JP2002280960A - 偏波モード分散等化方法 - Google Patents

偏波モード分散等化方法

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JP2002280960A
JP2002280960A JP2001074280A JP2001074280A JP2002280960A JP 2002280960 A JP2002280960 A JP 2002280960A JP 2001074280 A JP2001074280 A JP 2001074280A JP 2001074280 A JP2001074280 A JP 2001074280A JP 2002280960 A JP2002280960 A JP 2002280960A
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signal
wavelength
optical
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error signal
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JP2001074280A
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Hideyuki Sotobayashi
秀之 外林
Wataru Nakajo
渉 中條
Takeshi Koseki
健 小関
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Communications Research Laboratory
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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 波長多重信号の偏波モード分散による信号劣
化の補償を、比較的簡単な構成で実現する。 【解決手段】 多段ラティス型光回路などを等化器とし
て用いた適応等化手段4によって、波長多重信号の適応
等化を一括して行うものとし、この適応等化手段4が適
応等化に用いる誤差信号は、第1誤差信号生成手段8-1
〜第k誤差信号生成手段8-kが、各々の波長の受信信号
を偏波ビームスプリッタにより直交偏波に分波後、一方
を1/2波長位相シフトし再度合波する事により、光領
域で直交偏波成分間の引き算もしくは足し算を行って生
成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、波長多重光信号が
伝搬する光ファイバ伝送路の偏波モード分散により波形
の乱れた信号の適応等化を行う偏波モード分散等化方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】光ファイバ通信では、伝送容量が増大す
るに伴い、偏波モード分散による光信号波形の劣化が著
しくなる。偏波モード分散とは、入力パルスの偏波状態
により、光ファイバの伝搬速度が異なってくる現象であ
り、これにより光パルスの形状劣化が生じる(1次偏波
モード分散)。また、光信号の中心波長によりこの伝搬
遅延時間差も異なる(2次偏波モード分散)。たとえ
ば、偏波モード分散が比較的小さいとされる分散シフト
ファイバ伝送においても、チャネルあたり10Gbit
/s以上の光ファイバ長距離伝送においては偏波モード
分散が顕著となる。加えて、波長多重伝送を行う場合に
は、波長により偏波モード分散が異なるという現象も生
ずる。
【0003】しかも、偏波モード分散は、光ファイバ伝
送路の曲げや温度などの環境により時々刻々変化する性
質を有するので、長距離の光ファイバ通信を行う場合に
は、受信信号をモニタし、誤差信号を何らかの等化器に
フィードバックして偏波モード分散の変化に対応する適
応等化が不可欠なのである。
【0004】ここで、従来の代表的な偏波モード分散等
化方法について、図4に基づき説明する。波長λ1の光
信号を送信する送信器41a、波長λ2の光信号を送信
する送信器41b、波長λ3の光信号を送信する送信器
41c、…、波長λkの光信号を送信する送信器41k
より各々送信された光信号は、波長合波器42によって
波長多重され、光ファイバ伝送路43を伝搬する。この
光ファイバ伝送路43を伝搬する最中に光信号は偏波モ
ード分散の影響を受けることとなり、その影響の受け方
は波長毎に異なる。従って、受信側では、波長分波器4
4によって伝送後の光信号を波長λ1〜波長λkに分波
し、各波長の光信号毎に波形等化を行うのである。
【0005】例えば、波長分波器44で分波された波長
λ1の光信号は、等化器45aおよびカプラ46aを介
して光受信器47aにより受信されると同時に、カプラ
46aより取り出した一部の信号が誤差信号検出手段4
8aに供給され、該誤差信号検出手段48a内で、光検
出器により光電変換され、信号の強度情報のみを含んだ
アイパターンを観測する事により、信号品質が向上する
ことを意味するアイ開口の大きさの理想値からのずれを
誤差信号として検出し、この誤差信号検出手段48aに
より検出された誤差信号が等化器45aに供給され、フ
ィードバック制御に供されることで、波長λ1の光信号
に対する波形等化が実現される。なお、波長λ2〜λk
光信号についても、同様の構成で波形等化が行われ、偏
波モード分散の影響を除去ないしは軽減するのである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような偏波モード分散等化方法では、各波長毎に等化
器を制御しなければならず、多重化する波長の数が増え
れば増えるほど、波形等化のための構成が増えて複雑化
し、そのコストも増大するという欠点があった。そこ
で、本発明は、このような波長多重信号の偏波モード分
散による信号劣化の補償を、比較的簡単な構成で実現で
きるような偏波モード分散等化方法の提供を目的とす
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1に係る発明は、波長多重光信号が伝搬する
光ファイバ伝送路の偏波モード分散により波形の乱れた
信号の適応等化を行う偏波モード分散等化方法におい
て、光ファイバ伝送路を伝搬した光信号を、多段ラティ
ス型光回路を用いた適応等化手段により一括適応等化し
た後に各波長の光信号に分波して受信し、この受信信号
の一部を取り出して偏波ビームスプリッタにより直交偏
波に分波後、一方を1/2波長位相シフトし再度合波す
る事により、光領域で直交偏波成分間の引き算もしくは
足し算を行って誤差信号を生成し、各波長の受信信号よ
り生成された各誤差信号を適応等化手段による適応等化
に用いるようにしたことを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】次に、添付図面に基づいて、本発
明に係る偏波モード分散等化方法を具現化して光ファイ
バ伝送システムに適用した実施形態を説明する。
【0009】図1において、第1光送信器1-1,第2光
送信器1-2,第3光送信器1-3,…,第k光送信器1-k
は、各々波長λ1,波長λ2,波長λ3,…,波長λkの光
信号を送信するもので、これら第1〜第k光送信器1-1
〜1-kより送信された波長の異なる光信号は、波長合波
器2により波長多重されて、光ファイバ伝送路3を伝搬
する。この光ファイバ伝送路3を伝搬する最中に光信号
は偏波モード分散の影響を受けることとなり、その影響
の受け方は波長毎に異なる。そこで、本実施形態に置い
ては、波長多重信号の波形等化を一括して行う適応等化
手段4を設けるものとし、この適応等化手段4によって
偏波モード分散の影響を除去もしくは低減した波長多重
信号を波長分波器5によって、波長λ1〜波長λkの各光
信号に分波する。
【0010】上記のようにして分波された波長λ1の光
信号は、第1カプラ6-1によって第1光受信器7-1と第
1誤差信号生成手段8-1に分波され、第1光受信器7-1
によっって波長λ1の光信号が受信されると同時に、そ
の一部(例えば、10%程度)が誤差信号検出用に用い
られる。なお、波長λ2〜波長λkの光信号も同様に、各
々第2カプラ6-2〜第kカプラ6-kにより分波され、第
2光受信器7-2〜第k光受信器7-kと第2誤差信号生成
手段8-2〜第k誤差信号生成手段8-kに各々供給され
る。そして、これら第1誤差信号生成手段8-1〜第k誤
差信号生成手段8 -kにより生成された誤差信号を上記適
応等化手段4へ供給することで、波長多重信号の一括等
化を実現するのである。
【0011】ここで、第1誤差信号生成手段8-1〜第k
誤差信号生成手段8-kの詳細な構成を図2に基づき説明
する。なお、第1誤差信号生成手段8-1〜第k誤差信号
生成手段8-kは、扱う光信号の波長に応じた特性が異な
るだけで基本機能は共通であるから、以下、誤差信号生
成手段8と共通化して説明する。
【0012】第1カプラ6-1〜第kカプラ6-kにより分
波されて誤差信号生成手段8に供給された受信信号は、
まず入力側の偏波ビームスプリッタ81で直交偏波に分
岐され、各々ミラー82,ミラー83により光路を変更
されて出力側の偏波ビームスプリッタ84へ導かれる。
このとき、一方の光路(図2においては、ミラー83を
配した光路)に1/2波長板85を挿入することで1/
2波長位相シフトさせ、偏波ビームスプリッタ84にお
いて干渉させ、モニタ信号#1およびモニタ信号#2を
得る。
【0013】ここで、偏波ビームスプリッタ84より出
力された一方のモニタ信号(例えば、モニタ信号#1)
で観測されるパワーが最大で、他方のモニタ信号(例え
ば、モニタ信号#2)で観測されるパワーが最小となる
のが最適動作条件であるから、これらのモニタ信号に基
づいて、適応等化手段4の動作を最適化するためのフィ
ードバック情報を得ることができる。すなわち、これら
モニタ信号#1,#2を受信した誤差信号生成部86に
よって、最適条件からのズレを示す誤差信号が生成さ
れ、この誤差信号が適応等化手段4へ供給されるのであ
る。
【0014】上記のような誤差信号を受けて波長多重信
号の適応等化を一括して行う適応等化手段4は、多段ラ
ティス型光回路を等化器として用いるもので、誤差信号
からマーカット法や最小降下法などのアルゴリズムに基
づき、誤差信号が小さくなるように等化器への制御信号
を生成し、等化器内の各位相シフタを変化させる。な
お、多段ラティス型光回路は、ある程度の段数(スパン
数)があれば、かなり広帯域の波長範囲にわたって任意
の波形成形が行えるものであるから、光ファイバ伝送シ
ステムに応じて公知既存のものを適宜に流用すれば良
い。
【0015】例えば、多項式型多段ラティス型光回路に
おける1段の前半部は後段の導波路の分岐比を変えるた
めのマッハツェンダー干渉計で、各分岐路の光位相を制
御することにより分岐比を制御するもので、1段の後半
部は一方の導波路に遅延を持たせた構成であり、遅延多
重器としての機能を有する。また、各導波路は位相シフ
タを有する。これを多段に接続して等化器を構成する多
段ラティス型光回路では、各誤差信号生成手段8よりの
誤差信号に基づき生成した制御信号により、各スパンに
おける分岐比を変える位相シフタと遅延多重光の位相シ
フタとを制御し、偏波モード分散等化を実現する。
【0016】また、有理関数型多段ラティス型光回路に
おける各段は、マッハツェンダー干渉計の一方の光路に
位相シフタを一方の光路に結合リング共振器を取り付け
たものである。これらを多段に接続することにより、光
信号の各周波数成分の強度と位相を制御することで任意
波形成形が行える。よって、有利関数型多段ラティス型
光回路を用いて適応等化手段を構成した場合でも、各誤
差信号生成手段8…により生成された誤差信号に基づい
て偏波モード分散等化を実現できるのである。
【0017】上述した偏波モード分散等化方法のシミュ
レーションをした数値計算結果を図3に示す。シミュレ
ーションに際しては、WDMチャネル当り40Gbit
/s、波長1550nmを中心に波長間隔200GHz
の9波長の波長多重信号を60km光ファイバ伝送した
後の光信号等化前後の状態を想定し、上記実施形態にお
ける誤差信号生成手段8の構成で誤差信号を検出し、適
応等化手段4は多項式型多段ラティス型光回路(9段)
を等化器として用い、各段後半部の光遅延多重器の遅延
量は2psとし、各移相シフタへの制御信号はマーカッ
ト法により作り出して等化器を操作した。図3(a1)
および図3(b1)に示すのは、偏波モード分散の影響
で劣化した信号波形で、適応等化手段による等化処理の
初期動作時における波形は、図3(a2)および図3
(b2)に示すように乱れるものの、等化処理を繰り返
す(140回のフィードバック制御を行う)と、図3
(a3)および図3(b3)に示すような適正な信号波
形に回復する。なお、図3(a1)〜(a3)は、波長
1550nmのWDMチャネルの等化をシミュレーショ
ンした場合で、図3(b1)〜(b3)は、波長155
1.6nmのWDMチャネルの等化をシミュレーション
した場合を示す。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1に係る偏
波モード分散等化方法によれば、波長多重された光信号
の全波長信号に対し、偏波モード分散の影響の適応等化
を一括で行うことができ、分波した波長信号毎に等化し
ていた従来の方法に比べて、装置点数を大幅に削減で
き、大容量波長多重伝送の品質を飛躍的に向上させ得る
ものである。しかも、適応等化に用いる誤差信号は、波
長毎に分波した受信信号の一部を取り出して偏波ビーム
スプリッタにより直交偏波に分波後、一方を1/2波長
位相シフトし再度合波する事により、光領域で直交偏波
成分間の引き算もしくは足し算を行って生成するものと
したので、従来方法のように全ての偏波状態を一括で強
度のみを検出する方法とは異なり、各偏波成分を高精
度、短時間で検出することが可能となり、偏波モード分
散の時間的変化にも追随可能な適応等化を実現できると
いう利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る偏波モード分散等化方法を具現化
する機能を有する光伝送システムの概略構成図である。
【図2】誤差信号生成手段の概略構成図である。
【図3】本発明方法による偏波モード分散等化の過程を
示す説明図である。
【図4】従来の偏波モード分散等化が可能な機能を有す
る光伝送システムの概略構成図である。
【符号の説明】
-1〜1-k 第1〜第k光送信器 2 波長合波器 3 光ファイバ伝送路 4 適応等化手段 5 波長分波器 6-1〜6-k 第1〜第kカプラ 7-1〜7-k 第1〜第k光受信器 8-1〜8-k 第1〜第k誤差信号生成手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小関 健 東京都小金井市貫井北町4−2−1 総務 省通信総合研究所内 Fターム(参考) 2H079 BA03 CA24 EA04 EA05 FA01 HA07 5K002 BA05 CA01 FA01 5K046 AA08 EE06 EE37 EF46

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 波長多重光信号が伝搬する光ファイバ伝
    送路の偏波モード分散により波形の乱れた信号の適応等
    化を行う偏波モード分散等化方法において、 光ファイバ伝送路を伝搬した光信号を、多段ラティス型
    光回路を用いた適応等化手段により一括適応等化した後
    に各波長の光信号に分波して受信し、この受信信号の一
    部を取り出して偏波ビームスプリッタにより直交偏波に
    分波後、一方を1/2波長位相シフトし再度合波する事
    により、光領域で直交偏波成分間の引き算もしくは足し
    算を行って誤差信号を生成し、各波長の受信信号より生
    成された各誤差信号を適応等化手段による適応等化に用
    いるようにしたことを特徴とする偏波モード分散等化方
    法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008503928A (ja) * 2004-06-17 2008-02-07 ビテッセ セミコンダクター コーポレイション 電力および面積面で効率良い適応等化処理
JP2011064657A (ja) * 2009-09-18 2011-03-31 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光回路

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Effective date: 20040113