JP2003188821A - 波長分割多重光信号の一括光再生方法および装置 - Google Patents
波長分割多重光信号の一括光再生方法および装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】波長多重光ネットワークにおいて、安価にかつ
簡易な構造に実現することができる波長分割多重光信号
の一括光再生方法および装置を提供する。 【解決手段】伝送された波長分割多重光信号の波形劣化
を改善するために、該波長分割多重光信号の各チャンネ
ル光信号の位相を揃え、該位相が揃えられた波長分割多
重光信号の各チャンネル光信号を、非線形光学効果を利
用した波長変換器により一括して波長変換し再生する構
成を有している。
簡易な構造に実現することができる波長分割多重光信号
の一括光再生方法および装置を提供する。 【解決手段】伝送された波長分割多重光信号の波形劣化
を改善するために、該波長分割多重光信号の各チャンネ
ル光信号の位相を揃え、該位相が揃えられた波長分割多
重光信号の各チャンネル光信号を、非線形光学効果を利
用した波長変換器により一括して波長変換し再生する構
成を有している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＷＤＭ伝送ネット
ワークの任意の場所において、低コスト，コンパクトな
光再生装置を実現する装置に関するものである。
ワークの任意の場所において、低コスト，コンパクトな
光再生装置を実現する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】長距離光伝送システムにおいては、光フ
ァイバの波長分散，偏波モード分散，非線形光学効果，
光増幅器のＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）
雑音の累積などの影響により、伝送距離の増加とともに
信号の波形劣化が発生し、Ｓ／Ｎが低下する。初期の世
代の光通信システムでは、中継器で一旦電気信号に変換
し電気回路で増幅してから再び光信号に戻していたた
め、中継器で電気的に信号の再生（波形整形）を行うこ
とが可能であった。しかし、中継器にエルビウムドーブ
ファイバアンプを用い、光信号のまま増幅を行う現在の
システムでは、中継器自体は再生機能を有していない。
しかしながら、今後伝送速度が４０Ｇ以上の時代になる
と波形劣化の影響が非常に深刻になるため、中継器での
光再生の必要性が増大することになると推定される。
ァイバの波長分散，偏波モード分散，非線形光学効果，
光増幅器のＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）
雑音の累積などの影響により、伝送距離の増加とともに
信号の波形劣化が発生し、Ｓ／Ｎが低下する。初期の世
代の光通信システムでは、中継器で一旦電気信号に変換
し電気回路で増幅してから再び光信号に戻していたた
め、中継器で電気的に信号の再生（波形整形）を行うこ
とが可能であった。しかし、中継器にエルビウムドーブ
ファイバアンプを用い、光信号のまま増幅を行う現在の
システムでは、中継器自体は再生機能を有していない。
しかしながら、今後伝送速度が４０Ｇ以上の時代になる
と波形劣化の影響が非常に深刻になるため、中継器での
光再生の必要性が増大することになると推定される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】これまで光再生装置と
して利用可能であると判断されているものの例として
は、電気吸収型変調器の光変調や半導体アンプのクロス
フェイズモジュレーション（ＸＰＭ）による波長変換を
用いたものなどがある。これらの装置は主に、原信号
光から抽出されたクロックにより変調された光でプロー
ブ光をゲートすることによるパルス波形の整形、原信
号光に対するプローブ光の非線形な反応によるノイズの
低減効果を利用している。このような従来の光再生装置
においては、入力光信号は１つに限定されるため、ＷＤ
Ｍ信号に含まれるすべての波長に対して波長変換を行う
ためには、図８に構成例を示すように、各波長λ1 ，λ
2 ，λ 3 ，λ4 ，…λn の光信号を含むＷＤＭ（Wavele
ngth Division Multiplex ：波長分割多重）光信号をＡ
ＷＧのような分波素子を用いるＷＤＭ信号分波装置２１
により、各チャンネルに分波し、各チャンネル毎に独立
に光再生素子あるいは光再生装置２２−１，２２−２，
…２２−ｎに入力して各波長λ1 ' ，λ2 ' ，λ 3 ' ，
λ4 ' ，…λn ' に変換した後、再びＥＤＭ信号合波装
置２３により合波する必要があった。
して利用可能であると判断されているものの例として
は、電気吸収型変調器の光変調や半導体アンプのクロス
フェイズモジュレーション（ＸＰＭ）による波長変換を
用いたものなどがある。これらの装置は主に、原信号
光から抽出されたクロックにより変調された光でプロー
ブ光をゲートすることによるパルス波形の整形、原信
号光に対するプローブ光の非線形な反応によるノイズの
低減効果を利用している。このような従来の光再生装置
においては、入力光信号は１つに限定されるため、ＷＤ
Ｍ信号に含まれるすべての波長に対して波長変換を行う
ためには、図８に構成例を示すように、各波長λ1 ，λ
2 ，λ 3 ，λ4 ，…λn の光信号を含むＷＤＭ（Wavele
ngth Division Multiplex ：波長分割多重）光信号をＡ
ＷＧのような分波素子を用いるＷＤＭ信号分波装置２１
により、各チャンネルに分波し、各チャンネル毎に独立
に光再生素子あるいは光再生装置２２−１，２２−２，
…２２−ｎに入力して各波長λ1 ' ，λ2 ' ，λ 3 ' ，
λ4 ' ，…λn ' に変換した後、再びＥＤＭ信号合波装
置２３により合波する必要があった。
【０００４】しかしながら、従来のこの装置では各波長
毎に光再生装置が必要となるため、現在用いられている
ような多波長ＷＤＭ伝送システムにおいては多数の光再
生装置が必要となる結果、装置が極めて大型かつ高価に
なる。また、光再生装置への入出力に合分波器が必要で
あるため装置がさらに高価となり、さらに合分波波長の
安定化が必要で、システムがますます複雑になるという
問題点があった。
毎に光再生装置が必要となるため、現在用いられている
ような多波長ＷＤＭ伝送システムにおいては多数の光再
生装置が必要となる結果、装置が極めて大型かつ高価に
なる。また、光再生装置への入出力に合分波器が必要で
あるため装置がさらに高価となり、さらに合分波波長の
安定化が必要で、システムがますます複雑になるという
問題点があった。
【０００５】本発明の目的は、前記の従来技術の問題点
を解決して、波長多重光ネットワークにおいて、安価に
かつ簡易な構造に実現することができる波長分割多重光
信号の一括光再生方法および装置を提供することにあ
る。
を解決して、波長多重光ネットワークにおいて、安価に
かつ簡易な構造に実現することができる波長分割多重光
信号の一括光再生方法および装置を提供することにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明による波長分割多重光信号の一括光再生方法
は、伝送された波長分割多重光信号の波形劣化を改善す
るために、該波長分割多重光信号の各チャンネル光信号
の位相を揃える位相調整ステップと、該位相が揃えられ
た波長分割多重光信号の各チャンネル光信号を、非線形
光学効果を利用した波長変換器により一括して波長変換
し再生する一括再生ステップと、を備えた構成を有して
いる。
に、本発明による波長分割多重光信号の一括光再生方法
は、伝送された波長分割多重光信号の波形劣化を改善す
るために、該波長分割多重光信号の各チャンネル光信号
の位相を揃える位相調整ステップと、該位相が揃えられ
た波長分割多重光信号の各チャンネル光信号を、非線形
光学効果を利用した波長変換器により一括して波長変換
し再生する一括再生ステップと、を備えた構成を有して
いる。
【０００７】ここで前記波長分割多重光信号の各チャン
ネル光信号の位相を揃える位相調整ステップは、該波長
分割多重光信号の送信時に該波長分割多重光信号の各チ
ャンネル光信号の位相が揃えられて送信され、さらに、
各チャンネル光信号の位相が揃えられて送信された該波
長分割多重光信号が、光波長分散特性の異なる複数の光
ファイバを順次連結した光ファイバにより伝送されるこ
とにより行われるように構成することができる。
ネル光信号の位相を揃える位相調整ステップは、該波長
分割多重光信号の送信時に該波長分割多重光信号の各チ
ャンネル光信号の位相が揃えられて送信され、さらに、
各チャンネル光信号の位相が揃えられて送信された該波
長分割多重光信号が、光波長分散特性の異なる複数の光
ファイバを順次連結した光ファイバにより伝送されるこ
とにより行われるように構成することができる。
【０００８】前記光波長分散特性の異なる複数の光ファ
イバは、各光ファイバの単位長当たりの波長分散値と該
光ファイバの長さとの積の和が実質上零であり、かつ各
光ファイバの単位長当たりの分散スロープ値と該光ファ
イバの長さとの積の和が実質上零であるように選択する
ことができる。さらに、各光ファイバの単位長当たりの
分散スロープの波長に対する傾きと該光ファイバの長さ
との積の和が実質上零であるように選択することができ
る。
イバは、各光ファイバの単位長当たりの波長分散値と該
光ファイバの長さとの積の和が実質上零であり、かつ各
光ファイバの単位長当たりの分散スロープ値と該光ファ
イバの長さとの積の和が実質上零であるように選択する
ことができる。さらに、各光ファイバの単位長当たりの
分散スロープの波長に対する傾きと該光ファイバの長さ
との積の和が実質上零であるように選択することができ
る。
【０００９】また、前記波長分割多重光信号の各チャン
ネル光信号の位相を揃える位相調整ステップは、該波長
分割多重光信号の各チャンネル光信号の位相が、個別の
位相調整器により位相調整することにより行われるよう
に構成することができる。
ネル光信号の位相を揃える位相調整ステップは、該波長
分割多重光信号の各チャンネル光信号の位相が、個別の
位相調整器により位相調整することにより行われるよう
に構成することができる。
【００１０】さらに、本発明による波長分割多重光信号
の一括光再生装置は、伝送された波長分割多重光信号の
波形劣化を改善するために、該波長分割多重光信号の伝
送路に結合されて、前記伝送された波長分割多重光信号
のクロックを抽出してクロックパルスを発生するクロッ
ク抽出回路と、該波長分割多重光信号の伝送路に結合さ
れて、該波長分割多重光信号に対して非線形光学効果を
利用した波長変換を行う光波長変換器と、該光波長変換
器の励起光を発生する励起光源と、前記クロック抽出回
路からの前記クロックパルスにより該励起光源の前記励
起光を制御することにより該光波長変換器を励起する光
励起パルス列を発生させて、該光励起パルス列により該
光波長変換器を励起させる励起光源駆動回路と、を備え
て、該光励起パルス列の各光励起パルスにより該光波長
変換器が励起されたときだけ、前記波長分割多重光信号
の各チャンネル光信号の波長変換と再生が該光波長変換
器により一括して行われて、該波長分割多重光信号の波
形劣化が改善されるように構成されている。
の一括光再生装置は、伝送された波長分割多重光信号の
波形劣化を改善するために、該波長分割多重光信号の伝
送路に結合されて、前記伝送された波長分割多重光信号
のクロックを抽出してクロックパルスを発生するクロッ
ク抽出回路と、該波長分割多重光信号の伝送路に結合さ
れて、該波長分割多重光信号に対して非線形光学効果を
利用した波長変換を行う光波長変換器と、該光波長変換
器の励起光を発生する励起光源と、前記クロック抽出回
路からの前記クロックパルスにより該励起光源の前記励
起光を制御することにより該光波長変換器を励起する光
励起パルス列を発生させて、該光励起パルス列により該
光波長変換器を励起させる励起光源駆動回路と、を備え
て、該光励起パルス列の各光励起パルスにより該光波長
変換器が励起されたときだけ、前記波長分割多重光信号
の各チャンネル光信号の波長変換と再生が該光波長変換
器により一括して行われて、該波長分割多重光信号の波
形劣化が改善されるように構成されている。
【００１１】該波長分割多重光信号の各チャンネル光信
号の位相が揃うように、該波長分割多重光信号の各チャ
ンネル光信号の位相を個別に位相調整する複数の位相調
整器を、さらに、備えることができる。
号の位相が揃うように、該波長分割多重光信号の各チャ
ンネル光信号の位相を個別に位相調整する複数の位相調
整器を、さらに、備えることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を詳
細に説明する。本発明は、例えば２次または３次の、非
線形光学効果を用いた一括波長変換を用いたことに特徴
がある。図１に、このような非線形光学効果を用いた波
長変換の概念図を示す。ここで、１は非線形光学効果を
有する波長変換素子、２は波長変換素子１を励起するた
めの励起光源回路である。
細に説明する。本発明は、例えば２次または３次の、非
線形光学効果を用いた一括波長変換を用いたことに特徴
がある。図１に、このような非線形光学効果を用いた波
長変換の概念図を示す。ここで、１は非線形光学効果を
有する波長変換素子、２は波長変換素子１を励起するた
めの励起光源回路である。
【００１３】非線形光学効果の大きい材料に、ある条件
下で信号光と励起光を同時に入射させると、例えば２次
の非線形光学効果を用いた差周波発生による波長変換の
場合、励起光と信号光の振動数の差に相当する変換光が
新たに発生する。この効果は複数の入力信号に対しても
互いに干渉することなく独立に起こるので、波長変換素
子１台ですべてのチャンネルの波長変換が行われる。こ
の差周波発生を起こさせる素子としては、ＬｉＮｂＯ3
（リウチムナイオベート）等の誘電体材料や、ＡｌＧａ
Ａｓ（アルミニウム・ガリウム・ヒ素）系半導体材料を
用いた導波路に擬似位相整合を起こさせるべく、非線形
定数の周期構造を施すことにより、実現可能であること
が知られている。同様の機能は、同じく２次の非線形効
果を利用した和周波発生や、３次の非線形効果である４
光波混合等を用いた波長変換でも実現することができ
る。
下で信号光と励起光を同時に入射させると、例えば２次
の非線形光学効果を用いた差周波発生による波長変換の
場合、励起光と信号光の振動数の差に相当する変換光が
新たに発生する。この効果は複数の入力信号に対しても
互いに干渉することなく独立に起こるので、波長変換素
子１台ですべてのチャンネルの波長変換が行われる。こ
の差周波発生を起こさせる素子としては、ＬｉＮｂＯ3
（リウチムナイオベート）等の誘電体材料や、ＡｌＧａ
Ａｓ（アルミニウム・ガリウム・ヒ素）系半導体材料を
用いた導波路に擬似位相整合を起こさせるべく、非線形
定数の周期構造を施すことにより、実現可能であること
が知られている。同様の機能は、同じく２次の非線形効
果を利用した和周波発生や、３次の非線形効果である４
光波混合等を用いた波長変換でも実現することができ
る。
【００１４】次に、この一括波長変換素子１を利用して
信号の再生機能を持たせる方法及び構成について述べ
る。図２に、この一括波長変換素子１を用いた光再生装
置の構成図を示す。ここで、励起光源回路２は励起光を
発生する励起光源２−１と、その励起光を変調する変換
器２−２よりなる。３は入力信号光のクロックを抽出す
るクロック抽出回路、４は抽出されたクロックにより変
調器２−２を駆動する励起光源駆動回路である。ＷＤＭ
入力信号の一部をカプラ５により取り出し、この取り出
した信号のクロックをクロック抽出回路３により抽出す
る。このクロック信号を励起光源２を励起する励起光源
駆動回路４に入力すると、励起光源２−１からの光出力
がクロックに同期して変調器２−１で変調され励起光パ
ルスが得られる。一括波長変換素子１では、この励起光
パルスに同期してこのＷＤＭ入力信号λ1 ，λ2 ，
λ3 ，λ4 ，…λn の波長変換が行われ、これにより再
生された再生光λ1 ' ，λ2 ' ，λ3 ' ，λ4 ' ，…λ
n ' が得られる。この波長変換は励起光が入力されたと
きだけ起こり、変換光の強度は励起光の強度に比例する
ため、励起光により信号光がゲートされる結果、劣化し
た信号の波形を一括して整形、すなわち信号の再生が行
えるわけである。
信号の再生機能を持たせる方法及び構成について述べ
る。図２に、この一括波長変換素子１を用いた光再生装
置の構成図を示す。ここで、励起光源回路２は励起光を
発生する励起光源２−１と、その励起光を変調する変換
器２−２よりなる。３は入力信号光のクロックを抽出す
るクロック抽出回路、４は抽出されたクロックにより変
調器２−２を駆動する励起光源駆動回路である。ＷＤＭ
入力信号の一部をカプラ５により取り出し、この取り出
した信号のクロックをクロック抽出回路３により抽出す
る。このクロック信号を励起光源２を励起する励起光源
駆動回路４に入力すると、励起光源２−１からの光出力
がクロックに同期して変調器２−１で変調され励起光パ
ルスが得られる。一括波長変換素子１では、この励起光
パルスに同期してこのＷＤＭ入力信号λ1 ，λ2 ，
λ3 ，λ4 ，…λn の波長変換が行われ、これにより再
生された再生光λ1 ' ，λ2 ' ，λ3 ' ，λ4 ' ，…λ
n ' が得られる。この波長変換は励起光が入力されたと
きだけ起こり、変換光の強度は励起光の強度に比例する
ため、励起光により信号光がゲートされる結果、劣化し
た信号の波形を一括して整形、すなわち信号の再生が行
えるわけである。
【００１５】このためには、この一括波長変換素子１へ
の入射時に各チャンネルの位相が揃っていて同じクロッ
クで変調をかけられることが条件となる。一般にＷＤＭ
システムでは波長がチャンネル毎に異なるため、伝送フ
ァイバの波長分散により、各チャンネルの位相はずれて
いる。よって、この位相差をなくする調整が必要とな
る。
の入射時に各チャンネルの位相が揃っていて同じクロッ
クで変調をかけられることが条件となる。一般にＷＤＭ
システムでは波長がチャンネル毎に異なるため、伝送フ
ァイバの波長分散により、各チャンネルの位相はずれて
いる。よって、この位相差をなくする調整が必要とな
る。
【００１６】この位相差の調整方法を次に述べる。各チ
ャンネルの位相がずれる原因は、伝送ファイバに波長分
散（屈折率の波長依存性）があり、信号の伝搬速度がチ
ャンネル毎に異なることにある。従って、中継器等この
装置を用いる位置において位相差を揃えることは、その
位置までの伝送ファイバに波長分散値の符号が異なるも
のを組み合わせ、累積分散を打ち消すことで実現するこ
とができる。
ャンネルの位相がずれる原因は、伝送ファイバに波長分
散（屈折率の波長依存性）があり、信号の伝搬速度がチ
ャンネル毎に異なることにある。従って、中継器等この
装置を用いる位置において位相差を揃えることは、その
位置までの伝送ファイバに波長分散値の符号が異なるも
のを組み合わせ、累積分散を打ち消すことで実現するこ
とができる。
【００１７】すなわち、図３に示すように、分散値の異
なる３つの光ファイバ（光ファイバ１１−１，光ファイ
バ１１−２，光ファイバ１１−３）を１組として接続
し、ある波長λ0 における各光ファイバの波長分散値を
それぞれｄ1 ，ｄ2 ，ｄ3 （それぞれps／nm／Km）、各
光ファイバの長さをそれぞれＬ1 ，Ｌ2 ，Ｌ3 （それぞ
れKm）とすると、今、
なる３つの光ファイバ（光ファイバ１１−１，光ファイ
バ１１−２，光ファイバ１１−３）を１組として接続
し、ある波長λ0 における各光ファイバの波長分散値を
それぞれｄ1 ，ｄ2 ，ｄ3 （それぞれps／nm／Km）、各
光ファイバの長さをそれぞれＬ1 ，Ｌ2 ，Ｌ3 （それぞ
れKm）とすると、今、
【００１８】
【数１】
【００１９】が成り立っているとすると、波長λ0 にお
いてファイバ３の終端では累積分散が０となる。もしフ
ァイバの波長分散値ｄ1 ，ｄ2 ，ｄ3 が波長によらず一
定であれば、式（１）はすべての波長において成り立つ
ので、式（１）がすべての波長において位相が揃う条件
となる。
いてファイバ３の終端では累積分散が０となる。もしフ
ァイバの波長分散値ｄ1 ，ｄ2 ，ｄ3 が波長によらず一
定であれば、式（１）はすべての波長において成り立つ
ので、式（１）がすべての波長において位相が揃う条件
となる。
【００２０】しかしながら、実際には分散スロープ（分
散値の波長に対する傾き）が存在するため、各光ファイ
バの分散スロープをｓ1 ，ｓ2 ，ｓ3 （それぞれps／nm
3 ／km）とすると、この分散スロープの効果を加味し、
任意の波長λにおいて
散値の波長に対する傾き）が存在するため、各光ファイ
バの分散スロープをｓ1 ，ｓ2 ，ｓ3 （それぞれps／nm
3 ／km）とすると、この分散スロープの効果を加味し、
任意の波長λにおいて
【００２１】
【数２】
が成り立つ必要がある。
【００２２】式（２）を変形すると
【数３】
となるので、任意の波長で式（２）が成り立つための条
件は
件は
【数４】
であることが分かる。
【００２３】さらに、分散スロープにも波長に対する傾
きが存在し、基準の波長λ0 からのずれが大きい場合に
は、この項も無視できなくなる場合があり得る。この分
散スロープの波長に対する傾きをｂ1 ，ｂ2 ，ｂ3 （そ
れぞれps／nm3 ／km）とおくと、式（２）は
きが存在し、基準の波長λ0 からのずれが大きい場合に
は、この項も無視できなくなる場合があり得る。この分
散スロープの波長に対する傾きをｂ1 ，ｂ2 ，ｂ3 （そ
れぞれps／nm3 ／km）とおくと、式（２）は
【数５】
となる。
【００２４】式（５）を変形すると
【数６】
となる。
【００２５】式（６）が任意の波長で成り立つためには
【数７】
であることが必要である。従って、式（１），式
（４），式（７）が任意の波長において位相を揃えるこ
とのできる条件である。
（４），式（７）が任意の波長において位相を揃えるこ
とのできる条件である。
【００２６】ここで、（１），（４），（７）の各条件
式の各左辺を完全に０にすることは現実的には困難であ
る。式（１），式（４），式（７）における各左辺の０
からの誤差は、各チャンネルの位相のズレにつながる。
本発明における一括光再生において、どれくらいの位相
の各位相の「ずれ」が許容されるかを次に示す。図４は
励起光と信号光の「ずれ」の様子をガウシアンパルスで
表したものである。波長変換後の信号レベルは励起光と
信号光の重なり積分で表される。このようにして求めた
信号レベルの低下（損失）の位相ずれ依存性を、位相が
完全に合っている場合を０として求めたのが図５であ
る。位相のずれは、装置の出力パワー低下（装置の挿入
損失）の原因となる。この損失は１台あたり１０dB程度
の範囲内であれば光増幅器の補償が可能である。この装
置で用いる波長変換素子の挿入損失が通常６〜７dB程度
であり、クロック抽出等光部品の挿入損失を２dB程度見
込むと、この位相ずれによる装置１台あたりの許容損失
は１〜２dB程度となる。このことから、図５から換算し
て４〜５．５ps程度の位相のずれが許容できることが分
かる。従って、この条件が満たされる範囲で式（１），
式（４），式（７）式の各左辺が０に近ければよいこと
になる。
式の各左辺を完全に０にすることは現実的には困難であ
る。式（１），式（４），式（７）における各左辺の０
からの誤差は、各チャンネルの位相のズレにつながる。
本発明における一括光再生において、どれくらいの位相
の各位相の「ずれ」が許容されるかを次に示す。図４は
励起光と信号光の「ずれ」の様子をガウシアンパルスで
表したものである。波長変換後の信号レベルは励起光と
信号光の重なり積分で表される。このようにして求めた
信号レベルの低下（損失）の位相ずれ依存性を、位相が
完全に合っている場合を０として求めたのが図５であ
る。位相のずれは、装置の出力パワー低下（装置の挿入
損失）の原因となる。この損失は１台あたり１０dB程度
の範囲内であれば光増幅器の補償が可能である。この装
置で用いる波長変換素子の挿入損失が通常６〜７dB程度
であり、クロック抽出等光部品の挿入損失を２dB程度見
込むと、この位相ずれによる装置１台あたりの許容損失
は１〜２dB程度となる。このことから、図５から換算し
て４〜５．５ps程度の位相のずれが許容できることが分
かる。従って、この条件が満たされる範囲で式（１），
式（４），式（７）式の各左辺が０に近ければよいこと
になる。
【００２７】なお、上記は一般的な場合として３種類の
ファイバで調整する場合について説明したが、ｄ1 ＝−
ｄ2 ，ｓ1 ＝−ｓ2 ，ｂ1 ＝ｂ2 の条件が満足される場
合には、２種類のファイバのみで位相調整が可能であ
る。
ファイバで調整する場合について説明したが、ｄ1 ＝−
ｄ2 ，ｓ1 ＝−ｓ2 ，ｂ1 ＝ｂ2 の条件が満足される場
合には、２種類のファイバのみで位相調整が可能であ
る。
【００２８】本光再生装置では装置の通過前と通過後で
は同じチャンネルでも波長が異なるが、この波長変換は
すべて同じ伝送帯域内で行われるため、この波長の変化
が、装置を通過した後、後続の光再生装置までの同様の
位相調整過程に影響を及ぼすことはない。しかしなが
ら、もし波長の変化が問題になるような場合には、波長
変換素子をもう１段追加することで元の波長に戻すこと
が可能である。この場合、追加した波長変換素子により
損失が増加するため位相ずれの許容範囲が減少するが、
この減少は波長変換素子として特に挿入損失の少ないも
のを用い、またその後の光増幅器として特に利得の高い
ものを用いることで、実用可能な範囲におさめることが
できる。
は同じチャンネルでも波長が異なるが、この波長変換は
すべて同じ伝送帯域内で行われるため、この波長の変化
が、装置を通過した後、後続の光再生装置までの同様の
位相調整過程に影響を及ぼすことはない。しかしなが
ら、もし波長の変化が問題になるような場合には、波長
変換素子をもう１段追加することで元の波長に戻すこと
が可能である。この場合、追加した波長変換素子により
損失が増加するため位相ずれの許容範囲が減少するが、
この減少は波長変換素子として特に挿入損失の少ないも
のを用い、またその後の光増幅器として特に利得の高い
ものを用いることで、実用可能な範囲におさめることが
できる。
【００２９】なお、このような光再生装置はすべての中
継器におく必要はなく、数台〜１０台程度の中継器に１
個の割合で設置すれば十分であるので、上記のファイバ
の組合せ長（Ｌ1 ＋Ｌ2 ＋Ｌ3 ）又はその整数倍は５０
０〜１０００Km程度の距離となる。
継器におく必要はなく、数台〜１０台程度の中継器に１
個の割合で設置すれば十分であるので、上記のファイバ
の組合せ長（Ｌ1 ＋Ｌ2 ＋Ｌ3 ）又はその整数倍は５０
０〜１０００Km程度の距離となる。
【００３０】また、上記の方法では送信機において各チ
ャンネルの位相を揃えて送信するという制約がある他、
伝送路ファイバとの組合せにより位相を調整するため、
装置を用いる場所が限定される。従って、任意の場所で
この光再生装置を用いるためには図６に示すような位相
調整回路６を用いる。これはＷＤＭ信号をＡＷＧ（Arra
yed Waveguide Grating ）によるＷＤＭ信号分波器７で
各チャンネルに分け、それぞれの位相差をクロック抽出
回路３で検出して位相調整回路６で調整し、再びＷＤＭ
信号合波器８で合波して一括波長変換素子１に入射させ
るものである。ここで用いる位相調整は１周期内で位相
が揃えばよいので、４０Gbbps の場合最大で２５psの位
相調整が行えればよい。
ャンネルの位相を揃えて送信するという制約がある他、
伝送路ファイバとの組合せにより位相を調整するため、
装置を用いる場所が限定される。従って、任意の場所で
この光再生装置を用いるためには図６に示すような位相
調整回路６を用いる。これはＷＤＭ信号をＡＷＧ（Arra
yed Waveguide Grating ）によるＷＤＭ信号分波器７で
各チャンネルに分け、それぞれの位相差をクロック抽出
回路３で検出して位相調整回路６で調整し、再びＷＤＭ
信号合波器８で合波して一括波長変換素子１に入射させ
るものである。ここで用いる位相調整は１周期内で位相
が揃えばよいので、４０Gbbps の場合最大で２５psの位
相調整が行えればよい。
【００３１】これには、例えば屈折率の温度依存性を利
用して、各チャンネルの信号が伝搬する導波路の温度又
は応力のコントロールを行うことで実現することができ
る。例えば、屈折率変化が１％であるとすると、上記遅
延時間（Δτ）＝２５psの位相差を調整するためには、
導波路長Ｌは
用して、各チャンネルの信号が伝搬する導波路の温度又
は応力のコントロールを行うことで実現することができ
る。例えば、屈折率変化が１％であるとすると、上記遅
延時間（Δτ）＝２５psの位相差を調整するためには、
導波路長Ｌは
【数８】
で約７５cmの長さがあればよい。ここに、Ｖｇ（＝３×
１０-8 m/sec）は群遅延速度である。
１０-8 m/sec）は群遅延速度である。
【００３２】ここで用いる導波路は偏光に依存しないよ
うにパラメータを選ぶことは言うまでもない。この方法
の場合、分波装置および合波装置が必要となるが、波長
変換素子は１個で済むため従来方式に比べれば遙に構造
簡易となる。また、上記のように伝送ファイバを組み合
わせる方法に比べて、送信機の各チャンネルの位相には
制約がなくなるというメリットもある。また、ネットワ
ークで用いる場合には、ノードで付加される新たな信号
の位相が不特定であるため、このように１波ずつ位相調
整を行うことになる。
うにパラメータを選ぶことは言うまでもない。この方法
の場合、分波装置および合波装置が必要となるが、波長
変換素子は１個で済むため従来方式に比べれば遙に構造
簡易となる。また、上記のように伝送ファイバを組み合
わせる方法に比べて、送信機の各チャンネルの位相には
制約がなくなるというメリットもある。また、ネットワ
ークで用いる場合には、ノードで付加される新たな信号
の位相が不特定であるため、このように１波ずつ位相調
整を行うことになる。
【００３３】本装置で用いる一括波長変換素子において
は変換後も各チャンネルの位相関係はそのまま保たれる
ため、この装置を繰り返し用いることにより波形劣化の
影響を抑制し長距離の伝送を行うことが可能となる。
は変換後も各チャンネルの位相関係はそのまま保たれる
ため、この装置を繰り返し用いることにより波形劣化の
影響を抑制し長距離の伝送を行うことが可能となる。
【００３４】なお、本発明において励起光源の故障が発
生する可能性があることを想定して、図７（ａ）に示す
ように予備を含めて複数の励起光源２−１−１，２−１
−２，２−１−３を配置しておき、各モニタ２−３−
１，２−３−２，２−３−３により故障が発生したこと
を検知した場合には、光スイッチ制御回路２−４と光ス
イッチ２−５により直ちに予備光源に切り替えるか、あ
るいは図７（ｂ）に示すように常に複数個の光源２−１
−１，２−１−２，２−１−３からの光を合波器２−６
により合波し、モニタ２−７により検知される故障状態
に応じてパワーを制御する光パワー制御回路２−８と光
パワー制御器２−９を設ける等の冗長構成をとることが
望ましい。
生する可能性があることを想定して、図７（ａ）に示す
ように予備を含めて複数の励起光源２−１−１，２−１
−２，２−１−３を配置しておき、各モニタ２−３−
１，２−３−２，２−３−３により故障が発生したこと
を検知した場合には、光スイッチ制御回路２−４と光ス
イッチ２−５により直ちに予備光源に切り替えるか、あ
るいは図７（ｂ）に示すように常に複数個の光源２−１
−１，２−１−２，２−１−３からの光を合波器２−６
により合波し、モニタ２−７により検知される故障状態
に応じてパワーを制御する光パワー制御回路２−８と光
パワー制御器２−９を設ける等の冗長構成をとることが
望ましい。
【００３５】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明は、
波長分割多重光信号に対して、従来のものに比べて非常
にシンプルで低コストな一括光再生方法及び装置を提供
するもので、陸上および海底の光ファイバ伝送系を問わ
ず、波形劣化の影響が深刻になる４０Ｇbps 以上の広帯
域ＷＤＭ光伝送システムにおいて、極めて有効である。
波長分割多重光信号に対して、従来のものに比べて非常
にシンプルで低コストな一括光再生方法及び装置を提供
するもので、陸上および海底の光ファイバ伝送系を問わ
ず、波形劣化の影響が深刻になる４０Ｇbps 以上の広帯
域ＷＤＭ光伝送システムにおいて、極めて有効である。
【図１】本発明装置による波長一括変換器の概念を説明
するためのブロック図である。
するためのブロック図である。
【図２】本発明装置による波長一括光再生装置の構成例
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図３】本発明装置で用いられる位相調整手段の一例を
説明するための図である。
説明するための図である。
【図４】本発明の実施の際における位相ずれの影響を説
明するための特性図である。
明するための特性図である。
【図５】本発明の実施の際における位相ずれの影響を説
明するための特性図である。
明するための特性図である。
【図６】本装置で用いられる位相調整回路の例を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図７】本発明に用いられる励起光源の例を示すブロッ
ク図（ａ）（ｂ）である。
ク図（ａ）（ｂ）である。
【図８】ＷＤＭシステムにおける従来の光再生装置の構
成図である。
成図である。
１ 一括波長変換素子
２ 励起光源回路
２−１，２−１−１，２−１−２，２−１−３ 励起光
源 ２−２ 変調器 ２−３−１，２−３−２，２−３−３ モニタ ２−４ 光スイッチ制御回路 ２−５ 光スイッチ ２−６ 合波器 ２−７ モニタ ２−８ 光パワー制御回路 ２−９ 光パワー制御器 ３ クロック抽出回路 ４ 励起光源駆動回路 ５ カプラ ６ 位相調整回路 ７ ＷＤＷ信号分波器 ８ ＷＤＷ信号合波器 １１−１，１１−２，１１−３ 光ファイバ ２１ ＷＤＭ信号分波装置 ２２−１，２２−２，２２−３，２２−４，…２２−ｎ
光再生装置 ２３ ＷＤＭ信号合波装置
源 ２−２ 変調器 ２−３−１，２−３−２，２−３−３ モニタ ２−４ 光スイッチ制御回路 ２−５ 光スイッチ ２−６ 合波器 ２−７ モニタ ２−８ 光パワー制御回路 ２−９ 光パワー制御器 ３ クロック抽出回路 ４ 励起光源駆動回路 ５ カプラ ６ 位相調整回路 ７ ＷＤＷ信号分波器 ８ ＷＤＷ信号合波器 １１−１，１１−２，１１−３ 光ファイバ ２１ ＷＤＭ信号分波装置 ２２−１，２２−２，２２−３，２２−４，…２２−ｎ
光再生装置 ２３ ＷＤＭ信号合波装置
Claims (7)
- 【請求項１】 伝送された波長分割多重光信号の波形劣
化を改善するために、 該波長分割多重光信号の各チャンネル光信号の位相を揃
える位相調整ステップと、 該位相が揃えられた波長分割多重光信号の各チャンネル
光信号を、非線形光学効果を利用した波長変換器により
一括して波長変換し再生する一括再生ステップと、 を備えた波長分割多重光信号の一括光再生方法。 - 【請求項２】 前記波長分割多重光信号の各チャンネル
光信号の位相を揃える位相調整ステップは、 該波長分割多重光信号の送信時に該波長分割多重光信号
の各チャンネル光信号の位相が揃えられて送信され、さ
らに、 各チャンネル光信号の位相が揃えられて送信された該波
長分割多重光信号が、光波長分散特性の異なる複数の光
ファイバを順次連結した光ファイバにより伝送されるこ
とにより行われることを特徴とする請求項１に記載の波
長分割多重光信号の一括光再生方法。 - 【請求項３】 前記光波長分散特性の異なる複数の光フ
ァイバは、各光ファイバの単位長当たりの波長分散値と
該光ファイバの長さとの積の和が実質上零であり、かつ
各光ファイバの単位長当たりの分散スロープ値と該光フ
ァイバの長さとの積の和が実質上零であるように選択さ
れていることを特徴とする請求項２に記載の波長分割多
重光信号の一括光再生方法。 - 【請求項４】 さらに、各光ファイバの単位長当たりの
分散スロープの波長に対する傾きと該光ファイバの長さ
との積の和が実質上零であるように選択されていること
を特徴とする請求項３に記載の波長分割多重光信号の一
括光再生方法。 - 【請求項５】 前記波長分割多重光信号の各チャンネル
光信号の位相を揃える位相調整ステップは、 該波長分割多重光信号の各チャンネル光信号の位相が、
個別の位相調整器により位相調整することにより行われ
ることを特徴とする請求項１に記載の波長分割多重光信
号の一括光再生方法。 - 【請求項６】 伝送された波長分割多重光信号の波形劣
化を改善するために、 該波長分割多重光信号の伝送路に結合されて、前記伝送
された波長分割多重光信号のクロックを抽出してクロッ
クパルスを発生するクロック抽出回路と、 該波長分割多重光信号の伝送路に結合されて、該波長分
割多重光信号に対して非線形光学効果を利用した波長変
換を行う光波長変換器と、 該光波長変換器の励起光を発生する励起光源と、 前記クロック抽出回路からの前記クロックパルスにより
該励起光源の前記励起光を制御することにより該光波長
変換器を励起する光励起パルス列を発生させて、該光励
起パルス列により該光波長変換器を励起させる励起光源
駆動回路と、 を備えて、 該光励起パルス列の各光励起パルスにより該光波長変換
器が励起されたときだけ、前記波長分割多重光信号の各
チャンネル光信号の波長変換と再生が該光波長変換器に
より一括して行われて、該波長分割多重光信号の波形劣
化が改善されるように構成された波長分割多重光信号の
一括光再生装置。 - 【請求項７】 該波長分割多重光信号の各チャンネル光
信号の位相が揃うように、該波長分割多重光信号の各チ
ャンネル光信号の位相を個別に位相調整する複数の位相
調整器が、さらに、備えられていることを特徴とする請
求項６に記載の波長分割多重光信号の一括光再生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001383985A JP2003188821A (ja) | 2001-12-18 | 2001-12-18 | 波長分割多重光信号の一括光再生方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001383985A JP2003188821A (ja) | 2001-12-18 | 2001-12-18 | 波長分割多重光信号の一括光再生方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003188821A true JP2003188821A (ja) | 2003-07-04 |
Family
ID=27593831
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001383985A Pending JP2003188821A (ja) | 2001-12-18 | 2001-12-18 | 波長分割多重光信号の一括光再生方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003188821A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1705819A2 (en) * | 2005-03-23 | 2006-09-27 | Fujitsu Limited | Wavelength division multiplexing transmission apparatus using a multiple wavelength light source |
| EP1708397A3 (en) * | 2005-03-28 | 2009-12-16 | Fujitsu Limited | Wavelength division multiplexing transmission device |
| JP2010212851A (ja) * | 2009-03-09 | 2010-09-24 | Softbank Telecom Corp | 全光再生増幅装置 |
-
2001
- 2001-12-18 JP JP2001383985A patent/JP2003188821A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1705819A2 (en) * | 2005-03-23 | 2006-09-27 | Fujitsu Limited | Wavelength division multiplexing transmission apparatus using a multiple wavelength light source |
| US7623787B2 (en) | 2005-03-23 | 2009-11-24 | Fujitsu Limited | Wavelength division multiplexing transmission apparatus using a multiple wavelength light source |
| EP1705819A3 (en) * | 2005-03-23 | 2009-12-16 | Fujitsu Limited | Wavelength division multiplexing transmission apparatus using a multiple wavelength light source |
| EP1708397A3 (en) * | 2005-03-28 | 2009-12-16 | Fujitsu Limited | Wavelength division multiplexing transmission device |
| US7725040B2 (en) | 2005-03-28 | 2010-05-25 | Fujitsu Limited | Wavelength division multiplexing transmission device |
| JP2010212851A (ja) * | 2009-03-09 | 2010-09-24 | Softbank Telecom Corp | 全光再生増幅装置 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040913 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060331 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060425 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20060509 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060913 |