JP2004072759A

JP2004072759A - 分散モニタ方法及びその装置、並びに分散スロープ温度依存性補償方法及びその装置

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Publication number: JP2004072759A
Application number: JP2003277914A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Inui; 乾　哲郎; Hidehiko Takara; 高良　秀彦; Takashi Yamamoto; 山本　貴司
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2002-07-23
Filing date: 2003-07-22
Publication date: 2004-03-04

Abstract

【課題】　WDM光伝送システムにおいて、分散スロープの温度変動の影響による伝送特性の劣化を低減する。
【解決手段】　波長分割多重光伝送システムにおいて、分散スロープの温度依存性の影響量を知るために、２つ以上の波長チャネルにおいて分散変動量をモニタする。また、モニタされた分散変動量に基づき、可変分散等化器によってチャネル個別に、又は全帯域一括に適切な分散を与えることにより分散の温度依存性の波長依存性を補償する。
【選択図】　図４

Description

　本発明は、分散モニタ方法及びその装置、並びに分散スロープ温度依存性補償方法及びその装置に関し、より具体的には、波長分割多重(WDM)光伝送システムにおける伝送用光ファイバ上の分散変動量をモニタする方法および伝送路の波長分散の補償方法に関するものである。

　現在、将来のフォトニックネットワークを担う高速・大容量の光通信の研究・開発が進められている。このような光通信を実現する上で、重要な課題の一つに伝送路の波長分散の補償がある。図１に示すように、光伝送系では送信系1から発生された光信号(図中A)は伝送用光ファイバ2に送信され、ある距離ごとに光中継器3で光増幅されながら受信系5に送られる。伝送直後の光信号は、伝送用光ファイバ2および光中継器3の波長分散により波形が劣化する(図中B)。この光信号を直接受信すると隣接光パルス間の干渉により信号読み取りに誤りが生じる。また、光信号の速度が増加するほど1タイムスロット(1ビットの占める時間幅)が減少するため、波長分散D(ps/nm)による伝送特性への影響は増大する。従って、この伝送路(伝送用光ファイバと光中継器)の波長分散を補償する波長分散補償手段4が必要となる。

　ここで問題となるのは、伝送用光ファイバの2次の波長分散は温度によって変動することである。従来主に使用されている1.3μm零分散ファイバ（Single mode fiber : SMF）や分散シフトファイバの場合、温度変化ΔT(deg)により零分散波長がシフトすることで2次分散が次式のように変化することが知られている(例えば、非特許文献１参照)。

　ここで、ΔD(ps/nm)は2次分散変化量、Z(nm/deg)は零分散波長シフトの温度係数、S(ps/nm²/km)は分散スロープ(2次分散の波長微分)、L(km)は光ファイバ長である。

　これまで温度変化による2次分散の変動量は波長によらず一定とされてきた。そのため、現在までに提案されている適応分散等化技術では、各チャネルで2次分散の変動を同じ量だけ等化している(例えば、非特許文献２および３参照)。

　最近開発された逆分散ファイバ (Reverse Dispersion Fiber: RDF)（例えば、非特許文献４参照）は２次分散・分散スロープが1.3μm零分散光ファイバ (Single mode fiber: SMF) と逆符号(負)で、且つそれらの絶対値がSMFに近いファイバである。このRDFをSMFと組み合わせることで、2次分散、分散スロープともに零に近い伝送路が実現できる。このことから、このSMFとRDFを組み合わせた伝送路は、WDM伝送（例えば、非特許文献５および６参照）、超高速OTDM伝送（例えば、非特許文献７参照）において使用されている。また、RDFはSMFや分散シフトファイバと比較してコア径が小さいことを利用して、単なる伝送媒体としてだけではなく、ラマン増幅用のファイバとしても同時に利用されている（例えば、非特許文献８および９参照）。

　光ファイバの2次分散が温度依存性を有することは以前から知られていたが、分散スロープの温度依存性についてはこれまで検討されていなかった。しかしながら、RDFのように2次分散・分散スロープが負であるファイバは、無視できない分散スロープの温度依存性、すなわち2次分散の温度依存性の波長依存性を有するということが分かってきた。この特性を考慮せずに高速・広帯域のWDM伝送路をSMFとRDFで構築した場合、温度変化によってチャネル間で異なる値の2次分散が生じ,チャネルによっては許容2次分散値を超えてしまうことになる。

米国特許出願公開第２００３／００８６７１３号明細書欧州特許出願公開第１３０９１１５号明細書 K.S.Kim and M.E.Lines, "Temperature dependence of chromatic dispersion in dispersion-shifted fibers: Experiment and analysis", J. Appl. Phys., Vol.73, No.5, pp.2069-2074, 1993 T. Inui et al, "Adaptive dispersion slope equalizer using a nonlinearly chirped fiber Bragg grating pair with a novel dispersion detection technique", IEEE Photon. Technol. Lett., vol. 14, no. 4, P. 549 (2002) H. Ooi et al., "40-Gbit/s WDM automatic dispersion compensation with virtually imaged phased array (VIPA) variable dispersion compensators", IEICE Trans. Commun., vol. E85-B, no. 2, p. 463 (2002) K. Mukasa et. al., "Novel network fiber to manage dispersion at 1.55 μm with combination of 1.3μm zero dispersion single mode fiber," ECOC'97, 1, p.127 (1997) K.Yonenaga et al., "Dispersion-compensation-free 40 Gbit/s×4-channel WDM transmission experiment using zero-dispersion-flattened transmission line", OFC'98, PD20 (1998) E. Yamada et al., "106 channel×10 Gbit/s, 640 km DWDM transmission with 25 GHz spacing with supercontinuum multi-carrier source", Electron. Lett., vol. 37, p. 1534 (2001) M. Nakazawa et al., "1.28 Tbit/s-70 km OTDM transmission using third- and fourth- order simultaneous dispersion compensation with a phase modulator", Electron. Lett., vol. 36, p. 2027 (2000) H. Kawakami et al., "Highly efficient distributed Raman amplification system in a zero-dispersion flattened transmission line", OA&A'99, ThB5 (1999) E. Yamada et al., "106 channel×10 Gbit/s, 640 km DWDM transmission with 25 Ghz spacing with supercontinuum multi-carrier source", Electron. Lett., vol. 37, p. 1534 (2001) T. Inui, K.R. Tamura, K. Mori and T. Morioka, "Bit rate flexible chirp measurement technique using two-photon absorption", Electronics Letters, vol. 38, no. 23, 7th, November 2002 K. Takiguchi et al., "Dispersion slope equalizer for dispersion shifted fiber using a lattice-form programmable optical filter on a planar lightwave circuit," J. Lightwave Technol., vol. 16, no. 9, p. 1647 (1998) M. Jablonski et al., "Adjustable coupled two-cavity allpass filter for dispersion slope compensation of optical fibres," Electron. Lett., vol. 36, no. 6, p. 511 (2000)

<RDFの分散スロープの温度依存性>
　図2Aおよび図2BはそれぞれSMFとRDFの2次分散曲線(2次分散vs波長)を模式的に示したものである。RDFのように、2次分散の分散スロープが負であるファイバは、屈折率プロファイルの工夫により構造分散を調整し、長波長側の2次分散を負の方向に大きくしている。したがって、このファイバの2次分散vs波長をプロットすると、SMFのそれがほぼ直線になるのに対し、曲率を持った線になる。これは、RDFの4次分散(分散スロープの波長微分)の絶対値がSMFよりも大きいという言い方もできる。

　ここで、ファイバの温度がT₁からT₂へと変化した場合における波長λ₁とλ₂での2次分散の変化を見ると、温度変化により2次分散曲線がシフトする際、図2AのSMFの場合はλ₁とλ₂での2次分散の変化量ΔD_1SMFとΔD_2SMFの大きさはほとんど同じである。これに対し、RDFのように曲率を持った2次分散特性を有するファイバの場合は、図2Bに示すように、λ₁とλ₂での2次分散の変化量ΔD_1RDFとΔD_2RDFの大きさは明らかに異なる。このことはRDFの2次分散の温度依存性に無視できない波長依存性が存在するということを表している(これは、RDFの分散スロープが温度依存性を有しているとも言える)。

　図3は、SMFとRDFについて2次分散の温度依存係数を測定し、これを4つの波長についてプロットしたものである。この4点を結んだ直線の傾きが分散スロープの温度依存係数と等価になる。その値はSMFが1.79x10^-6ps/km/nm²/degであるのに対し、RDFは1.48x10^-5ps/km/nm²/degと一桁大きい値になっている。

<分散スロープの温度依存性がもたらす影響>
　光伝送システムにおける光信号の波長帯域をΔλ(nm),および伝送用光ファイバの分散スロープの温度依存係数および長さをそれぞれα_T(ps/nm2/km/deg), L(km), 温度変動をΔT(deg)とすると,2次分散変化量差ΔD(ps/nm)は次式で表される。
ΔD=α_T・L・ΔT・Δλ (2)

　したがって,例えば伝送路がRDFと同様の値α_T=1.48x10^-5(ps/nm2/km/deg)を有するとし,光ファイバ長をL=1000(km),温度変化をΔT=50(deg),および波長帯域をΔλ=100(nm)とした場合,2次分散変化量差はΔD=74.0(ps/nm)となる。つまり,WDM伝送システムの運用初期に波長帯域100nmの全範囲において2次分散を0に設定し、さらに適応型の分散等化器により2次分散の変動量を全波長帯域に渡り同じ量だけ補償したとしても、分散スロープの温度依存性により,最短波長と最長波長のチャネルで74.0(ps/nm)の2次分散の差が生じることになる。この場合,40Gbit/s/chのWDM伝送システム(許容2次分散が約40ps/nm)への適用は困難となる。

　以上述べたように,光ファイバが有する分散スロープの温度依存性により,高速・広帯域のWDM伝送では温度変化によってチャンネル間で異なる値の2次分散が生じる。このため、適応型の分散等化器により2次分散の変動量を全波長帯域に渡り同じ量だけ補償したとしても、チャネルによっては許容2次分散値を超えてしまうという問題点がある。

　本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、WDM光伝送システムにおいて、2次分散の温度依存性の波長依存性、言い換えると分散スロープの温度依存性をモニタすること、および補償することにある。

　本発明の第１の側面によれば、本発明にかかる分散モニタ方法は、波長分割多重光伝送システムにおける伝送用光ファイバ上の分散をモニタする方法において、２つ以上の波長チャネルの分散をモニタするステップを備える。

　ここで、前記モニタするステップは、ある温度T₁ (℃)のときの２つ以上の波長チャネル１〜n（λ_mon1〜λ_monn）における第１分散値を測定するステップと、ある別の温度T₂ (℃)のときの前記波長チャネル１〜nにおける第２分散値を測定するステップと、測定された前記第１分散値と第２分散値との差より前記モニタチャネル１〜nにおける分散変動量ΔD_mon1〜ΔD_monnを得るステップと、得られた前記分散変動量ΔD_mon1〜ΔD_monnから任意波長（λ）における分散変動量を得るステップとを有するものとすることができる。

　ここで、前記ｎは２であり、前記得るステップは、任意波長（λ）における分散変動量ΔD(λ)を、以下の式

を用いて計算するものとすることができる。

　また、前記モニタするステップは、ある温度T₁ (℃)のときの所望の波長チャネルにおける第１分散値を測定するステップと、ある別の温度T₂ (℃)のときの前記所望の波長チャネルにおける第２分散値を測定するステップと、測定された前記第１分散値と第２分散値との差より前記所望の波長チャネルにおける分散変動量を得るステップとを有するものとすることができる。

　本発明の第２の側面によれば、本発明にかかる分散スロープ温度依存性補償方法は、波長分割多重光伝送システムにおける分散スロープの温度依存性を補償する方法であって、上記の分散モニタ方法により得られた前記分散変動量ΔD(λ)を用いて前記分散スロープの温度依存性を補償するステップを備える。

　ここで、前記分散スロープの温度依存性を補償するステップは、伝送用光ファイバ上の信号光を少なくとも１つの波長チャネルにより構成される波長チャネル群に分波するステップと、前記分波されたそれぞれの波長チャネル群に応じた分散を補償するステップとを有するものとすることができる。

　また、前記分散を補償するステップは、ファイバブラッググレーティングによる可変分散等化器を用いて行なわれるものとすることができる。

　また、前記分散を補償するステップは、フィルタ型の可変分散等化器を用いて行なわれるものとすることができる。

　また、前記分散スロープの温度依存性を補償するステップは、前記伝送用光ファイバ上の全帯域の前記分散の温度依存性の波長依存性を一括に補償するものとすることができる。

　また、前記分散スロープの温度依存性を補償するステップは、ファイバブラッググレーティングによる可変分散等化器を用いて行なわれるものとすることができる。

　また、前記分散スロープの温度依存性を補償するステップは、局舎内に設置された分散補償用光ファイバに温度変化を与えるステップを有するものとすることができる。

　本発明の第３の側面によれば、本発明にかかる分散モニタ装置は、波長分割多重光伝送システムにおける伝送用光ファイバ上の分散をモニタする分散モニタ装置であって、2つ以上の波長チャネルの分散をモニタするモニタ手段を備える。

　本発明の第４の側面によれば、本発明にかかる分散スロープ温度依存性補償装置は、波長分割多重光伝送システムにおける分散スロープの温度依存性を補償する分散スロープ温度依存性補償装置であって、伝送用光ファイバ上の2つ以上の波長チャネルの分散をモニタするモニタ手段と、モニタされた前記分散を用いて任意の波長チャネルにおける分散の温度依存性の波長依存性を補償する補償手段とを備える。

　ここで、前記補償手段は、前記伝送用光ファイバ上の信号光を少なくとも１つの波長チャネルより構成される波長チャネル群に分波する手段と、前記分波されたそれぞれの波長チャネル群に応じた分散を補償する手段とを有するものとすることができる。

　また、前記補償手段は、ファイバブラッググレーティングによる可変分散等化器を有するものとすることができる。

　また、前記補償手段は、フィルタ型の可変分散等化器を有するものとすることができる。

　また、前記補償手段は、前記伝送用光ファイバ上の全帯域の前記分散の温度依存性の波長依存性を一括に補償するものとすることができる。

　また、前記補償手段は、局舎内に設置された分散補償用光ファイバと、前記分散補償光ファイバに温度変化を与える手段とを有するものとすることができる。

　本発明によれば、分散スロープの温度依存性の影響による伝送特性劣化のない波長分割多重光伝送システムを実現することが可能となる。

　図4に、WDM光伝送システムにおける伝送用光ファイバの分散変動量をモニタして補償するための分散スロープ温度依存性補償装置の装置構成を示す。ここで、分散変動量モニタ法を実現する手段として、例えば特願2002-164437号、特許文献１、２および非特許文献１０に記載の分散検知装置を用いることとする。

　分散スロープ温度依存性補償装置は、分散検知装置と可変分散等化器４０６とを含んでいる。分散検知装置は、波長可変フィルタ４０８、光カプラ４０９、分散媒質４１０、４１２、非線形受光手段４１４、差分信号出力手段４１６、コントローラ４０４を含んでいる。波長可変フィルタ４０８は取り出すべき光の波長を設定可能に構成されている。分散媒質４１０、４１２には分散値の絶対値Ｄが同じで互いに符号の異なる媒質が使用される。非線形受光手段４１４は、光の強度の２乗に比例する電圧を出力する。差分信号出力手段４１６は非線形受光手段４１４の出力電圧の差を検出し、差分信号(電圧差)を出力する。

　分散スロープの温度依存性の影響量を知るために、2つのチャネルの分散変動をモニタする。例えば、分散検知装置のPC（パーソナルコンピュータ）よりなるコントローラ４０４によって波長可変フィルタ４０８を制御して、その中心波長をモニタチャネル1(λ_ｍｏｎ１)に設定して、ある温度Ｔ_１(℃)のときのλ_ｍｏｎ１における分散値を測定する。波長可変フィルタ４０８を通過した波長λ_ｍｏｎ１の光は光カプラ４０９において分岐され、分散媒質４１０、４１２へ入力される。分散媒質４１０を通過した光はパルス幅が大きくなり、分散媒質４１２を通過した光はパルス幅が小さくなり、これらは非線形受光手段４１４に入力される。差分信号出力手段４１６は２つの非線形受光手段４１４からの出力の差分を計算して分散値を求め、コントローラ４０４にその分散値を記憶させる。

　同様に波長可変フィルタ４０８の中心波長をモニタチャネル2(λ_ｍｏｎ２)に設定して、Ｔ_１(℃)のときの入_ｍｏｎ２における分散値を測定し、コントローラ４０４にその分散値を記憶させる。

　次に、分散検知装置は環境の変化(温度変化)があって、ある温度Ｔ_２(℃)になったときのλ_ｍｏｎ１における分散値を測定して、コントローラ４０４に出力する。コントローラ４０４は、温度Ｔ_１(℃)のときのλ_ｍｏｎ１における分散値と、Ｔ_２(℃)のときのλ_ｍｏｎ１における分散値との差分をとり、λ_ｍｏｎ１における分散変動量ΔD_ｍｏｎ１を得る。

　同様にλ_mon2におけるT₂ (℃)のときの分散値を測定して、温度T₁ (℃)の時の分散値との差よりλ_mon2における分散変動量ΔD_mon2が導かれる。

　図5に示すように、モニタチャネル1(λ_ｍｏｎ１)における分散変動量がΔD_ｍｏｎ１、モニタチャネル2(λ_ｍｏｎ２)における分散変動量がΔD_ｍｏｎ２の場合、ある任意波長λにおける分散変動量ΔD(λ)は、

と見積もられる(図3より、RDFの分散スロープ温度依存性の直線性はR=0.99988と大変良いため、直線と近似する)。この計算結果から、WDMチャネルにおいて適切な分散補償量を与えるように可変分散等化器４０６をコントローラ４０４によって制御して適応分散等化を行なう。

　より精密に分散をモニタする場合、または伝送用光ファイバの分散スロープ温度依存性が直線で近似できない場合には、２つより多くの波長チャネルにおいて分散をモニタし、各チャネルに適切な分散補償量を与える構成としても良い。

　(第1の実施形態)
　図6に本発明の第1の実施形態を示す。伝送レート40 Gbit/sの波長分割多重光伝送システムの伝送用光ファイバがSMFとRDFで構成される伝送路において、分散変動量モニタ法として非特許文献１０に記載された分散検知装置を用いる構成とする。分散モニタ装置の分散媒質として、分散値40ps/nmのSMF６１０、分散値-40ps/nmの分散補償ファイバ(DCF)６１２を用い、非線形受光手段として、1.5μm帯で二光子吸収を示すシリコンアバランシェホトダイオード(Si-APD)６１４を用いる。分散媒質の分散値が波長によって一定であるために、光ファイバは分散フラット型であることが望ましい。Si-APD６１４の応答周波数は、伝送レートに比べて十分に小さいものを用いる。それにより、直流電圧を出力として得ることができる。例えば、40Gbit/sの伝送レートに対して、応答周波数が10MHzのSi-APDを用いることとする。

　差動増幅器６１６は、この2つの経路のSi-APD６１４の出力電圧の差を検出し、差分信号(電圧差)を出力する。この差分信号は、分散(チャープ)の大きさに応じた値を示すので、伝送用光ファイバの分散を検知、測定できる。

　伝送用光ファイバの分散スロープの温度依存性を測定するために、WDM信号中の2つのチャネルの分散変動をモニタする。分散検知装置内の2経路への分岐前に波長可変フィルタ６０８を設置し、PC（パーソナルコンピュータ）よりなるコントローラ６０４によってフィルタを制御して、その中心波長をモニタチャネル1(λ_ｍｏｎ１)に設定する。そして、ある温度Ｔ_１(℃)のときのλ_ｍｏｎ１における分散値を測定し、その分散値をコントローラ６０４に記憶させる。同様に波長可変フィルタの中心波長をモニタチャネル2(λ_ｍｏｎ２)に設定して、T₁(℃)のときのλ_ｍｏｎ２における分散値を測定し、その分散値をコントローラ６０４に記憶させる。

　次に、温度変化があって、ある温度T₂ (℃)になったときのλ_mon1における分散値を測定して、温度T₁ (℃)の時の分散値との差よりλ_mon1における分散変動量ΔD_mon1が導かれる。同様にλ_mon2におけるT₂ (℃)のときの分散値を測定して、温度T₁ (℃)の時の分散値との差よりλ_mon2における分散変動量ΔD_mon2が導かれる。

　伝送用光ファイバの分散スロープ温度依存性が直線で近似できる場合、ある任意波長(λ)における分散変動量ΔD(λ)は、

と表されるので、この式から各波長チャネルにおける分散変動量、つまり補償すべき分散量が分かる。

（第２の実施形態）
　波長分割多重光伝送システムの伝送用光ファイバがSMFとRDFで構成される伝送路において、分散変動量モニタ法として図６に示す第１の実施形態と同様の非特許文献１０に記載の分散検知装置を用いる構成とする。

　PC（パーソナルコンピュータ）よりなるコントローラ６０４によって波長可変フィルタの中心波長を全波長チャネルに対して１つずつ設定して分散値をモニタする。例えば、32チャネルよりなる波長分割多重光伝送システムにおいて、ある温度T₁ (℃)のときの波長チャネル１〜32（λ_mon1〜λ_mon32）における分散値を測定し、その分散値をコントローラ６０４に記憶させる。次に、ある別の温度T₂ (℃)になったときのλ_mon1〜λ_mon32における分散値を測定することにより、温度T₁ (℃)の時の分散値との差より全波長チャネルλ_mon1〜λ_mon32における分散変動量ΔD_mon1〜ΔD_mon32をそれぞれの波長チャネルについてモニタすることができる。各チャネルの分散変動量をモニタすることにより、それぞれのチャネルにおけるより適切な分散補償量を知ることができる。

（第３の実施形態）
　波長分割多重光伝送システムの伝送用光ファイバがSMFとRDFで構成される伝送路において、分散変動量モニタ法として図６に示す第１の実施形態と同様の非特許文献１０に記載の分散検知装置を用いる構成とする。

　PC（パーソナルコンピュータ）よりなるコントローラ６０４によって波長可変フィルタの中心波長を複数の波長チャネルに対して１つずつ設定して分散値をモニタする。例えば、128チャネルよりなる波長分割多重光伝送システムにおいて、ある温度T₁ (℃)のときのある間隔おき（ここでは４チャネルおきとする）のモニタチャネル１〜32（λ_mon1〜λ_mon32）における分散値を測定し、その分散値をコントローラ６０４に記憶させる。次に、ある別の温度T₂ (℃)になったときのλ_mon1〜λ_mon32における分散値を測定することにより、温度T₁ (℃)の時の分散値との差より４チャネル置きの波長チャネルλ_mon1〜λ_mon32における分散変動量ΔD_mon1〜ΔD_mon32をモニタする。この分散変動量の値をグラフにプロットし、その近似曲線を例えば最小自乗法により得ることにより、ある任意波長（λ）における分散変動量ΔD(λ)を算出する構成とする。

　この分散変動モニタ法により伝送用光ファイバの分散スロープ温度依存性が直線で近似できない場合にも対応できる。

（第４の実施形態）
　図７に本発明の第４の実施形態を示す。伝送用光ファイバがSMFとRDFで構成される40Gbit/s WDM光伝送システムにおいて、分散変動量モニタ法として非特許文献１０に記載の分散検知装置を用いる構成とする。分散モニタ装置の分散媒質として、分散値40ps/nmのSMF６１０、分散値-40ps/nmの分散補償ファイバ(DCF)６１２を用い、非線形受光手段として、1.5μ帯で二光子吸収を示すシリコンアバランシェホトダイオード(Si-APD)６１４を用いる。分散媒質の分散値が波長によって一定であるために、光ファイバは分散フラット型であることが望ましい。Si-APD６１４の応答周波数は、伝送レートに比べて十分に小さいものを用いる。それにより、直流電圧を出力として得ることができる。例えば、40Gbit/sの伝送レートに対して、応答周波数が10MHzのSi-APDを用いることとする。

　差動増幅器６１６は、この2つの経路のSi-APD６１４の出力電圧の差を検出し、差分信号(電圧差)を出力する。この差分信号は、分散(チャープ)の大きさに応じた値を示すので、伝送用光ファイバの分散を検知、測定できる。この差分信号を用いて、PC（パーソナルコンピュータ）よりなるコントローラ６０４において可変分散等化器６０６を制御することにより、分散補償が可能となる。

　伝送用光ファイバの分散スロープの温度依存性を測定するために、WDM信号中の2つのチャネルの分散変動量をモニタする。分散検知装置内の2経路への分岐前に波長可変フィルタ６０８を設置し、コントローラ６０４によってフィルタを制御してその中心波長をモニタチャネル1(λ_ｍｏｎ１)に設定する。そして、ある温度Ｔ_１(℃)のときのλ_ｍｏｎ１における分散値を測定し、その分散値をコントローラ６０４に記憶させる。同様に波長可変フィルタの中心波長をモニタチャネル2(λ_ｍｏｎ２)に設定して、T₁(℃)のときのλ_ｍｏｎ２における分散値を測定し、コントローラ６０４にその分散値を記憶させる。

　次に、環境の変化（温度変化）があって、ある温度T₂ (℃)になったときのλ_mon1における分散値を測定して、温度T₁ (℃)の時の分散値との差よりλ_mon1における分散変動量ΔD_mon1が導かれる。同様にλ_mon2におけるT₂ (℃)のときの分散値を測定して、温度T₁ (℃)の時の分散値との差よりλ_mon2における分散変動量ΔD_mon2が導かれる。
伝送用光ファイバの分散スロープ温度依存性が直線で近似できる場合、ある任意波長（λ）における分散変動量ΔD(λ)は、

　伝送用光ファイバを伝搬してきた光信号をアレイ導波路格子(AWG)６０７によって各波長チャネルに分岐して可変分散等化器６０６に入力する。そして、コントローラ６０４を通して可変分散等化器６０６を制御して、上記の計算により導かれるそれぞれのチャネルに応じた分散変動量を補償する。可変分散等化器６０６には、ヒータを用いてチャープファイバグレーティングの分散を可変にしたものを用いることができる。これを図解すると、図8のように温度変化によって発生した分散を、チャネル毎に可変分散等化器６０６により補償することにより、分散スロープの温度依存性を補償することが可能となる。

（第５の実施形態）
　伝送用光ファイバを伝搬してきた光信号を、アレイ導波路格子(AWG)によって複数の波長チャネルにより構成される波長チャネル群に分波することとしても良い。この場合は、図７に示す構成において、伝送用光ファイバを伝搬してきた光信号を、アレイ導波路格子(AWG)６０７によって複数の波長チャネルより構成される波長チャネル群に分波して可変分散等化器６０６に入力する。そして、コントローラ６０４を通して可変分散等化器６０６を制御して、上記の計算により導かれるそれぞれの波長チャネル群に応じた分散変動量を補償する。

（第６の実施形態）
　図７に示す構成において、チャープファイバグレーティングに代えてフィルタ型の可変分散等化器である平面型導波路回路（PLC）型の可変分散等化器（例えば、非特許文献１１参照）を用いても良い。

（第７の実施形態）
　図７に示す構成において、可変分散等化器として、チャープファイバグレーティングに代えてフィルタ型の可変分散等化器であるLOTADE（例えば、非特許文献１２参照）を用いても良い。

(第８の実施形態)
　図9に本発明の第８の実施形態を示す。

　本実施形態では、図10のように、温度変化によって発生した分散を、全帯域で一括補償する構成とする。広帯域なチャープファイバグレーティングによる可変分散等化器を用いる。

　分散スロープ温度依存性補償装置の可変分散等化器８０６は、伝送用光ファイバ上の光信号を、光サーキュレータ８０４によりチャープファイバグレーティング８０３に導いてから再び伝送用光ファイバに出力する。図11のように、チャープファイバグレーティング８０３の長手方向には多数のヒータ８０２を取り付ける。そして、長手方向に温度勾配を付けることにより、伝送用光ファイバ上で温度変化によって発生した分散変動量を、逆特性の分散変動量で相殺する。この方法により分散スロープの温度依存性を補償することが可能となる。

(第9の実施形態)
　図9に示す構成において、第8の実施形態のヒータに代えて、ピエゾ素子を用いることができる。

　図12のように、本発明の第9の実施形態にかかる可変分散等化器では、広帯域なチャープファイバグレーティング８０３に、長手方向に分割したピエゾ素子１１０２を取り付ける。そして、長手方向にピエゾ素子の伸縮量を変えることにより、温度変化によって発生した分散を、逆特性の分散変動量で相殺する。この方法により分散スロープの温度依存性を補償することが可能となる。

(第10の実施形態)
　図13は、本発明の光ファイバ収容装置の構成を示す。本実施形態の原理は,局舎内にある分散補償ファイバの周辺の温度を精密に制御することにより,伝送用光ファイバと局舎内の分散補償ファイバの分散スロープの温度依存性の影響の和を抑制しようというものである。

　本発明の光ファイバ収容装置１２０２は温度制御回路１２０４を含み、局舎内の分散補償ファイバ１２０８を収容する。伝送用光ファイバは、長さL_１(km)、分散スロープ温度係数α_T１(ps/nm²/km/deg)を有し、光ファイバ収容装置内の分散補償ファイバは、長さL₂(km)、分散スロープ温度係数α_T2(ps/nm²/km/deg)を有する。光伝送システムにおける光信号の波長帯域がΔλ(nm)、伝送システムの許容2次分散の範囲が,-ΔDo(ps/nm,但しΔD₀>0)以上ΔD₀以下であり,伝送用光ファイバが受ける1年を通しての温度変化がΔT₁(deg)である場合,温度制御回路１２０４を用いて、次式

を満たすように,分散補償ファイバ１２０８が受ける温度変化ΔT₂(deg)を設定する.これにより,伝送用光ファイバ１２０６と分散補償ファイバ１２０８の分散スロープの温度依存性の影響を抑制することが可能となる。

光伝送系の概略図である。（ａ）および（ｂ）は、SMFとRDFの2次分散の波長依存性の温度依存性を示す模式図である。 SMFとRDFの2次分散の温度依存係数の波長依存性を示す図である。本発明の例示的な分散スロープ温度依存性補償装置の装置構成を示す図である。ある波長における分散変動量の計算方法を示す図である。本発明の第1の実施形態にかかる分散モニタ装置の装置構成を示す図である。本発明の第4の実施形態にかかる分散スロープ温度依存性補償装置の装置構成を示す図である。各チャネルの個別分散補償方法を説明する図である。本発明の第8の実施形態にかかる分散スロープ温度依存性補償装置の装置構成を示す図である。全帯域の一括分散補償方法を説明する図である。長手方向に温度勾配を付与可能なファイバブラッググレーティングによる可変分散等化器の図である。長手方向に歪み分布を付与可能なファイバブラッググレーティングによる可変分散等化器の図である。本発明の第10の実施形態にかかる分散スロープ温度依存性補償方法の構成を示す図である。

符号の説明

１　送信系
２　伝送用光ファイバ
３　光中継器
４　波長分散補償手段
５　受信系
４０４、６０４　コントローラ
４０６、６０６、８０６　可変分散等化器
４０８、６０８　波長可変フィルタ
４１０、４１２　分散媒質
４１４　非線形受光手段
４１６　差分信号出力手段
６０７　ＡＷＧ
６１０　ＳＭＦ
６１２　ＤＣＦ
６１４　Ｓｉ−ＡＰＤ
６１６　差動増幅器
８０２　多数分割ヒータ
８０３　チャープファイバグレーティング
８０４　光サーキュレータ
１１０２　ピエゾ素子
１２０２　光ファイバ収容装置
１２０４　温度制御回路
１２０６　伝送用光ファイバ
１２０８　分散補償用光ファイバ

Claims

　波長分割多重光伝送システムにおける伝送用光ファイバ上の分散をモニタする分散モニタ方法において、
　２つ以上の波長チャネルの分散をモニタするステップを備えることを特徴とする分散モニタ方法。
　請求項１に記載の分散モニタ方法において、前記モニタするステップは、
　ある温度T₁ (℃)のときの２つ以上の波長チャネル１〜n（λ_mon1〜λ_monn）における第１分散値を測定するステップと、
　ある別の温度T₂ (℃)のときの前記波長チャネル１〜nにおける第２分散値を測定するステップと、
　測定された前記第１分散値と第２分散値との差より前記モニタチャネル１〜nにおける分散変動量ΔD_mon1〜ΔD_monnを得るステップと、
　得られた前記分散変動量ΔD_mon1〜ΔD_monnから任意波長（λ）における分散変動量を得るステップと
　を有することを特徴とする分散モニタ方法。
　請求項２に記載の分散モニタ方法において、前記ｎは２であり、前記得るステップは、任意波長（λ）における分散変動量ΔD(λ)を、以下の式

を用いて計算することを特徴とする分散モニタ方法。
　請求項１に記載の分散モニタ方法において、前記モニタするステップは、
　ある温度T₁ (℃)のときの所望の波長チャネルにおける第１分散値を測定するステップと、
　ある別の温度T₂ (℃)のときの前記所望の波長チャネルにおける第２分散値を測定するステップと、
　測定された前記第１分散値と第２分散値との差より前記所望の波長チャネルにおける分散変動量を得るステップと
　を有することを特徴とする分散モニタ方法。
　波長分割多重光伝送システムにおける分散スロープの温度依存性を補償する分散スロープ温度依存性補償方法であって、
　請求項２ないし４のいずれかに記載の分散モニタ方法により得られた前記分散変動量ΔD(λ)を用いて前記分散スロープの温度依存性を補償するステップを備えることを特徴とする分散スロープ温度依存性補償方法。
　請求項５に記載の分散スロープ温度依存性補償方法において、前記分散スロープの温度依存性を補償するステップは、
　伝送用光ファイバ上の信号光を少なくとも１つの波長チャネルにより構成される波長チャネル群に分波するステップと、
　前記分波されたそれぞれの波長チャネル群に応じた分散を補償するステップと
　を有することを特徴とする分散スロープ温度依存性補償方法。
　請求項５に記載の分散スロープ温度依存性補償方法において、前記分散スロープの温度依存性を補償するステップは、前記伝送用光ファイバ上の全帯域の前記分散の温度依存性の波長依存性を一括に補償することを特徴とする分散スロープ温度依存性補償方法。
　請求項６に記載の分散スロープ温度依存性補償方法において、前記分散を補償するステップは、ファイバブラッググレーティングによる可変分散等化器を用いて行なわれることを特徴とする分散スロープ温度依存性補償方法。
　請求項６に記載の分散スロープ温度依存性補償方法において、前記分散を補償するステップは、フィルタ型の可変分散等化器を用いて行なわれることを特徴とする分散スロープ温度依存性補償方法。
　請求項７に記載の分散スロープ温度依存性補償方法において、前記分散スロープの温度依存性を補償するステップは、ファイバブラッググレーティングによる可変分散等化器を用いて行なわれることを特徴とする分散スロープ温度依存性補償方法。
　請求項７に記載の分散スロープ温度依存性補償方法において、前記分散スロープの温度依存性を補償するステップは、
　局舎内に設置された分散補償用光ファイバに温度変化を与えるステップを有することを特徴とする分散スロープ温度依存性補償方法。
　波長分割多重光伝送システムにおける伝送用光ファイバ上の分散をモニタする分散モニタ装置であって、
　2つ以上の波長チャネルの分散をモニタするモニタ手段を備えることを特徴とする分散モニタ装置。
　波長分割多重光伝送システムにおける分散スロープの温度依存性を補償する分散スロープ温度依存性補償装置であって、
　伝送用光ファイバ上の2つ以上の波長チャネルの分散をモニタするモニタ手段と、
　モニタされた前記分散を用いて任意の波長チャネルにおける分散の温度依存性の波長依存性を補償する補償手段と
　を備えることを特徴とする分散スロープ温度依存性補償装置。
　請求項１３に記載の分散スロープ温度依存性補償装置において、前記補償手段は、
　前記伝送用光ファイバ上の信号光を少なくとも１つの波長チャネルより構成される波長チャネル群に分波する手段と、
　前記分波されたそれぞれの波長チャネル群に応じた分散を補償する手段と
　を有することを特徴とする分散スロープ温度依存性補償装置。
　請求項１３に記載の分散スロープ温度依存性補償装置において、前記補償手段は、前記伝送用光ファイバ上の全帯域の前記分散の温度依存性の波長依存性を一括に補償することを特徴とする分散スロープ温度依存性補償装置。
　請求項１４に記載の分散スロープ温度依存性補償装置において、前記補償手段は、ファイバブラッググレーティングによる可変分散等化器を有することを特徴とする分散スロープ温度依存性補償装置。
　請求項１４に記載の分散スロープ温度依存性補償装置において、前記補償手段は、フィルタ型の可変分散等化器を有することを特徴とする分散スロープ温度依存性補償装置。
　請求項１５に記載の分散スロープ温度依存性補償装置において、前記補償手段は、ファイバブラッググレーティングによる可変分散等化器を有することを特徴とする分散スロープ温度依存性補償装置。
　請求項１５に記載の分散スロープ温度依存性補償装置において、前記補償手段は、
　局舎内に設置された分散補償用光ファイバと、
　前記分散補償光ファイバに温度変化を与える手段と
　を有することを特徴とする分散スロープ温度依存性補償装置。