】 当該光増幅器が一定区間毎に配置されて
    いる請求項5に記載のWDM光伝送システム。
  7. 【請求項7】 当該光伝送路が、当該光伝送路の実効ゼ
    ロ分散波長から離れる波長ほど透過率が低くなる透過特
    性調整手段を有する請求項2に記載のWDM光伝送シス
    テム。
  8. 【請求項8】 当該透過特性調整手段が一定区間毎に配
    置されている請求項7に記載のWDM光伝送システム。
  9. 【請求項9】 当該光送信手段が、当該光伝送路の実効
    ゼロ分散波長から離れる波長の信号光ほどピークパワー
    が低い凸型ピークパワー分布で、複数の当該信号光を当
    該光伝送路に出力する請求項1に記載のWDM光伝送シ
    ステム。
  10. 【請求項10】 当該光送信手段が、当該光伝送路の実
    効ゼロ分散波長から離れる波長の信号光ほどピークパワ
    ーが高い凹型ピークパワー分布で、複数の当該信号光を
    当該光伝送路に出力し、当該光伝送路上で、当該信号光
    のピークパワー分布が、当該凹型ピークパワー分布か
    ら、当該光伝送路の実効ゼロ分散波長から離れる波長の
    信号光ほどピークパワーが低い凸型ピークパワー分布に
    早期に変化し、当該光伝送路上のほとんとで当該凸型ピ
    ークパワー分布で信号光が伝搬する請求項1に記載のW
    DM光伝送システム。
  11. 【請求項11】 当該光送信手段が、当該信号光の属す
    る波長帯から外れた波長の利得形状制御光を発生する制
    御光発生手段を具備し、当該利得形状制御光は選択的に
    当該信号光と多重化されて当該光伝送路に出力される請
    求項1に記載のWDM光伝送システム。
  12. 【請求項12】 当該利得形状制御光の光パワー及び波
    長の少なくとも一方が変更自在である請求項11に記載
    のWDM光伝送システム。
  13. 【請求項13】 当該利得形状制御光がCW光である請
    求項11に記載のWDM光伝送システム。
  14. 【請求項14】 光伝送媒体と、 当該光伝送媒体の実効ゼロ分散波長から離れる波長ほど
    利得が低くなる利得特性を具備する1以上の光増幅器と
    からなることを特徴とする光伝送路。
  15. 【請求項15】 当該光伝送媒体が、複数の伝送光ファ
    イバと、当該複数の伝送光ファイバの所定波長における
    累積波長分散を補償する1以上の分散補償素子からなる
    請求項14に記載の光伝送路。
  16. 【請求項16】 光伝送媒体と、 当該光伝送媒体の実効ゼロ分散波長から離れる波長ほど
    相対的に透過率が低くなる1以上の透過特性調整手段と
    からなることを特徴とする光伝送路。
  17. 【請求項17】 当該光伝送媒体が、複数の伝送光ファ
    イバと、当該複数の伝送光ファイバの所定波長における
    累積波長分散を補償する1以上の分散補償素子からなる
    請求項16に記載の光伝送路。
  18. 【請求項18】 更に、1以上の光増幅器を具備する請
    求項16に記載の光伝送路。
  19. 【請求項19】 当該透過特性調整手段が一定区間毎に
    配置されている請求項16に記載の光伝送路。
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