JP2004128974A - Distributed monitoring device, distributed monitoring method and automatic dispersion compensation system - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide distributed monitoring technology capable of easily monitoring a distributed characteristic of an optical communication system with high accuracy. <P>SOLUTION: This monitor uses a data flip-flop (DFF) 11 with required identification phase and identification threshold set therein to perform identification processing of a received signal, averaging output signals of the data flip-flop 11 with an integrating circuit 14, and determines a change in a received waveform on the basis of a level change in an output signal from the integrating circuit 14 to detect a distribution fluctuation that occurs in the system. This makes it possible to monitor the distributed characteristic of the system with high accuracy by a circuit configuration that is slow in comparison with the transmitting speed of signal light. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

上記の波長分散量は、４０Ｇｂ／ｓのＮＲＺ信号光を伝送するときの波長分散トレランスとほぼ同等となってしまう。従って、伝送路の波長分散特性を常時モニタして波長分散補償量の最適制御を行う自動波長分散補償システムは、ＳＭＦを伝送路として用いたシステムだけではなく、１．５５μｍ零分散シフトファイバ（ＤＳＦ）やノンゼロ分散シフトファイバ（ＮＺ−ＤＳＦ）を伝送路として用いたシステムでも不可欠である。
【０００８】
次に、偏波モード分散について詳しく説明する。偏波モード分散は、光信号における偏光成分（例えば、ＴＥモードおよびＴＭモードのような２つのモード光）の伝播遅延時間が異なることによって生じる分散であり、あらゆる光ファイバにおいて発生し得るものである。この偏波モード分散の影響は、一般に、光信号の伝送速度が速くなるほど大きくなると共に、光信号の伝送距離が長くなるほど大きくなり、その影響が無視できないものとなる。
【０００９】
また、主に日本国以外に敷設された古い光伝送路を構成する光ファイバには、単位長あたり１ｐｓ／ｋｍ^１／２（ピコ秒／キロメートル^１／２）を越えるような大きな偏波モード分散値を持つと言われているものもある。そのような光ファイバを用いて例えば５０ｋｍ等の短距離伝送を行った場合、伝送光の２つの偏光成分間に生じる光遅延差Δτは、４０Ｇｂ／ｓのＮＲＺ信号光の１タイムスロットに相当する２５ｐｓに対して、７ｐｓ以上となる。このため、前述した波長分散の場合と同様に、偏波モード分散の影響によって伝送距離が制限されてしまう。実際には、光通信システムの伝送路上に光増幅器や波長分散補償器等の偏波モード分散を生じる部材を設ける必要があるため、信号光の伝送距離がさらに制限される可能性がある。加えて、偏波モード分散は、光ファイバに加わる応力や温度変化によって経時変化を示すため、敷設時だけでなく運用中も伝送路の偏波モード分散の状態をモニタして、それを動的に補償する必要がある。
【００１０】
上記のように波長分散と偏波モード分散は光通信システムの性能を制限する大きな要因であり、光通信システムの性能を改善するためには、これらの分散を動的に補償する、つまり、自動分散補償システムが必要である。自動分散補償システムを実現するための要素技術は、例えば、次の（ａ）〜（ｃ）の３つにまとめられる。
（ａ）可変分散補償器の実現
（ｂ）伝送路の分散値モニタの実現
（ｃ）可変分散補償器の補償量を最適化するフィードバック制御方法の実現
上記（ａ）の可変分散補償器について、これまでに提案されている可変波長分散補償器としては、後述の先行技術文献情報として挙げる、例えば非特許文献１に記載されたバーチャリ　イメージド　フェイズド　アレイ（Ｖｉｒｔｕａｌｌｙ　Ｉｍａｇｅｄ　Ｐｈａｓｅｄ　Ａｒｒａｙ：ＶＩＰＡ）や、例えば非特許文献２に記載されたチューナブル　リング　リゾネータ（Ｔｕｎａｂｌｅ　Ｒｉｎｇ　Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）、例えば非特許文献３に記載されたファイバ　ブラッグ　グレーティング（Ｆｉｂｅｒ　Ｂｒａｇｇ　Ｇｒａｔｉｎｇ：ＦＢＧ）などがある。
【００１１】
また、これまでに提案されている偏波モード分散補償器としては、例えば非特許文献４に記載されているように、光信号の送信端に偏波制御器（ＰｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ：ＰＣ）を設け、伝送特性を受信端からフィードバックして、２つの偏波モードへの光強度の分岐比γが０または１となるように制御する方式のものがある。また、例えば非特許文献５に記載されているように、光信号の受信端に偏波制御器と偏波保持ファイバ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ　Ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇ　Ｆｉｂｅｒ：ＰＭＦ）とを設け、偏波制御器を制御することにより、２つの偏波モード間に光伝送路とは逆符号の遅延差を与えるものがある。さらに、例えば非特許文献６に記載されているように、光信号の受信端に、偏波制御器および偏波ビームスプリッタ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ　Ｂｅａｍ　Ｓｐｌｉｔｔｅｒ：ＰＢＳ）と、この偏波ビームスプリッタにより２つに分岐された光信号成分をそれぞれ受光する受光器と、これら受光器により得られた２つの電気信号間に遅延差を与える可変遅延素子とを設けて、偏波制御器および可変遅延素子を制御する方式のものもある。
【００１２】
上記（ｂ）の分散値モニタについては、例えば、波長分散値の従来の測定方法として、波長の異なる複数の光を光ファイバに入力し、出力光間の群遅延や位相差を測定する、パルス法や位相法などが提案されている。しかし、これらの測定方法を用いてシステム運用中に通信の品質を落とすことなく波長分散の常時測定を行うためには、中継区間ごとに１組の波長分散測定器が必要となるという課題や、データ信号とは異なる波長の測定光を波長多重する必要があるという課題があり、経済性および装置サイズの観点から見て、上記のような測定方法は現実的なものではない。
【００１３】
上記の課題を解決するために、これまでに提案された波長分散のモニタ方法としては、例えば非特許文献７に記載されているように、波形歪みにより特定の周波数成分の強度が変化する性質を利用し、受信ベースバンド信号中の特定周波数成分の強度を用いて波長分散をモニタする方法がある。また、例えば特許文献１および特許文献２に記載されているように、光受信機で検出される誤り率（ビットエラーレート）等を基に波長分散をモニタする方法がある。さらに、例えば非特許文献８に記載されているように、主信号の識別処理を行うＤＥＣ（ＤＦＦ）に加えて比較用のＤＥＣを設け、波長分散の変動を検出する方法もある。
【００１４】
また、これまでに知られている偏波モード分散のモニタ方法としては、例えば、消光法（セナルモン法）、回転検光子法、回転移相子法および位相変調法等があり、また、偏光状態の表示（表現）方法としては、ポアンカレ球、ジョーンズベクトルおよびストークスベクトル等によるものが提案されている（例えば、非特許文献９参照）。具体的に、例えば特許文献３においては、ジョーンズベクトルを用いた偏波モード分散の測定方法およびその装置が提案されている。
【００１５】
以下、本発明に関連する先行技術文献情報をまとめておく。
【００１６】
【特許文献１】
特開２００１−７７７５６号公報
【特許文献２】
特開平９−３２６７５５号公報
【特許文献３】
特開平９−７２８２７号公報
【非特許文献１】
Ｍ．Ｓｈｉｒａｓａｋｉ　ｅｔ　ａｌ．，　“ＶＡＲＩＡＢＬＥ　ＤＩＳＰＥＲＳＩＯＮ　ＣＯＭＰＥＮＳＡＴＯＲ　ＵＳＩＮＧ　ＴＨＥ　ＶＩＲＴＵＡＬＬＹ　ＩＭＡＧＥＤ　ＰＨＡＳＥＤ　ＡＲＲＡＹ　（ＶＩＰＡ）　ＦＯＲ　４０−ＧＢＩＴ／Ｓ　ＷＤＭ　ＴＲＡＮＳＭＩＳＳＩＯＮ　ＳＹＳＴＥＭ”　ＥＣＯＣ２０００，ＰＤ　Ｔｏｐｉｃ２，　２．３
【非特許文献２】
Ｆ．Ｈｏｒｓｔ　ｅｔ　ａｌ．，　“ＴＵＮＡＢＬＥ　ＲＩＯＮＧ　ＲＥＳＯＮＡＴＯＲ　ＤＩＳＰＥＲＳＩＯＮ　ＣＯＭＰＥＮＳＡＴＯＲＳ　ＲＥＡＬＩＺＥＤ　ＩＮ　ＨＩＧＨ　ＲＥＦＲＡＣＴＩＶＥ−ＩＮＤＥＸ　ＣＯＮＴＲＡＳＴ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ”　ＥＣＯＣ２０００，ＰＤ　Ｔｏｐｉｃ２，　２．２
【非特許文献３】
Ｊ．Ａ．Ｊ．Ｆｅｌｌｓ　ｅｔ　ａｌ．，　“ＴＷＩＮ　ＦＩＢＲＥ　ＧＲＡＴＩＮＧ　ＡＤＪＵＳＴＡＢＬＥ　ＤＩＳＰＥＲＳＩＯＮ　ＣＯＭＰＥＮＳＡＴＯＲ　ＦＯＲ　４０ＧＢＩＴ／Ｓ”　ＥＣＯＣ２０００，ＰＤ　Ｔｏｐｉｃ２，　２．４
【非特許文献４】
Ｔ．Ｏｎｏ　ｅｔ　ａｌ．，　“１０　Ｇｂ／ｓ　ＰＭＤ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ　ｆｉｅｌｄ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｏｖｅｒ　４５２　ｋｍ　ｕｓｉｎｇ　Ｐｒｉｎｃｉｐａｌ　Ｓｔａｔｅ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ”，ＯＦＣ２０００，　ＰＤ４４
【非特許文献５】
Ｔａｋａｈａｓｈｉ　ｅｔ　ａｌ．，　“Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｆｏｒ　ｔｉｍｅｗｉｓｅ　ｆｌｕｃｔｕａｔｉｎｇ　ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ　ｍｏｄｅ　ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ　ｉｎ　ｉｎ−ｌｉｎｅ　ａｍｐｌｉｆｉｅｒ　ｓｙｓｔｅｍｓ”，　Ｅｌｅｃｔｒｏ．　Ｌｅｔｔ．，　ｖｏｌ．３０，　Ｎｏ．４，　１９９４，　ｐｐ３４８−３４９
【非特許文献６】
Ｔａｋａｈａｓｈｉ　ｅｔ　ａｌ．，　“Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　Ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｎｇ　Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ　Ｍｏｄｅ　Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ　Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｉｎ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍｓ”，　　Ｊ．ｏｆ　Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌ．，　Ｖｏｌ．１２，　Ｎｏ．５，　１９９４，　ｐｐ８９１−８９８
【非特許文献７】
Ｙ．Ａｋｉｙａｍａ　ｅｔ　ａｌ．，　“Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ　Ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ　ｉｎ　４０　Ｇｂｉｔ／ｓ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｂｙ　Ｓｅａｍｌｅｓｓ−ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　ｂｅｔｗｅｅｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｓ”，　ＥＣＯＣ’９９，　ｐｐ．Ｉ−１５０−１５１
【非特許文献８】
桑原昭一郎、外３名，「適応分散等化に適用する分散変動監視法の検討」，電子情報通信学会綜合大会，Ｂ−１０−１５２，１９９７年
【非特許文献９】
「偏光状態の表示法と測定法」，ＯＰＴＲＯＮＩＣＳ，　１９９７，　Ｎｏ．５　ｐｐ．１０９−１１７
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来の分散モニタ技術については、次のような問題点がある。すなわち、非特許文献７等で提案された受信ベースバンド信号中の特定周波数成分強度を検出して波長分散をモニタする方法、いわゆるクロックモニタ方法については、例えば図３１に示すように、クロックモニタとして、広帯域の受光器（ＰＤ）や４０ＧＨｚ等の周波数帯に対応したクロックアンプなどを含むことになり、主信号系の光受信部（Ｏ／Ｅ）に近い構成が必要となる。このため、特にＷＤＭシステムにおいてチャネルごとに個別に補償を行うには、各チャネルにそれぞれ対応したクロックモニタが必要となるので、コストの上昇およびサイズの増大が課題となる。この課題を解決するためには、例えば、主信号系とモニタ系の集積化が有効であるが、受信ベースバンド信号中からクロック成分を抽出する高精度なバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）を集積回路内で実現することは非常に難しいため、実現性に乏しいという問題がある。
【００１８】
また、特許文献１、２等で提案された誤り率やＱ値などの伝送品質を表すパラメータを波長分散のモニタとして使用する方法については、例えば、ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨシステムの場合、Ｂ１バイトなどのセクションオーバヘッドに含まれる監視用のバイトを利用することにより、既存のシステムに新たな構成を付加することなく分散モニタを実現でき、また、誤り訂正（Ｆｏｒｗａｒｄ　Ｅｒｒｏｒ　Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ：ＦＥＣ）を適用したシステムの場合には、ＦＥＣ−ＩＣの訂正情報を用いることにより、既存のシステムに新たな構成を付加することなく分散モニタを実現できるため、コストおよびサイズの各面でのメリットは大きい。しかしながら、誤り率等のパラメータは、上述の図３０に示したように波形劣化およびＯＳＮＲ劣化の双方の影響を受けるため、例えば波長分散のように波形劣化にのみ影響を与える要因の変化を高精度に検出することが難しいという問題がある。
【００１９】
さらに、非特許文献８等で提案されたＤＥＣ（ＤＦＦ）を用いて波長分散の変動を検出する方法については、モニタ系の回路として主信号系と同等の高速回路が必要となるため、そのような回路を実現して所要のモニタ特性を確保することが難しいという問題がある。具体的に説明すると、上記のモニタ方法を適用したシステムは、図３２に示すように、波長分散の変動を検出するための比較用のＤＥＣ１０１，１０２を主信号用のＤＥＣ１００とは別に追加し、比較用のＤＥＣ１０１，１０２には、最適識別閾値Ｖｔｈからマーク信号側にシフトさせた識別電圧Ｖｍ（＝Ｖｔｈ＋ΔＶ）と、スペース信号側にシフトさせた識別電圧Ｖｓ（＝Ｖｔｈ−ΔＶ）とをそれぞれ設定する。システム運用時における波長分散変動の検出動作は、まず、受信された主信号光が光電変換後に増幅されて各識別電圧が設定された各々のＤＥＣに分配される。そして、主信号用のＤＥＣ１００および比較用のＤＥＣ１０１の各データ出力の排他的論理和がＥＸＯＲ１０３で演算され、主信号用のＤＥＣ１００および比較用のＤＥＣ１０２の各データ出力の排他的論理和がＥＸＯＲ１０４で演算され、各ＥＸＯＲ１０３，１０４では２つの入力データの不一致に対してパルス出力が生成される。各ＥＸＯＲ１０３，１０４からのパルス出力はカウンタ１０５，１０６で計数され、そのカウント数がコントローラ１０７でモニタされることにより波長分散の変動方向が検出される。
従って、比較用のＤＥＣ１０１，１０２、ＥＸＯＲ１０３，１０４およびカウンタ１０５，１０６の全ての回路について主信号系と同等の高速回路が必要となり、前述したような問題が生じてしまう。
【００２０】
本発明は上記の点に着目してなされたもので、光通信システムの分散特性の変化を高い精度で簡易にモニタすることのできる分散モニタ装置および分散モニタ方法を提供すると共に、それを用いた自動分散補償システムを提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の分散モニタ装置は、光通信システムの分散特性をモニタする装置であって、前記光通信システムを伝送された信号光を光電変換した受信信号が入力され、識別位相および識別閾値を設定することにより入力信号がハイレベルであるかローレベルであるかを識別して該識別結果を論理値として出力するデータフリップフロップと、前記データフリップフロップから出力される論理値を平均化する積分回路と、前記積分回路から出力される信号のレベル変化に応じて、前記光通信システムで発生する分散の変動を検出する分散検出部と、を備えて構成されるものである。
【００２２】
かかる構成の分散モニタ装置では、データフリップフロップにおいて、受信信号レベルが識別閾値に対してハイレベルにあるかローレベルにあるかの識別処理が、識別位相に対応したタイミングで行われ、その識別結果を示す論理値が積分回路に出力される。積分回路では、データフリップフロップからの論理値が時間積分されて平均化され、その結果が分散検出部に出力される。分散検出部では、積分回路からの出力信号のレベル変化に応じて、受信波形の変化が判断され光通信システムで発生する分散の変動が検出される。これにより、信号光の伝送速度に比べて低速な回路を用いて分散モニタ装置を構成することが可能になり、光通信システムで発生する分散の変動を高い精度で検出することができるようになる。
【００２３】
また、本発明の自動分散補償システムは、上記のような分散モニタ装置を用いたシステムであって、伝送路上に配置された可変分散補償器と、該可変分散補償器よりも受信側に配置した前記分散モニタ装置で検出される分散の変動に応じて、該変動が小さくなるように前記可変分散補償器での分散補償量をフィードバック制御することにより、前記伝送路を伝搬した信号光に生じる分散を自動補償する制御回路と、を備えて構成されるものである。
【００２４】
かかる構成の自動分散補償システムによれば、前述したような分散モニタ装置によって高い精度でモニタされる分散の変動に応じて、可変分散補償器の分散補償量がフィードバック制御されることにより、伝送路を伝搬した信号光に生じる分散の自動補償を確実に行うことができるようになる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の自動分散補償システムの第１実施形態を示す構成図である。
図１において、本自動分散補償システムは、例えば、伝送路１を伝搬した信号光を受光器（ＰＤ）３で光電変換した後に等化増幅器４で所要のレベルまで増幅して受信信号のデータ識別処理を行う光受信部について、伝送路１と受光器３の間に伝送路１で発生する波長分散とは逆の波長分散を与える公知の可変分散補償器２を設けて分散補償を行うとき、その可変分散補償器２における分散補償量を、本発明による分散モニタ技術を適用したモニタ系によりフィードバック制御するようにしたものである。
【００２６】
上記のモニタ系は、例えば、分岐器１０、データフリップフロップ（ＤＦＦ）１１、識別閾値設定回路１２、遅延回路１３、積分回路１４および制御回路１５からなる。分岐器１０は、受光器３から等化増幅器４に送られる電気信号の一部をモニタ信号として取り出してＤＦＦ１１に送る。ＤＦＦ１１は、分岐器１０からのモニタ信号のレベルと識別閾値設定回路１２で設定される識別閾値との比較を、クロック抽出回路７から遅延回路１４を介して伝えられるクロック信号に同期したタイミングで行い、その比較結果を論理値として積分回路１３に出力する。積分回路１３は、ＤＦＦ１１から出力される論理値を時間積分して平均化し、その結果を制御回路１５に出力する。制御回路１５は、後述するように積分回路１３からの出力信号のレベルに応じて伝送路１で生じた波長分散の変動を検出し、その変動を小さくして波長分散値が０に近づくように可変分散補償器２での分散補償量をフィードバック制御する。ここでは、上記の制御回路１５が分散検出部および制御部としての機能を具備することになる。
【００２７】
なお、上記の光受信部について、ここでは、等化増幅器４が前置増幅器４ａおよび増幅器４ｂを直列に接続した構成を有し、その等化増幅器４で増幅された受信信号の一部が分岐器５で分岐されてクロック抽出回路７に送られ、クロック抽出回路７で抽出されたクロック信号に従って、識別回路６により受信信号のデータ識別処理が行われる構成例を示したが、本発明が適用可能な光受信部は上記の構成例に限られるものではない。また、伝送路１と受光器３の間に可変分散補償器２を設けるようにしたが、例えば、補償量が固定の分散補償器とその補償量の微調整を行う可変分散補償器とを組み合わせて、可変分散補償器の補償量がモニタ系によりフィードバック制御されるようにしてもよい。
【００２８】
次に、本自動分散補償システムの動作について説明する。
まず、本発明による分散モニタ方法の基本的な原理を図２〜図４に示す受信波形のシミュレーション結果を用いて具体的に説明することにする。図２〜図４のシミュレーション結果は、例えば、信号光の伝送速度を４０Ｇｂ／ｓとし、また、負のαパラメータ（α＝−１）を条件として、波長分散値を０ｐｓ／ｎｍ、−１０ｐｓ／ｎｍ、−２０ｐｓ／ｎｍに変化させたときの各受信波形を示したものである。なお、このシミュレーションでは非線形効果および偏波モード分散については考慮してない。
【００２９】
図２〜図４の各受信波形より、負の波長分散値の減少（波長分散の絶対値の増加）に伴って波形の広がりが進むことが分かる。本分散モニタ方法は、上記のように波長分散値の変化に伴い受信波形が変化する性質を利用して、波長分散の変動を検出するようにしたものである。具体的には、受信波形について、特にビット列中の…０，１，０，…となるパターンの「１」に注目する。この「１」に対応する受信波形は、図２〜４の破線丸印で囲んだ部分に示すように、波長分散値の増加に伴ってハイレベルが立ち上がりきらずに下がっていくことが分かる。そこで、本分散モニタ方法は、このような受信波形の変化を図１に示したＤＦＦ１１および積分回路１４を用いて検出することにより波長分散の変動を判断する。
【００３０】
図５および図６は、上記図３および図４の受信波形について、図１のＤＦＦ１１に設定される識別閾値Ｖｔｈ、識別位相Ｔの関係を例示した図である。図５および図６に示すような識別閾値Ｖｔｈ、識別位相Ｔの関係に従って受信波形の識別処理を行った場合、波長分散値が−１０ｐｓ／ｎｍのときには受信波形は「ハイ（ＨＩＧＨ）」と識別され（図５）、波長分散値が−２０ｐｓ／ｎｍのときには受信波形は「ロー（ＬＯＷ）」と識別される（図６）ようになる。このため、ＤＦＦ１１から出力される論理値を時間積分した積分回路１４の出力レベルは、波長分散値が−１０ｐｓ／ｎｍから−２０ｐｓ／ｎｍへと変化するに従って低下する。従って、積分回路１４の出力レベルは、波長分散の変動に対応して変化するようになるため、その積分回路１４の出力レベルの変化を基に制御回路１５で伝送路１で発生した波長分散の変動を判断することが可能になる。そして、この制御回路１５で判断した波長分散の変動が小さくなり波長分散値が０に近づくように可変分散補償器２における分散補償量をフィードバック制御することによって、伝送光に生じる波長分散の自動補償が確実に行われるようになる。
【００３１】
上記のように第１実施形態の自動分散補償システムによれば、波長分散の変化に起因する受信波形の変化をＤＦＦ１１および積分回路１４を用いて検出するようにしたことで、主信号系よりも低速な回路を用いてモニタ系を容易に構成することができ、そのようなモニタ系により伝送路の波長分散特性の変化を高い精度で検出して可変分散補償器２のフィードバック制御を行うことで、波長分散の自動補償を確実に行うことが可能になる。
【００３２】
次に、本発明の自動分散補償システムの第２実施形態について説明する。
図７は、第２実施形態の自動分散補償システムを示す構成図である。なお、上記の図１に示した第１実施形態の構成と同様の部分には同一の符号が付してあり、以下、他の実施形態においても同様とする。
図７において、第２実施形態の自動分散補償システムの構成が第１実施形態の場合と異なる部分は、２組のモニタ系を並列に設けて波長分散の検出を行うようにした部分であり、その他の部分の構成は第１実施形態の場合と同様である。
【００３３】
具体的には、分岐器１０で分岐されたモニタ信号がさらに分岐器１０’で２分岐され、各モニタ信号がＤＦＦ１１，１１’にそれぞれ送られる。ＤＦＦ１１は、識別閾値設定回路１２で設定される識別閾値Ｖｔｈ１と、クロック抽出回路７から遅延回路１４を介して伝えられるクロック信号に同期した識別位相Ｔ１に従って、分岐器１０’からのモニタ信号の識別処理を行い、その結果を示す論理値を積分回路１３に出力する。また、ＤＦＦ１１’は、識別閾値設定回路１２’で設定される識別閾値Ｖｔｈ２（≠Ｖｔｈ１）と、クロック抽出回路７から遅延回路１４’を介して伝えられるクロック信号に同期した識別位相Ｔ２（≠Ｔ１）に従って、分岐器１０’からのモニタ信号の識別処理を行い、その結果を示す論理値を積分回路１３’に出力する。各積分回路１３，１３’は、各ＤＦＦ１１，１１’から出力される論理値を時間積分して制御回路１５にそれぞれ出力する。制御回路１５は、後述するように各積分回路１３，１３’からの出力信号のレベルに応じて伝送路１で生じた波長分散の変動を判断し、その変動を小さくして波長分散値が０に近づくように可変分散補償器２での補償量をフィードバック制御する。
【００３４】
上記のような構成の自動分散補償システムでは、伝送路１で発生する波長分散値の減少および増加を検出して波長分散の自動補償を行うことが可能になる。すなわち、前述した第１実施形態の場合のように１組のモニタ系で識別処理を行う構成には、負のαパラメータおよび負の波長分散値の組み合わせにより波形広がりが発生している場合に波長分散値の減少を検出することはできたが、例えば図８および図９の受信波形に示すように、負のαパラメータおよび正の波長分散値の組み合わせにより波形圧縮が発生している場合に波長分散値の増加を検出することはできない。
【００３５】
そこで、本実施形態の自動分散補償システムでは、２組のモニタ系を設け、一方のモニタ系における識別閾値Ｖｔｈ１および識別位相Ｔ１と、他方のモニタ系における識別閾値Ｖｔｈ２および識別位相Ｔ２とを、図８および図９の太線に示したような関係で設定することにより、波形圧縮が発生している場合の波長分散の増加を検出することを可能にしている。具体的には、識別閾値Ｖｔｈ１および識別位相Ｔ１は第１実施形態の場合と同様の設定とし、識別閾値Ｖｔｈ２および識別位相Ｔ２については、例えばビット列…０，１，…中の「１」のパルスの立ち上がり部分についてレベル判定が行われるように設定する。これにより、波長分散値が＋３０ｐｓ／ｎｍの場合（図８）と＋５０ｐｓ／ｎｍ（図９）の場合とでは、識別閾値Ｖｔｈ１および識別位相Ｔ１の組み合わせによる識別結果に変化はないが、識別閾値Ｖｔｈ２および識別位相Ｔ２の組み合わせによる識別結果には差が生じるようになる。これにより、波形圧縮が発生している場合の波長分散値の増加を検出することが可能になる。もちろん、波形広がりが発生している場合の波長分散の減少については、識別閾値Ｖｔｈ１および識別位相Ｔ１の組み合わせによる識別結果を基に第１実施形態の場合と同様にして検出することが可能である。
【００３６】
このように第２実施形態の自動分散補償システムによれば、２組のＤＦＦ１１，１１’および積分回路１３，１３’を利用してモニタ信号の波形変化の検出するようにしたことで、伝送路１で発生する波長分散値の減少だけでなく増加もモニタすることができるため、波長分散の変動をより高い精度で検出することが可能になり、広範囲な波長分散の自動補償を実現することが可能になる。
【００３７】
なお、上記の第２実施形態では２組のＤＦＦおよび積分回路を設けて波長分散をモニタするようにしたが、例えば、ＤＦＦおよび積分回路の組み合わせをさらに増やすことによって、波長分散値の増減を多段階に検出することができ、波長分散値の検出精度をさらに改善することが可能となる。
次に、本発明の自動分散補償システムの第３実施形態について説明する。
【００３８】
図１０は、第３実施形態の自動分散補償システムを示す構成図である。
図１０において、第３実施形態の自動分散補償システムの構成が上述の図１に示した第１実施形態の場合と異なる部分は、制御回路１５から出力される制御信号に応じて、識別閾値設定回路１２で設定される識別閾値のレベルが可変制御されるようにした部分であり、その他の部分の構成は第１実施形態の場合と同様である。ここでは、制御回路１５が閾値制御部としての機能を具備することになる。
【００３９】
このような構成の自動分散補償システムでは、例えば図１１〜図１４に示すように、ＤＦＦ１１におけるモニタ信号の識別処理が、固定の識別位相Ｔのタイミングに対して、識別閾値を段階的に変化させて行われ、その識別結果に基づいて伝送路で生じた波長分散値が判断されるようになる。
図１５は、第３実施形態において波長分散をモニタするためのアルゴリズムの一例を示すフローチャートである。ここでは例えば、識別閾値を４段階（Ｖｔｈ１〜Ｖｔｈ４）に変化させて識別処理を行うことにより、０，−１０，−３０，−５０ｐｓ／ｎｍおよび−５０ｐｓ／ｎｍ以下の波長分散値を検出する場合を想定して具体的な説明を行うことにする。
【００４０】
まず、図１５のステップ１（図中Ｓ１で示し、以下同様とする）では、識別閾値設定回路１２からＤＦＦ１１に与えられる識別閾値が初期値Ｖｔｈ１（図１１〜図１４参照）に設定される。そして、ステップ２では、識別位相Ｔのタイミングでモニタ信号の「１」レベルと識別閾値Ｖｔｈ１の比較が行われ、識別結果がハイ（ＨＩＧＨ；ＤＥＣ＝１）となるかロー（ＬＯＷ；ＤＥＣ＝０）となるかが判定される。具体的に図１１に示したように識別閾値Ｖｔｈ１に対する識別結果がハイとなる場合には、ステップ３に進んで波長分散値が０ｐｓ／ｎｍと検出される。一方、図１２〜図１４に示したように識別閾値Ｖｔｈ１に対する識別結果がローとなる場合には、ステップ４に移って識別閾値の設定がＶｔｈ２（＜Ｖｔｈ１）に変更される。
【００４１】
そして、ステップ５では、上記のステップ２の場合と同様にして、識別閾値Ｖｔｈ２に対するモニタ信号の識別結果が判定される。このとき、図１２に示したように識別閾値Ｖｔｈ２に対する識別結果がハイとなる場合には、ステップ６に進んで波長分散値が−１０ｐｓ／ｎｍと検出される。一方、図１３、図１４に示したように識別閾値Ｖｔｈ２に対する識別結果がローとなる場合には、ステップ７に移って識別閾値の設定がＶｔｈ３（＜Ｖｔｈ２）に変更される。
【００４２】
さらに、ステップ８では、識別閾値Ｖｔｈ３に対するモニタ信号の識別結果が判定され、識別結果がハイとなる場合（図１３）にはステップ９で波長分散値が−３０ｐｓ／ｎｍと検出され、ローとなる場合（図１４）にはステップ１０で識別閾値の設定がＶｔｈ４（＜Ｖｔｈ３）に変更される。最後に、ステップ１１において識別閾値Ｖｔｈ４に対する識別結果の判定が行われ、ハイとなる場合（図１４）にはステップ１２で波長分散値が−５０ｐｓ／ｎｍと検出され、ローとなる場合にはステップ１３で波長分散値が−５０ｐｓ／ｎｍ以下と検出される。
【００４３】
上記のようなアルゴリズムにおける波長分散値、識別閾値および識別結果の関係をまとめると次の表１のようになる。
【００４４】
【表１】

上記のように第３実施形態の自動分散補償システムによれば、モニタ信号の識別結果に応じて、ＤＦＦ１１に設定される識別閾値を多段階に変化させるようにすることによって、波長分散の変動をより高い精度で検出することが可能となる。これによりモニタ系の構成の簡略化を図ることができ、波長分散の自動補償をより確実に行うことが可能になる。
【００４５】
なお、上記の第３実施形態では、識別閾値を４段階に変化させて波長分散を検出する一例を示したが、ＤＦＦ１１に与える識別閾値は、要求される波長分散の検出精度に応じて任意の段階で設定することが可能である。また、識別閾値を段階的に小さくすることにより、波形広がりが発生している場合の波長分散の減少を検出する場合を説明したが、波形圧縮が発生している場合には、識別閾値を段階的に大きくすることにより波長分散の増加を高い精度で検出することが可能である。
【００４６】
次に、本発明の自動分散補償システムの第４実施形態について説明する。
図１６は、第４実施形態の自動分散補償システムを示す構成図である。
図１６において、第４実施形態の自動分散補償システムの構成が上述の図１に示した第１実施形態の場合と異なる部分は、制御回路１５から出力される制御信号に応じて、遅延回路１３におけるクロック信号の遅延量が可変制御されるようにした部分であり、その他の部分の構成は第１実施形態の場合と同様である。ここでは、制御回路１５が位相制御部としての機能を具備することになる。
【００４７】
このような構成の自動分散補償システムでは、例えば図１７〜図２０に示すように、ＤＦＦ１１におけるモニタ信号の識別処理が、固定の識別閾値Ｖｔｈに対して、識別位相を段階的に変化させて行われ、その識別結果に基づいて伝送路で生じた波長分散値が判断されるようになる。
図２１は、第４実施形態において波長分散をモニタするためのアルゴリズムの一例を示すフローチャートである。ここでは例えば、識別位相を４段階（Ｔ１〜Ｔ４）に変化させて識別処理を行うことにより、０，−１０，−３０，−５０ｐｓ／ｎｍおよび−５０ｐｓ／ｎｍ以下の波長分散値を検出する場合を想定して具体的な説明を行うことにする。
【００４８】
まず、図２１のステップ２１では、遅延回路１３で遅延されたクロック信号に同期してＤＦＦ１１に与えられる識別位相が初期値Ｔ１（図１７〜図２０参照）に設定される。そして、ステップ２２では、その識別位相Ｔ１のタイミングでモニタ信号の「１」レベルと識別閾値Ｖｔｈの比較が行われ、識別結果がハイ（ＨＩＧＨ；ＤＥＣ＝１）となるかロー（ＬＯＷ；ＤＥＣ＝０）となるかが判定される。具体的に図１７〜図２０の各受信波形ではいずれの識別結果もハイとなるので次のステップ２４に進んで識別位相の設定がＴ２（＜Ｔ１）となるように遅延回路１３における遅延量が変更される。なお、識別位相Ｔ１のタイミングで識別結果がローとなった場合には、ステップ２３で波長分散値が−５０ｐｓ／ｎｍ以下と検出される。
【００４９】
そして、ステップ２５では、上記のステップ２２の場合と同様にして、識別位相Ｔ２のタイミングにおけるモニタ信号の識別結果が判定される。このとき、図２０に示したように識別結果がローとなる場合には、ステップ２６に進んで波長分散値が−５０ｐｓ／ｎｍと検出される。一方、図１７〜図１９に示したように識別結果がハイとなる場合には、ステップ２７に移って識別位相の設定がＴ３（＜Ｔ２）となるように遅延回路１３における遅延量が変更される。
【００５０】
さらに、ステップ２８では、識別位相Ｔ３のタイミングにおけるモニタ信号の識別結果が判定され、識別結果がローとなる場合（図１９）にはステップ２９で波長分散値が−３０ｐｓ／ｎｍと検出され、ハイとなる場合（図１７、図１８）にはステップ３０で識別位相の設定がＴ４（＜Ｔ３）となるように遅延回路１３における遅延量が変更される。最後に、ステップ３１では、識別位相Ｔ４のタイミングにおけるモニタ信号の識別結果が判定され、識別結果がローとなる場合（図１８）にはステップ３２で波長分散値が−１０ｐｓ／ｎｍと検出され、ハイとなる場合（図１７）にはステップ３３で波長分散値が０ｐｓ／ｎｍと検出される。
【００５１】
上記のようなアルゴリズムにおける波長分散値、識別閾値および識別結果の関係をまとめると次の表２のようになる。
【００５２】
【表２】

上記のように第４実施形態の自動分散補償システムによれば、モニタ信号の識別結果に応じて、ＤＦＦ１１に設定される識別位相を多段階に変化させるようにすることによっても波長分散の変動をより高い精度で検出することが可能となる。これによりモニタ系の構成の簡略化を図ることができ、波長分散の自動補償をより確実に行うことが可能になる。
【００５３】
なお、上記の第４実施形態では、識別位相を４段階に変化させて波長分散を検出する一例を示したが、ＤＦＦ１１に与える識別位相は、要求される波長分散の検出精度に応じて任意の段階で設定することが可能である。また、識別位相を段階的に変化させることにより、波形広がりが発生している場合の波長分散の減少を検出する場合を説明したが、各識別位相の設定を適切に制御することで波形圧縮が発生している場合についても同様にして波長分散の変動を検出することが可能である。
【００５４】
ところで、上述した第１〜第４実施形態では、図２２のシステム概略図に示すように、光送信部３０から伝送路１を介して伝送された信号光に生じた波長分散が受信端において自動補償される構成としたが、本発明の自動分散補償システムはこの構成に限られるものではない。なお、図２２に示した波形変化検出部２１は、上述の第１〜第４実施形態で説明したＤＦＦ１１、識別閾値設定回路１２、遅延回路１３および積分回路１４を包含した機能ブロックであり、また、受信器２０は、上述の第１〜第４実施形態で説明した等化増幅器４、分岐器５、識別回路６およびクロック抽出回路７を包含した機能ブロックである。
【００５５】
具体的に、第１〜第４実施形態の自動分散補償システムに関連する他の構成としては、例えば図２３に示すように、光送信部３０と伝送路１の送信端との間に可変分散補償器２を配置し、受信端でモニタした波長分散値に応じて上記の可変分散補償器２をフィードバック制御して、送信端で波長分散の自動補償を行うようにしてもよい。また、例えば図２４に示すように、伝送路１上に中継器３１を設けて信号光を中継伝送する場合には、中継区間の途中に可変分散補償器２を配置し、受信端でモニタした波長分散値に応じて可変分散補償器２をフィードバック制御して、中継区間で波長分散の自動補償を行うようにしてもよい。
【００５６】
さらに、例えば図２５に示すように、波長の異なる複数のチャネル光（図ではＮ波のチャネル光）を波長多重して伝送するＷＤＭ光通信システムの場合には、光受信部の分波器２２で波長ごとに分波された各チャネル光Ｃｈ．１〜Ｃｈ．Ｎに対応させて、可変分散補償器２_１〜２_Ｎ、波形変化検出部２１_１〜２１_Ｎおよび制御回路１５_１〜１５_Ｎをそれぞれ設け、各々のチャネル光ごとに波長分散の自動補償を行うようにしてもよい。また、例えば図２６に示すように、光受信部の分波器２２の前段に可変分散補償器２を配置するようにして、各波長に対応した波長分散を一括して自動補償することも可能である。
【００５７】
次に、本発明の自動分散補償システムの第５実施形態について説明する。第５実施形態では、システム起動時などにおいて、システム全体で生じる波長分散値が不明となるような場合でも、可変分散補償器のフィードバック制御が確実に行われるようにした応用例について説明する。
図２７は、第５実施形態の自動分散補償システムを示す構成図である。
【００５８】
図２７に示すシステム構成は、例えば、受信器２０から出力される同期外れアラームを利用して、可変分散補償器２の初期設定動作を行うようにしたことを特徴とする。具体的には、受信器２０で主信号のデータ識別処理を行う際に同期外れの状態になると出力される同期外れアラームが制御回路１５に与えられる。制御回路１５は、システム起動時などに、可変分散補償器２の分散補償量をその可変範囲の一部または全範囲に亘って掃引し、同期外れアラームが発生するか否かに応じて、少なくともフィードバック制御（トラッキングモード）時の同期が確立する範囲に分散補償量の初期値を設定する。詳しくは、例えば図２８に示すように、分散補償量がＡからＢまでの範囲で同期外れアラームが発生しないことを探索すると、その範囲の中点を求めて分散補償量の初期設定値とする。
【００５９】
このように同期外れアラームを利用して可変分散補償器２の初期設定動作を行うことにより、システム起動時などに分散トレランスを大きく逸脱するような波長分散が生じて受信波形の歪みが著しく大きくなり（例えば図２９に示す波長分散値＋１７００ｐｓ／ｎｍのときの受信波形のシミュレーション結果を参照）、受信信号とクロック信号の同期が確立できなくなるような状況になっても、可変分散補償器２の分散補償量が同期可能な範囲に自動的に初期設定されるようになる。これにより、受信信号およびクロック信号の同期確立を前提としたＤＦＦ１１を用いた波長分散のモニタを確実に行うことができ、伝送路１で生じる波長分散を安定して自動補償することが可能になる。
【００６０】
なお、上記の第５実施形態では、受信器２０から出力される同期外れアラームを利用して可変分散補償器２の初期設定動作を行うようにしたが、同期外れアラームを利用する代わりに、例えば、誤り率やＱ値、Ｂ１バイト（ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨシステムの場合）などの伝送品質情報を利用して、可変分散補償器２の分散補償量を同期可能な範囲に設定するようにしてもよい。
【００６１】
また、上述した第１〜第５実施形態では、伝送路１で生じる波長分散の変動を本発明によるモニタ技術を適用して検出する場合について説明したが、これと同様にして偏波モード分散（ＰＭＤ）の変動もモニタすることが可能である。この場合、モニタした偏波モード分散値に応じて公知の偏波モード分散補償器における補償量をフィードバック制御することで、伝送路で生じる偏波モード分散を動的に自動補償することが可能になる。また、波長分散および偏波モード分散の自動補償が同時に行われるようなシステムにおける分散モニタとしても本発明は有効である。
【００６２】
以上、本明細書で開示した主な発明について以下にまとめる。
【００６３】
（付記１）　光通信システムの分散特性をモニタする分散モニタ装置であって、
前記光通信システムを伝送された信号光を光電変換した受信信号が入力され、識別位相および識別閾値を設定することにより入力信号がハイレベルであるかローレベルであるかを識別して該識別結果を論理値として出力するデータフリップフロップと、
前記データフリップフロップから出力される論理値を平均化する積分回路と、前記積分回路から出力される信号のレベル変化に応じて、前記光通信システムで発生する分散の変動を検出する分散検出部と、
を備えて構成されたことを特徴とする分散モニタ装置。
【００６４】
（付記２）　付記１に記載の分散モニタ装置であって、
識別位相および識別閾値の少なくとも一方が互いに相違するように設定された複数の前記データフリップフロップと、該各データフリップフロップにそれぞれ対応した複数の前記積分回路と、を備え、前記分散検出部が、前記各積分回路から出力される信号のレベルに応じて、前記光通信システムで発生する分散の変動を検出することを特徴とする分散モニタ装置。
【００６５】
（付記３）　付記１に記載の分散モニタ装置であって、
前記データフリップフロップに設定される識別閾値を可変制御する閾値制御部を備え、前記分散検出部は、互いに異なる識別閾値に対応して前記積分回路から出力される各信号のレベルに応じて、前記光通信システムで発生する分散の変動を検出することを特徴とする分散モニタ装置。
【００６６】
（付記４）　付記１に記載の分散モニタ装置であって、
前記データフリップフロップに設定される識別位相を可変制御する位相制御部を備え、前記分散検出部は、互いに異なる識別位相に対応して前記積分回路から出力される各信号のレベルに応じて、前記光通信システムで発生する分散の変動を検出することを特徴とする分散モニタ装置。
【００６７】
（付記５）　付記１に記載の分散モニタ装置であって、
前記分散検出部は、前記光通信システムで発生する波長分散の変動を検出することを特徴とする分散モニタ装置。
【００６８】
（付記６）　付記１に記載の分散モニタ装置であって、
前記分散検出部は、前記光通信システムで発生する偏波モード分散の変動を検出することを特徴とする分散モニタ装置。
【００６９】
（付記７）　光通信システムの分散特性をモニタする分散モニタ方法であって、
識別位相および識別閾値を設定することにより入力信号がハイレベルであるかローレベルであるかを識別して該識別結果を論理値として出力するデータフリップフロップを用い、前記光通信システムを伝送された信号光の受信波形に対する識別処理を行い、
前記データフリップフロップから出力される論理値を積分回路により平均化し、
前記積分回路から出力される信号のレベル変化に応じて、前記光通信システムで発生する分散の変動を検出することを特徴とする分散モニタ方法。
【００７０】
（付記８）　付記７に記載の分散モニタ方法であって、
前記データフリップフロップを用いた識別処理が、互いに相違する複数の識別閾値について行われることを特徴とする分散モニタ方法。
【００７１】
（付記９）　付記７に記載の分散モニタ方法であって、
前記データフリップフロップを用いた識別処理が、互いに相違する複数の識別位相について行われることを特徴とする分散モニタ方法。
【００７２】
（付記１０）　付記１に記載の分散モニタ装置を用いた自動分散補償システムであって、
伝送路上に配置された可変分散補償器と、
該可変分散補償器よりも受信側に配置した前記分散モニタ装置で検出される分散の変動に応じて、該変動が小さくなるように前記可変分散補償器での分散補償量をフィードバック制御することにより、前記伝送路を伝搬した信号光に生じる分散を自動補償する制御回路と、
を備えて構成されたことを特徴とする自動分散補償システム。
【００７３】
（付記１１）　付記１０に記載の光通信自動分散補償システムであって、
前記可変分散補償器は、前記伝送路の受信端に配置されることを特徴とする自動分散補償システム。
【００７４】
（付記１２）　付記１０に記載の自動分散補償システムであって、
前記可変分散補償器は、前記伝送路の送信端に配置されることを特徴とする自動分散補償システム。
【００７５】
（付記１３）　付記１０に記載の自動分散補償システムであって、
前記可変分散補償器は、前記伝送路上に設定された中継区間内に配置されることを特徴とする自動分散補償システム。
【００７６】
（付記１４）　付記１０に記載の自動分散補償システムであって、
波長の異なる複数のチャネル光を含む波長多重信号光が前記伝送路を伝搬するとき、前記分散モニタ装置は、波長多重信号光の各波長のチャネル光にそれぞれ対応させて設けられることを特徴とする自動分散補償システム。
【００７７】
（付記１５）　付記１０に記載の自動分散補償システムであって、
前記制御回路は、伝送品質情報を利用して、前記可変分散補償器の分散補償量の初期値がフィードバック制御可能な範囲内となるように設定動作を行うことを特徴とする自動分散補償システム。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の分散モニタ装置および分散モニタ方法によれば、データフリップフロップと積分回路の組み合わせにより受信波形のレベル変化を検出して光通信システムで発生する分散の変動をモニタするようにしたことで、信号光の伝送速度に比べて低速な回路を用いた簡易な構成によってシステムの分散特性を高い精度で検出することができる。また、このような本発明の分散モニタ技術を適用した自動分散補償システムによれば、高い精度でモニタされた分散の変動に応じて可変分散補償器の分散補償量がフィードバック制御されるため、伝送路を伝搬した信号光に生じる分散を確実に自動補償することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の自動分散補償システムの第１実施形態を示す構成図である。
【図２】波長分散により波形歪みが生じる様子を説明するための図であって、波長分散値が０ｐｓ／ｎｍの場合の受信波形のシミュレーション結果である。
【図３】波長分散により波形歪みが生じる様子を説明するための図であって、波長分散値が−１０ｐｓ／ｎｍの場合の受信波形のシミュレーション結果である。
【図４】波長分散により波形歪みが生じる様子を説明するための図であって、波長分散値が−２０ｐｓ／ｎｍの場合の受信波形のシミュレーション結果である。
【図５】図３の受信波形について、上記の第１実施形態においてＤＦＦに設定される識別閾値および識別位相の関係を例示した図である。
【図６】図４の受信波形について、上記の第１実施形態においてＤＦＦに設定される識別閾値および識別位相の関係を例示した図である。
【図７】本発明の自動分散補償システムの第２実施形態を示す構成図である。
【図８】上記の第２実施形態においてＤＦＦに設定される識別閾値および識別位相の関係を波長分散値が＋３０ｐｓ／ｎｍの場合の受信波形について例示した図である。
【図９】上記の第２実施形態においてＤＦＦに設定される識別閾値および識別位相の関係を波長分散値が＋５０ｐｓ／ｎｍの場合の受信波形について例示した図である。
【図１０】本発明の自動分散補償システムの第３実施形態を示す構成図である。
【図１１】上記の第３実施形態においてＤＦＦに設定される識別閾値および識別位相の関係を波長分散値が０ｐｓ／ｎｍの場合の受信波形について例示した図である。
【図１２】上記の第３実施形態においてＤＦＦに設定される識別閾値および識別位相の関係を波長分散値が−１０ｐｓ／ｎｍの場合の受信波形について例示した図である。
【図１３】上記の第３実施形態においてＤＦＦに設定される識別閾値および識別位相の関係を波長分散値が−３０ｐｓ／ｎｍの場合の受信波形について例示した図である。
【図１４】上記の第３実施形態においてＤＦＦに設定される識別閾値および識別位相の関係を波長分散値が−５０ｐｓ／ｎｍの場合の受信波形について例示した図である。
【図１５】上記の第３実施形態において波長分散をモニタするためのアルゴリズムの一例を示すフローチャートである。
【図１６】本発明の自動分散補償システムの第４実施形態を示す構成図である。
【図１７】上記の第４実施形態においてＤＦＦに設定される識別閾値および識別位相の関係を波長分散値が０ｐｓ／ｎｍの場合の受信波形について例示した図である。
【図１８】上記の第４実施形態においてＤＦＦに設定される識別閾値および識別位相の関係を波長分散値が−１０ｐｓ／ｎｍの場合の受信波形について例示した図である。
【図１９】上記の第４実施形態においてＤＦＦに設定される識別閾値および識別位相の関係を波長分散値が−３０ｐｓ／ｎｍの場合の受信波形について例示した図である。
【図２０】上記の第４実施形態においてＤＦＦに設定される識別閾値および識別位相の関係を波長分散値が−５０ｐｓ／ｎｍの場合の受信波形について例示した図である。
【図２１】上記の第４実施形態において波長分散をモニタするためのアルゴリズムの一例を示すフローチャートである。
【図２２】第１〜第４実施形態について光通信システム全体の概略構成を示す図である。
【図２３】図２３に関連して送信端で自動分散補償を行うようにした構成例を示す図である。
【図２４】図２３に関連して中継区間で自動分散補償を行うようにした構成例を示す図である。
【図２５】図２３に関連してＷＤＭ光通信システムに適用した場合の構成例を示す図である。
【図２６】図２５に関連する他の構成例を示す図である。
【図２７】本発明の自動分散補償システムの第５実施形態を示す構成図である。
【図２８】上記の第５実施形態における可変分散補償器の初期設定動作を説明するための図である。
【図２９】波長分散値が１７００ｐｓ／ｎｍの場合の受信波形のシミュレーション結果を示す図である。
【図３０】一般的な光通信システムで伝送品質が劣化する要因をまとめた図である。
【図３１】従来のクロックモニタ方法を適用し４０Ｇｂ／ｓを想定した場合の構成例を示す図である。
【図３２】従来のＤＥＣ（ＤＦＦ）を用いて波長分散の変化を検出するモニタ方法を適用した場合の構成例を示す図である。
【符号の説明】
１　　伝送路
２　　可変分散補償器
３　　受光器（ＰＤ）
４　　等化増幅器
５，１０，１０’　　分岐器
６　　識別回路
７　　クロック抽出回路
１１，１１’　　データフリップフロップ（ＤＦＦ）
１２，１２’　　識別閾値設定回路
１３，１３’　　遅延回路
１４，１４’　　積分回路
１５　　制御回路
２１　　波形変化検出部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique for monitoring a dispersion characteristic of an optical communication system transmitting a single wavelength or a wavelength multiplexed signal light, and more particularly to a technique for detecting a variation in dispersion by discriminating a received waveform level. The present invention relates to a dispersion monitoring apparatus and a dispersion monitoring method, and an automatic dispersion compensation system using the same.
[0002]
[Prior art]
With the rapid increase in network capacity in recent years, there is an increasing demand for larger capacity networks. Currently, a wavelength division multiplexing (WDM) optical transmission system using a base technology with a transmission capacity per channel of 10 Gb / s (gigabit / second) has been put to practical use. In addition, further increase in capacity is required in the future, and an ultra-high-speed optical transmission system having a transmission capacity of 40 Gb / s or more per channel is expected due to problems such as frequency utilization efficiency and apparatus cost.
[0003]
However, in such an ultra-high-speed optical transmission system, there is a problem that the transmission distance of signal light is limited because the influence of waveform deterioration due to chromatic dispersion, polarization mode dispersion and the like on transmission quality increases. . Therefore, in order to realize an ultrahigh-speed optical system, an automatic dispersion compensation system that detects fluctuations in chromatic dispersion and polarization mode dispersion and compensates with high accuracy is required.
[0004]
In general, the cause of the deterioration of transmission quality in an optical communication system is, for example, as shown in FIG. 30, the optical signal-to-noise ratio (OSNR) due to attenuation of signal light or increase of noise light. Deterioration is roughly classified into deterioration of the optical waveform shape itself. Further, causes of the latter waveform deterioration include chromatic dispersion, polarization mode dispersion (PMD), and non-linear effects.
[0005]
Here, the chromatic dispersion will be described in detail. In an optical communication system having a transmission speed exceeding 10 Gb / s, the tolerance for chromatic dispersion is significantly reduced. For example, the chromatic dispersion tolerance in a system that transmits a 40 Gb / s NRZ signal light is 100 ps / nm or less. In addition, since the distance of the relay interval in an optical communication system is generally not constant, for example, in the case of a system using a 1.3 μm zero-dispersion single mode fiber (SMF) having a characteristic of a chromatic dispersion value of 17 ps / nm / km. Will deviate from the chromatic dispersion tolerance as described above only when the distance of the relay section differs by several kilometers.
[0006]
On the other hand, an optical fiber transmission line owned by a communication carrier is not accurately grasped about a distance and a chromatic dispersion value for each relay section, and is based on a fixed dispersion compensation method using a dispersion compensating fiber (DCF) or the like. It is often difficult to achieve chromatic dispersion compensation with high accuracy. Furthermore, since the chromatic dispersion value changes over time due to the effects of the temperature and stress of the optical fiber, the amount of chromatic dispersion is measured not only at the start of operation of the system but also during the operation of the system while strictly measuring the chromatic dispersion. It needs to be adjusted optimally.
[0007]
For example, the amount of chromatic dispersion that occurs when a temperature variation of 100 ° C. is assumed for a transmission path having a length of 500 km using DCF as a type of optical fiber is as follows.

The amount of chromatic dispersion described above is almost equal to the chromatic dispersion tolerance when transmitting the NRZ signal light of 40 Gb / s. Therefore, an automatic chromatic dispersion compensation system that constantly monitors the chromatic dispersion characteristics of a transmission line and performs optimal control of the amount of chromatic dispersion compensation is not limited to a system using an SMF as a transmission line, but also to a 1.55 μm zero dispersion shift fiber (DSF). ) Or a non-zero dispersion shifted fiber (NZ-DSF) as a transmission line.
[0008]
Next, the polarization mode dispersion will be described in detail. Polarization mode dispersion is dispersion caused by different propagation delay times of polarization components (for example, two mode lights such as a TE mode and a TM mode) in an optical signal, and can occur in any optical fiber. . In general, the influence of the polarization mode dispersion increases as the transmission speed of the optical signal increases, and increases as the transmission distance of the optical signal increases, and the effect cannot be ignored.
[0009]
In addition, optical fibers constituting an old optical transmission line mainly laid outside of Japan include 1 ps / km per unit length. ^1/2 (Picosecond / km ^1/2 Some of them are said to have a large polarization mode dispersion value exceeding ()). When short-distance transmission such as 50 km is performed using such an optical fiber, an optical delay difference Δτ generated between two polarization components of the transmission light corresponds to one time slot of the NRZ signal light of 40 Gb / s. 7 ps or more for 25 ps. Therefore, similarly to the case of the chromatic dispersion described above, the transmission distance is limited by the influence of the polarization mode dispersion. Actually, since it is necessary to provide a member for generating polarization mode dispersion, such as an optical amplifier and a chromatic dispersion compensator, on the transmission line of the optical communication system, the transmission distance of the signal light may be further limited. In addition, since the polarization mode dispersion shows changes with time due to stress and temperature changes applied to the optical fiber, the state of the polarization mode dispersion of the transmission line is monitored not only during installation but also during operation, and the Need to compensate.
[0010]
As described above, chromatic dispersion and polarization mode dispersion are major factors that limit the performance of an optical communication system, and in order to improve the performance of an optical communication system, these dispersions are dynamically compensated, that is, automatic dispersion. A dispersion compensation system is required. Elemental technologies for realizing the automatic dispersion compensation system can be summarized, for example, into the following three (a) to (c).
(A) Realization of variable dispersion compensator
(B) Realization of dispersion value monitor of transmission line
(C) Realization of feedback control method for optimizing the compensation amount of variable dispersion compensator
Regarding the tunable dispersion compensator of the above (a), as a tunable chromatic dispersion compensator that has been proposed so far, a variably compensated chromatic dispersion compensator described as prior art document information described later, for example, a virtual imaged phased array ( There is a Virtually Imaged Phased Array (VIPA), a tunable ring resonator described in Non-Patent Document 2, for example, and a Fiber Bragg Grating (FBG) described in Non-Patent Document 3, for example. .
[0011]
As a polarization mode dispersion compensator proposed so far, for example, as described in Non-Patent Document 4, a polarization controller (PC) is provided at a transmission end of an optical signal to transmit a signal. There is a method in which the characteristics are fed back from the receiving end to control so that the branching ratio γ of the light intensity into the two polarization modes becomes 0 or 1. Further, as described in Non-Patent Document 5, for example, a polarization controller and a polarization maintaining fiber (PMF) are provided at a receiving end of an optical signal, and the polarization controller is controlled. In some cases, a delay difference having a sign opposite to that of the optical transmission line is provided between the two polarization modes. Further, as described in Non-Patent Document 6, for example, a polarization controller and a polarization beam splitter (PBS) are provided at a receiving end of an optical signal, and the polarization beam splitter divides the polarization beam splitter into two. A method for controlling a polarization controller and a variable delay element by providing a light receiver for receiving each of the obtained optical signal components and a variable delay element for providing a delay difference between two electric signals obtained by the light receivers Some are.
[0012]
For the dispersion value monitor of the above (b), for example, as a conventional method of measuring a chromatic dispersion value, a plurality of lights having different wavelengths are input to an optical fiber, and a group delay and a phase difference between output lights are measured. Methods and phase methods have been proposed. However, in order to constantly measure chromatic dispersion without deteriorating communication quality during system operation using these measurement methods, there is a problem that one set of chromatic dispersion measuring devices is required for each relay section, There is a problem that it is necessary to multiplex measurement light having a wavelength different from that of the data signal, and the above-described measurement method is not practical from the viewpoint of economy and apparatus size.
[0013]
In order to solve the above-mentioned problem, as a monitoring method of chromatic dispersion proposed so far, for example, as described in Non-Patent Document 7, the property that the intensity of a specific frequency component changes due to waveform distortion is considered. There is a method of monitoring chromatic dispersion using the intensity of a specific frequency component in a received baseband signal. Further, as described in Patent Literature 1 and Patent Literature 2, for example, there is a method of monitoring chromatic dispersion based on an error rate (bit error rate) detected by an optical receiver. Further, as described in Non-Patent Document 8, for example, there is a method in which a DEC for comparison is provided in addition to a DEC (DFF) for performing a main signal identification process to detect a change in chromatic dispersion.
[0014]
Known methods for monitoring the polarization mode dispersion include, for example, an extinction method (Senamont method), a rotating analyzer method, a rotating phase shifter method, and a phase modulation method. As a method of displaying (expressing), there has been proposed a method using a Poincare sphere, a Jones vector, a Stokes vector, and the like (for example, see Non-Patent Document 9). Specifically, for example, Patent Literature 3 proposes a polarization mode dispersion measurement method and apparatus using Jones vectors.
[0015]
Hereinafter, prior art document information related to the present invention will be summarized.
[0016]
[Patent Document 1]
JP 2001-77756 A
[Patent Document 2]
JP-A-9-326755
[Patent Document 3]
JP-A-9-72827
[Non-patent document 1]
M. Shirasaki et al. , "VARIABLE DISPERSION COMPENSATOR USING THE VIRTUALLY IMAGED PHASED ARRAY (VIPA) FOR 40-GBIT / S WDM TRANSMISSION SYSTEM, ECOC2000, PD 3pic.
[Non-patent document 2]
F. Horst et al. , "TUNABLE RION RESONATOR DISPERSION COMPENSATORS REALIZED IN HIGH REFRACTIVE-INDEX CONTRAST TECHNOLOGY" ECOC2000, PD Topic2, 2.2.
[Non-Patent Document 3]
J. A. J. Fells et al. , “TWIN FIBER GRATING ADJUSTABLE DISPERSION COMPENSATOR FOR 40 GBIT / S” ECOC2000, PD Topic2, 2.4
[Non-patent document 4]
T. Ono et al. , “10 Gb / s PMD compensation field experiment over 452 km using Principal State Transmission method”, OFC2000, PD44
[Non-Patent Document 5]
Takahashi et al. , "Automatic compensation technology for timewise fluxing polarization mode of disposition in in-line amplifier system", Electro. Lett. , Vol. 30, no. 4, 1994, pp 348-349
[Non-Patent Document 6]
Takahashi et al. J., "Polarization Control Method for Suppressing Polarization Mode Dispersion Influence in Optical Transmission Systems", J. Amer. of Lightwave Technology. , Vol. 12, No. 5, 1994, pp891-898
[Non-Patent Document 7]
Y. Akiyama et al. , "Automatic Dispersion Equalization in 40 Gbit / s Transmission by Seamsess-switching between Multiple Signal Wavelengths", ECOC '99, p. I-150-151
[Non-Patent Document 8]
Kuwahara, Shoichiro, et al., "A Study on Distributed Fluctuation Monitoring Method Applied to Adaptive Distributed Equalization", IEICE General Conference, B-10-152, 1997
[Non-Patent Document 9]
"Method of indicating and measuring polarization state", OPTRONICS, 1997, No. 5 pp. 109-117
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional dispersion monitoring technology as described above has the following problems. That is, for a method of monitoring a chromatic dispersion by detecting the intensity of a specific frequency component in a received baseband signal proposed in Non-Patent Document 7 or the like, that is, a so-called clock monitoring method, for example, as shown in FIG. In addition, a broadband light receiver (PD), a clock amplifier corresponding to a frequency band such as 40 GHz, and the like are included, and a configuration close to an optical receiver (O / E) of a main signal system is required. Therefore, in order to individually compensate for each channel in a WDM system, in particular, a clock monitor corresponding to each channel is required, so that an increase in cost and an increase in size become problems. In order to solve this problem, for example, integration of a main signal system and a monitor system is effective. However, a high-precision bandpass filter (BPF) for extracting a clock component from a received baseband signal is provided in an integrated circuit. It is very difficult to realize this, and there is a problem that it is not feasible.
[0018]
In addition, for a method of using parameters indicating transmission quality such as an error rate and a Q value proposed in Patent Documents 1 and 2 as a monitor of chromatic dispersion, for example, in the case of a SONET / SDH system, a section such as B1 byte is used. By using the monitoring bytes included in the overhead, distributed monitoring can be realized without adding a new configuration to an existing system. In addition, in the case of a system to which error correction (Forward Error Correction: FEC) is applied. Since the dispersion monitor can be realized without adding a new configuration to an existing system by using the correction information of the FEC-IC, there are great merits in terms of cost and size. However, parameters such as an error rate are affected by both waveform deterioration and OSNR deterioration as shown in FIG. 30 described above. There is a problem that it is difficult to detect.
[0019]
Further, in the method of detecting a change in chromatic dispersion using a DEC (DFF) proposed in Non-Patent Document 8, etc., a high-speed circuit equivalent to the main signal system is required as a monitor system circuit. However, there is a problem that it is difficult to realize a required circuit characteristic by realizing a simple circuit. More specifically, the system to which the above-described monitoring method is applied adds, as shown in FIG. 32, DECs 101 and 102 for comparison for detecting a change in chromatic dispersion separately from the DEC 100 for the main signal. In the comparison DECs 101 and 102, an identification voltage Vm (= Vth + ΔV) shifted from the optimum identification threshold Vth to the mark signal side and an identification voltage Vs (= Vth−ΔV) shifted to the space signal side are set, respectively. I do. In the operation of detecting chromatic dispersion fluctuation during system operation, first, the received main signal light is amplified after photoelectric conversion and distributed to each DEC in which each identification voltage is set. The exclusive OR of each data output of the main signal DEC 100 and the comparison DEC 101 is calculated by the EXOR 103, and the exclusive OR of each data output of the main signal DEC 100 and the comparison DEC 102 is calculated by the EXOR 104. Each of the EXORs 103 and 104 generates a pulse output when two input data do not match. The pulse outputs from the EXORs 103 and 104 are counted by counters 105 and 106, and the count number is monitored by the controller 107 to detect the direction of fluctuation of the chromatic dispersion.
Therefore, all the circuits of the DECs 101 and 102, the EXORs 103 and 104, and the counters 105 and 106 for comparison need high-speed circuits equivalent to those of the main signal system, and the above-described problem occurs.
[0020]
The present invention has been made by paying attention to the above points, and provides a dispersion monitoring apparatus and a dispersion monitoring method capable of easily monitoring a change in dispersion characteristics of an optical communication system with high accuracy and using the same. It is an object to provide an automatic dispersion compensation system.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a dispersion monitoring device of the present invention is a device for monitoring dispersion characteristics of an optical communication system, and a reception signal obtained by photoelectrically converting a signal light transmitted through the optical communication system is input, A data flip-flop that determines whether an input signal is at a high level or a low level by setting a discrimination phase and a discrimination threshold, and outputs the discrimination result as a logical value; and a logic output from the data flip-flop. An integration circuit for averaging the values, and a dispersion detection unit for detecting a variation in dispersion occurring in the optical communication system according to a level change of a signal output from the integration circuit. is there.
[0022]
In the dispersion monitoring device having such a configuration, in the data flip-flop, the identification process of determining whether the received signal level is at the high level or the low level with respect to the identification threshold is performed at a timing corresponding to the identification phase, and the identification result is obtained. Is output to the integration circuit. In the integration circuit, the logical value from the data flip-flop is time-integrated and averaged, and the result is output to the dispersion detection unit. The dispersion detector determines a change in the received waveform according to a change in the level of the output signal from the integration circuit, and detects a change in dispersion occurring in the optical communication system. This makes it possible to configure the dispersion monitor using a circuit that is slower than the transmission speed of the signal light, and it is possible to detect the dispersion fluctuation occurring in the optical communication system with high accuracy. .
[0023]
Further, the automatic dispersion compensation system of the present invention is a system using the dispersion monitoring device as described above, wherein a variable dispersion compensator arranged on a transmission line and a variable dispersion compensator are arranged on the receiving side of the variable dispersion compensator. In response to the fluctuation of the dispersion detected by the dispersion monitoring device, the amount of dispersion compensation in the tunable dispersion compensator is feedback-controlled so that the fluctuation is reduced, so that the dispersion generated in the signal light propagated through the transmission path is reduced. And a control circuit that automatically compensates for
[0024]
According to the automatic dispersion compensation system having such a configuration, the dispersion compensation amount of the variable dispersion compensator is feedback-controlled in accordance with the dispersion fluctuation monitored with high accuracy by the dispersion monitoring device as described above, so that the transmission line Automatically compensates for the dispersion that occurs in the signal light that has propagated.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of the automatic dispersion compensation system of the present invention.
In FIG. 1, the present automatic dispersion compensation system performs, for example, a signal light propagating through a transmission line 1, photoelectrically converted by a photodetector (PD) 3 and then amplified to a required level by an equalizing amplifier 4 to identify a received signal. When a known variable dispersion compensator 2 is provided between the transmission line 1 and the photodetector 3 to perform chromatic dispersion opposite to the chromatic dispersion generated in the transmission line 1 for the optical receiving unit performing the processing, dispersion compensation is performed. The amount of dispersion compensation in the variable dispersion compensator 2 is feedback-controlled by a monitor system to which the dispersion monitoring technology according to the present invention is applied.
[0026]
The monitor system includes, for example, a branching device 10, a data flip-flop (DFF) 11, an identification threshold setting circuit 12, a delay circuit 13, an integration circuit 14, and a control circuit 15. The splitter 10 extracts a part of the electric signal sent from the light receiver 3 to the equalization amplifier 4 as a monitor signal and sends it to the DFF 11. The DFF 11 compares the level of the monitor signal from the branching device 10 with the identification threshold set by the identification threshold setting circuit 12 at a timing synchronized with the clock signal transmitted from the clock extraction circuit 7 via the delay circuit 14. The comparison result is output to the integration circuit 13 as a logical value. The integration circuit 13 integrates the logic value output from the DFF 11 with time and averages the result, and outputs the result to the control circuit 15. The control circuit 15 detects the fluctuation of the chromatic dispersion generated in the transmission line 1 according to the level of the output signal from the integration circuit 13 as described later, and reduces the fluctuation so that the chromatic dispersion value approaches zero. The amount of dispersion compensation in the variable dispersion compensator 2 is feedback-controlled. Here, the control circuit 15 has functions as a dispersion detection unit and a control unit.
[0027]
Here, the above-mentioned optical receiving section has a configuration in which the equalizing amplifier 4 has a preamplifier 4a and an amplifier 4b connected in series, and a part of the received signal amplified by the equalizing amplifier 4 is branched. A configuration example is shown in which the data is branched by the detector 5 and sent to the clock extraction circuit 7, and the identification circuit 6 performs data identification processing of the received signal in accordance with the clock signal extracted by the clock extraction circuit 7. Possible light receiving units are not limited to the above configuration examples. Further, the variable dispersion compensator 2 is provided between the transmission line 1 and the light receiver 3. For example, a dispersion compensator having a fixed compensation amount and a variable dispersion compensator for finely adjusting the compensation amount are combined. Then, the compensation amount of the variable dispersion compensator may be feedback-controlled by the monitor system.
[0028]
Next, the operation of the automatic dispersion compensation system will be described.
First, the basic principle of the dispersion monitoring method according to the present invention will be specifically described with reference to the received waveform simulation results shown in FIGS. The simulation results of FIGS. 2 to 4 show that the chromatic dispersion values are 0 ps / nm and −10 ps /, for example, under the condition that the transmission speed of the signal light is 40 Gb / s and the negative α parameter (α = −1) is a condition. It shows each received waveform when it is changed to nm and -20 ps / nm. Note that this simulation does not consider the nonlinear effect and the polarization mode dispersion.
[0029]
2 to 4, it can be seen that the spread of the waveform progresses as the negative chromatic dispersion value decreases (the absolute value of the chromatic dispersion increases). This dispersion monitoring method detects the fluctuation of the chromatic dispersion by utilizing the property that the received waveform changes with the change of the chromatic dispersion value as described above. Specifically, regarding the received waveform, attention is particularly paid to the pattern “1” of... 0, 1, 0,. It can be seen that the high level of the received waveform corresponding to "1" does not rise as the chromatic dispersion value increases, as shown by the portion surrounded by the broken circle in FIGS. Therefore, the dispersion monitoring method determines a change in chromatic dispersion by detecting such a change in the received waveform using the DFF 11 and the integration circuit 14 shown in FIG.
[0030]
FIGS. 5 and 6 are diagrams illustrating the relationship between the identification threshold Vth and the identification phase T set in the DFF 11 of FIG. 1 for the reception waveforms of FIGS. 3 and 4. When the received waveform is identified according to the relationship between the identified threshold Vth and the identified phase T as shown in FIGS. 5 and 6, the received waveform is identified as “HIGH” when the chromatic dispersion value is −10 ps / nm. When the chromatic dispersion value is −20 ps / nm, the received waveform is identified as “LOW” (FIG. 6). For this reason, the output level of the integration circuit 14 that has time-integrated the logical value output from the DFF 11 decreases as the chromatic dispersion value changes from -10 ps / nm to -20 ps / nm. Therefore, since the output level of the integrating circuit 14 changes in response to the fluctuation of the chromatic dispersion, the control circuit 15 controls the chromatic dispersion generated in the transmission line 1 based on the change of the output level of the integrating circuit 14. It is possible to determine the fluctuation. Then, the dispersion compensation amount in the tunable dispersion compensator 2 is feedback-controlled so that the fluctuation of the chromatic dispersion determined by the control circuit 15 becomes small and the chromatic dispersion value approaches 0, thereby automatically compensating the chromatic dispersion generated in the transmission light. Will be performed reliably.
[0031]
As described above, according to the automatic dispersion compensation system of the first embodiment, the change in the reception waveform caused by the change in the chromatic dispersion is detected by using the DFF 11 and the integration circuit 14, so that the change in the reception waveform is smaller than that of the main signal system. A monitor system can be easily configured by using a low-speed circuit, and by using such a monitor system, a change in the chromatic dispersion characteristic of the transmission line can be detected with high accuracy and feedback control of the tunable dispersion compensator 2 can be performed. In addition, automatic compensation for chromatic dispersion can be reliably performed.
[0032]
Next, a second embodiment of the automatic dispersion compensation system of the present invention will be described.
FIG. 7 is a configuration diagram illustrating the automatic dispersion compensation system according to the second embodiment. The same parts as those in the configuration of the first embodiment shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the same applies to other embodiments.
7, the configuration of the automatic dispersion compensation system of the second embodiment is different from that of the first embodiment in that two sets of monitor systems are provided in parallel to detect chromatic dispersion. Other configurations are the same as in the first embodiment.
[0033]
Specifically, the monitor signal split by the splitter 10 is further split into two by the splitter 10 ', and the monitor signals are sent to the DFFs 11 and 11', respectively. The DFF 11 discriminates the monitor signal from the branching device 10 'according to the discrimination threshold Vth1 set by the discrimination threshold setting circuit 12 and the discrimination phase T1 synchronized with the clock signal transmitted from the clock extraction circuit 7 via the delay circuit 14. Processing is performed, and a logical value indicating the result is output to the integration circuit 13. Further, the DFF 11 ′ has an identification threshold Vth2 (≠ Vth1) set by the identification threshold setting circuit 12 ′ and an identification phase T2 (２T1) synchronized with the clock signal transmitted from the clock extraction circuit 7 via the delay circuit 14 ′. ), The monitor signal from the branching unit 10 'is identified, and a logical value indicating the result is output to the integration circuit 13'. Each of the integrating circuits 13 and 13 ′ integrates the logical value output from each of the DFFs 11 and 11 ′ with time and outputs the result to the control circuit 15. The control circuit 15 determines the fluctuation of the chromatic dispersion generated in the transmission line 1 according to the level of the output signal from each of the integration circuits 13 and 13 'as described later, and reduces the fluctuation to reduce the chromatic dispersion value to 0. The feedback control of the compensation amount in the tunable dispersion compensator 2 is performed so as to approach.
[0034]
In the automatic dispersion compensation system configured as described above, it is possible to detect the decrease and increase in the chromatic dispersion value generated in the transmission line 1 and perform the chromatic dispersion automatic compensation. That is, as in the case of the above-described first embodiment, the configuration in which the identification processing is performed by one set of monitor systems includes the case where the waveform spread occurs due to the combination of the negative α parameter and the negative chromatic dispersion value. Although it was possible to detect a decrease in the dispersion value, for example, as shown in the reception waveforms of FIGS. 8 and 9, when the waveform was compressed by the combination of the negative α parameter and the positive chromatic dispersion value, the wavelength was reduced. An increase in the variance cannot be detected.
[0035]
Therefore, in the automatic dispersion compensation system of the present embodiment, two sets of monitor systems are provided, and the identification threshold Vth1 and the identification phase T1 in one monitor system and the identification threshold Vth2 and the identification phase T2 in the other monitor system are shown in FIG. By setting the relationship as shown in FIG. 8 and the bold line in FIG. 9, it is possible to detect an increase in chromatic dispersion when waveform compression occurs. Specifically, the discrimination threshold Vth1 and the discrimination phase T1 are set in the same manner as in the first embodiment. For the discrimination threshold Vth2 and the discrimination phase T2, for example, the pulse “1” in the bit string... Is set so that the level determination is performed for the rising part of Thus, in the case where the chromatic dispersion value is +30 ps / nm (FIG. 8) and the case where the chromatic dispersion value is +50 ps / nm (FIG. 9), there is no change in the identification result by the combination of the identification threshold Vth1 and the identification phase T1, but the identification threshold Vth2. A difference occurs in the identification result by the combination of the identification phase T2. This makes it possible to detect an increase in the chromatic dispersion value when waveform compression has occurred. Of course, the decrease in the chromatic dispersion when the waveform spread occurs can be detected in the same manner as in the first embodiment based on the identification result by the combination of the identification threshold Vth1 and the identification phase T1. .
[0036]
As described above, according to the automatic dispersion compensation system of the second embodiment, the change in the waveform of the monitor signal is detected using the two sets of DFFs 11 and 11 'and the integration circuits 13 and 13'. Since it is possible to monitor not only a decrease but also an increase in the chromatic dispersion value generated in step 1, fluctuations in chromatic dispersion can be detected with higher accuracy, and automatic compensation for a wide range of chromatic dispersion can be realized. Will be possible.
[0037]
In the above-described second embodiment, two sets of DFFs and integration circuits are provided to monitor chromatic dispersion. However, for example, by further increasing the number of combinations of DFFs and integration circuits, the chromatic dispersion value can be increased or decreased. The detection can be performed in stages, and the detection accuracy of the chromatic dispersion value can be further improved.
Next, a third embodiment of the automatic dispersion compensation system of the present invention will be described.
[0038]
FIG. 10 is a configuration diagram illustrating an automatic dispersion compensation system according to the third embodiment.
10, the configuration of the automatic dispersion compensation system according to the third embodiment is different from that of the first embodiment shown in FIG. 1 in that the threshold value is set in accordance with the control signal output from the control circuit 15. This is a part in which the level of the identification threshold set by the circuit 12 is variably controlled, and the configuration of the other parts is the same as that of the first embodiment. Here, the control circuit 15 has a function as a threshold control unit.
[0039]
In the automatic dispersion compensation system having such a configuration, for example, as shown in FIGS. 11 to 14, the process of identifying the monitor signal in the DFF 11 changes the identification threshold stepwise with respect to the timing of the fixed identification phase T. And the chromatic dispersion value generated in the transmission path is determined based on the identification result.
FIG. 15 is a flowchart illustrating an example of an algorithm for monitoring chromatic dispersion in the third embodiment. Here, for example, the identification threshold is changed in four steps (Vth1 to Vth4) to perform the identification processing, thereby detecting the chromatic dispersion values of 0, -10, -30, -50 ps / nm, and -50 ps / nm or less. A specific description will be made assuming a case.
[0040]
First, in step 1 of FIG. 15 (indicated by S1 in the figure, the same applies hereinafter), the identification threshold given to the DFF 11 from the identification threshold setting circuit 12 is set to an initial value Vth1 (see FIGS. 11 to 14). Then, in step 2, the "1" level of the monitor signal is compared with the identification threshold value Vth1 at the timing of the identification phase T, and the identification result becomes high (HIGH; DEC = 1) or low (LOW; DEC = 0). ) Is determined. Specifically, when the identification result for the identification threshold value Vth1 is high as shown in FIG. 11, the process proceeds to step 3, where the chromatic dispersion value is detected as 0 ps / nm. On the other hand, when the identification result for the identification threshold Vth1 is low as shown in FIGS. 12 to 14, the process proceeds to step 4 and the setting of the identification threshold is changed to Vth2 (<Vth1).
[0041]
Then, in step 5, as in the case of step 2 described above, the identification result of the monitor signal with respect to the identification threshold value Vth2 is determined. At this time, if the identification result for the identification threshold value Vth2 is high as shown in FIG. 12, the process proceeds to step 6, where the chromatic dispersion value is detected as -10 ps / nm. On the other hand, when the identification result for the identification threshold Vth2 is low as shown in FIGS. 13 and 14, the process proceeds to step 7 and the setting of the identification threshold is changed to Vth3 (<Vth2).
[0042]
Further, in step 8, the discrimination result of the monitor signal with respect to the discrimination threshold Vth3 is determined. If the discrimination result is high (FIG. 13), the chromatic dispersion value is detected as -30 ps / nm in step 9, and becomes low. In this case (FIG. 14), the setting of the identification threshold is changed to Vth4 (<Vth3) in step 10. Finally, in step 11, the judgment of the discrimination result with respect to the discrimination threshold value Vth4 is performed. At 13, the chromatic dispersion value is detected to be -50 ps / nm or less.
[0043]
Table 1 below summarizes the relationship among the chromatic dispersion value, the identification threshold value, and the identification result in the above algorithm.
[0044]
[Table 1]

As described above, according to the automatic dispersion compensation system of the third embodiment, the variation of the chromatic dispersion can be reduced by changing the identification threshold value set in the DFF 11 in multiple stages according to the identification result of the monitor signal. Detection can be performed with higher accuracy. As a result, the configuration of the monitor system can be simplified, and automatic compensation for chromatic dispersion can be performed more reliably.
[0045]
In the above-described third embodiment, an example has been described in which the chromatic dispersion is detected by changing the identification threshold in four steps. However, the identification threshold given to the DFF 11 may be any value depending on the required chromatic dispersion detection accuracy. It can be set in stages. Also, a case has been described in which a decrease in chromatic dispersion is detected when a waveform spread occurs by gradually reducing the identification threshold. However, when waveform compression is occurring, the identification threshold is increased in steps. By increasing the distance, it is possible to detect an increase in chromatic dispersion with high accuracy.
[0046]
Next, a fourth embodiment of the automatic dispersion compensation system of the present invention will be described.
FIG. 16 is a configuration diagram illustrating an automatic dispersion compensation system according to the fourth embodiment.
In FIG. 16, the configuration of the automatic dispersion compensation system of the fourth embodiment is different from that of the first embodiment shown in FIG. 1 described above in that the delay circuit 13 according to the control signal output from the control circuit 15 Is a portion in which the delay amount of the clock signal is variably controlled, and the configuration of the other portions is the same as that of the first embodiment. Here, the control circuit 15 has a function as a phase control unit.
[0047]
In the automatic dispersion compensation system having such a configuration, for example, as shown in FIGS. 17 to 20, the process of identifying the monitor signal in the DFF 11 is performed by changing the identification phase in a stepwise manner with respect to a fixed identification threshold Vth. Then, the chromatic dispersion value generated in the transmission path is determined based on the identification result.
FIG. 21 is a flowchart illustrating an example of an algorithm for monitoring chromatic dispersion in the fourth embodiment. Here, for example, the chromatic dispersion values of 0, -10, -30, -50 ps / nm, and -50 ps / nm or less are detected by changing the identification phase to four stages (T1 to T4) and performing the identification process. A specific description will be made assuming a case.
[0048]
First, in step 21 of FIG. 21, the identification phase given to the DFF 11 in synchronization with the clock signal delayed by the delay circuit 13 is set to an initial value T1 (see FIGS. 17 to 20). Then, at step 22, the "1" level of the monitor signal is compared with the identification threshold Vth at the timing of the identification phase T1, and the identification result becomes high (HIGH; DEC = 1) or low (LOW; DEC = 0) is determined. Specifically, in each of the received waveforms of FIGS. 17 to 20, all the identification results are high, so the process proceeds to the next step 24, where the delay amount in the delay circuit 13 is set so that the identification phase is set to T2 (<T1). Be changed. If the identification result becomes low at the timing of the identification phase T1, the chromatic dispersion value is detected in step 23 to be -50 ps / nm or less.
[0049]
Then, in step 25, as in the case of step 22 described above, the identification result of the monitor signal at the timing of the identification phase T2 is determined. At this time, if the identification result is low as shown in FIG. 20, the process proceeds to step 26, where the chromatic dispersion value is detected as −50 ps / nm. On the other hand, when the identification result is high as shown in FIGS. 17 to 19, the process proceeds to step 27, where the delay amount in the delay circuit 13 is changed so that the setting of the identification phase becomes T3 (<T2). You.
[0050]
Further, in step 28, the identification result of the monitor signal at the timing of the identification phase T3 is determined. If the identification result is low (FIG. 19), the chromatic dispersion value is detected as -30 ps / nm in step 29, (FIGS. 17 and 18), the delay amount in the delay circuit 13 is changed in step 30 so that the setting of the discrimination phase becomes T4 (<T3). Finally, in step 31, the identification result of the monitor signal at the timing of the identification phase T4 is determined. If the identification result is low (FIG. 18), the chromatic dispersion value is detected as -10 ps / nm in step 32, If it becomes high (FIG. 17), the chromatic dispersion value is detected as 0 ps / nm in step 33.
[0051]
Table 2 below summarizes the relationship among the chromatic dispersion value, the identification threshold value, and the identification result in the above algorithm.
[0052]
[Table 2]

According to the automatic dispersion compensation system of the fourth embodiment as described above, the variation of the chromatic dispersion can also be reduced by changing the identification phase set in the DFF 11 in multiple stages according to the identification result of the monitor signal. Detection can be performed with higher accuracy. As a result, the configuration of the monitor system can be simplified, and automatic compensation for chromatic dispersion can be performed more reliably.
[0053]
In the above-described fourth embodiment, an example in which the identification phase is changed in four stages to detect the chromatic dispersion has been described. However, the identification phase given to the DFF 11 may be any arbitrary value depending on the required chromatic dispersion detection accuracy. It can be set in stages. Also, a case has been described in which a decrease in chromatic dispersion is detected when a waveform spread occurs by changing the identification phase in a stepwise manner. However, by appropriately controlling the setting of each identification phase, waveform compression can be performed. Even in the case where it occurs, it is possible to detect the fluctuation of the chromatic dispersion in the same manner.
[0054]
By the way, in the above-described first to fourth embodiments, as shown in the system schematic diagram of FIG. 22, the chromatic dispersion generated in the signal light transmitted from the optical transmission unit 30 via the transmission line 1 automatically occurs at the receiving end. Although the configuration is compensated, the automatic dispersion compensation system of the present invention is not limited to this configuration. The waveform change detection unit 21 shown in FIG. 22 is a functional block including the DFF 11, the discrimination threshold setting circuit 12, the delay circuit 13, and the integration circuit 14 described in the first to fourth embodiments. The receiver 20 is a functional block including the equalizing amplifier 4, the branching unit 5, the identification circuit 6, and the clock extraction circuit 7 described in the first to fourth embodiments.
[0055]
Specifically, as another configuration related to the automatic dispersion compensation systems of the first to fourth embodiments, for example, as shown in FIG. The compensator 2 may be provided, and the variable dispersion compensator 2 may be feedback-controlled according to the chromatic dispersion value monitored at the receiving end, so that the chromatic dispersion is automatically compensated at the transmitting end. Further, for example, as shown in FIG. 24, when a repeater 31 is provided on the transmission path 1 to relay signal light, the tunable dispersion compensator 2 is arranged in the middle of the repeater section and monitored at the receiving end. Feedback control of the tunable dispersion compensator 2 may be performed in accordance with the chromatic dispersion value to automatically compensate for chromatic dispersion in the relay section.
[0056]
Further, for example, as shown in FIG. 25, in the case of a WDM optical communication system for wavelength-multiplexing and transmitting a plurality of channel lights (N-wave channel light in the figure) having different wavelengths, the demultiplexer 22 of the optical receiving unit is used. Each of the channel lights Ch. 1 to Ch. N, the variable dispersion compensator 2 ₁ ~ 2 _N , Waveform change detection unit 21 ₁ ~ 21 _N And control circuit 15 ₁ ~ 15 _N May be provided, and the chromatic dispersion is automatically compensated for each channel light. Further, as shown in FIG. 26, for example, the chromatic dispersion corresponding to each wavelength can be automatically compensated collectively by disposing the variable dispersion compensator 2 in front of the demultiplexer 22 of the optical receiver. It is.
[0057]
Next, a fifth embodiment of the automatic dispersion compensation system of the present invention will be described. In the fifth embodiment, an application example will be described in which the feedback control of the tunable dispersion compensator is reliably performed even when the chromatic dispersion value generated in the entire system becomes unknown at the time of system startup or the like.
FIG. 27 is a configuration diagram illustrating the automatic dispersion compensation system according to the fifth embodiment.
[0058]
The system configuration shown in FIG. 27 is characterized in that an initial setting operation of the tunable dispersion compensator 2 is performed using, for example, an out-of-sync alarm output from the receiver 20. More specifically, an out-of-synchronization alarm that is output when the receiver 20 goes out of synchronization when performing data identification processing of the main signal is given to the control circuit 15. The control circuit 15 sweeps the dispersion compensation amount of the tunable dispersion compensator 2 over a part or the entire range of the variable range at the time of starting the system, and at least determines whether the out-of-synchronization alarm occurs. An initial value of the dispersion compensation amount is set in a range in which synchronization during feedback control (tracking mode) is established. More specifically, for example, as shown in FIG. 28, when it is searched that the out-of-synchronization alarm does not occur in the range of the dispersion compensation amount from A to B, a middle point of the range is obtained and set as the initial value of the dispersion compensation amount. .
[0059]
By performing the initial setting operation of the tunable dispersion compensator 2 using the out-of-synchronization alarm in this manner, chromatic dispersion that greatly deviates from the dispersion tolerance at the time of system startup or the like occurs, and the distortion of the received waveform becomes extremely large. (For example, see the simulation result of the received waveform when the chromatic dispersion value is +1700 ps / nm shown in FIG. 29), even if the synchronization between the received signal and the clock signal cannot be established, the variance of the tunable dispersion compensator 2 is increased. The compensation amount is automatically initialized to a range where synchronization is possible. This makes it possible to reliably monitor the chromatic dispersion using the DFF 11 on the premise that the synchronization of the received signal and the clock signal is established, and it is possible to stably and automatically compensate for the chromatic dispersion generated in the transmission line 1. .
[0060]
In the above-described fifth embodiment, the initial setting operation of the tunable dispersion compensator 2 is performed using the out-of-sync alarm output from the receiver 20. Instead of using the out-of-sync alarm, for example, The dispersion compensation amount of the tunable dispersion compensator 2 may be set to be within a synchronizable range by using transmission quality information such as an error rate, a Q value, and B1 byte (for a SONET / SDH system).
[0061]
In the first to fifth embodiments described above, the case where the fluctuation of the chromatic dispersion generated in the transmission path 1 is detected by applying the monitoring technique according to the present invention has been described. PMD) can also be monitored. In this case, it is possible to dynamically and automatically compensate for the polarization mode dispersion generated in the transmission line by performing feedback control of the compensation amount in the known polarization mode dispersion compensator according to the monitored polarization mode dispersion value. Become. The present invention is also effective as a dispersion monitor in a system in which chromatic dispersion and polarization mode dispersion are automatically compensated simultaneously.
[0062]
The main inventions disclosed in the present specification are summarized below.
[0063]
(Supplementary Note 1) A dispersion monitoring device that monitors dispersion characteristics of an optical communication system,
A reception signal obtained by photoelectrically converting the signal light transmitted through the optical communication system is input, and by setting an identification phase and an identification threshold, it is determined whether the input signal is at a high level or a low level, and the identification result is obtained. A data flip-flop that outputs
An integration circuit that averages a logical value output from the data flip-flop; and a dispersion detection unit that detects a change in dispersion occurring in the optical communication system according to a level change of a signal output from the integration circuit. ,
A dispersion monitor device comprising:
[0064]
(Supplementary Note 2) The dispersion monitoring device according to Supplementary Note 1, wherein
A plurality of the data flip-flops set so that at least one of the identification phase and the identification threshold are different from each other, and a plurality of the integration circuits respectively corresponding to the data flip-flops, wherein the variance detection unit includes A dispersion monitoring apparatus for detecting a variation in dispersion occurring in the optical communication system according to a level of a signal output from each of the integration circuits.
[0065]
(Supplementary Note 3) The dispersion monitoring device according to Supplementary Note 1, wherein
A threshold control unit that variably controls an identification threshold value set in the data flip-flop, wherein the variance detection unit responds to a different identification threshold value according to a level of each signal output from the integration circuit, A dispersion monitoring apparatus for detecting dispersion fluctuation occurring in an optical communication system.
[0066]
(Supplementary Note 4) The dispersion monitoring device according to Supplementary Note 1, wherein
A phase control unit that variably controls an identification phase set in the data flip-flop, wherein the variance detection unit responds to a different identification phase according to a level of each signal output from the integration circuit, A dispersion monitoring apparatus for detecting dispersion fluctuation occurring in an optical communication system.
[0067]
(Supplementary Note 5) The dispersion monitoring device according to Supplementary Note 1, wherein
The dispersion monitor, wherein the dispersion detector detects a change in chromatic dispersion generated in the optical communication system.
[0068]
(Supplementary Note 6) The dispersion monitoring device according to Supplementary Note 1, wherein
The dispersion monitor, wherein the dispersion detector detects a fluctuation of polarization mode dispersion generated in the optical communication system.
[0069]
(Supplementary Note 7) A dispersion monitoring method for monitoring dispersion characteristics of an optical communication system,
By setting a discrimination phase and a discrimination threshold, a data flip-flop that discriminates whether the input signal is at a high level or a low level and outputs the discrimination result as a logical value is transmitted through the optical communication system. Performs identification processing on the received waveform of the signal light,
A logical value output from the data flip-flop is averaged by an integrating circuit,
A dispersion monitoring method, comprising: detecting a variation in dispersion occurring in the optical communication system according to a level change of a signal output from the integration circuit.
[0070]
(Supplementary note 8) The dispersion monitoring method according to supplementary note 7, wherein
A dispersion monitoring method, wherein the identification processing using the data flip-flop is performed for a plurality of identification thresholds different from each other.
[0071]
(Supplementary note 9) The dispersion monitoring method according to supplementary note 7, wherein
A dispersion monitoring method, wherein the identification processing using the data flip-flop is performed for a plurality of identification phases different from each other.
[0072]
(Supplementary note 10) An automatic dispersion compensation system using the dispersion monitoring device according to supplementary note 1,
A variable dispersion compensator arranged on the transmission line,
In response to the fluctuation of the dispersion detected by the dispersion monitoring device arranged on the receiving side of the variable dispersion compensator, the amount of dispersion compensation in the variable dispersion compensator is feedback-controlled so that the fluctuation is reduced. A control circuit for automatically compensating for dispersion generated in the signal light propagated through the transmission path,
An automatic dispersion compensation system, comprising:
[0073]
(Supplementary Note 11) The optical communication automatic dispersion compensation system according to supplementary note 10, wherein
The automatic dispersion compensation system according to claim 1, wherein the variable dispersion compensator is disposed at a receiving end of the transmission path.
[0074]
(Supplementary Note 12) The automatic dispersion compensation system according to supplementary note 10, wherein
The variable dispersion compensator is disposed at a transmission end of the transmission path.
[0075]
(Supplementary note 13) The automatic dispersion compensation system according to supplementary note 10, wherein
The automatic dispersion compensation system according to claim 1, wherein the variable dispersion compensator is arranged in a relay section set on the transmission path.
[0076]
(Supplementary Note 14) The automatic dispersion compensation system according to Supplementary Note 10, wherein
When wavelength-division multiplexed signal light including a plurality of channel lights having different wavelengths propagates through the transmission line, the dispersion monitoring device is provided corresponding to each wavelength of the wavelength-division multiplexed signal light. Automatic dispersion compensation system.
[0077]
(Supplementary Note 15) The automatic dispersion compensation system according to Supplementary Note 10, wherein
An automatic dispersion compensation system, wherein the control circuit performs a setting operation using transmission quality information so that an initial value of a dispersion compensation amount of the variable dispersion compensator falls within a range in which feedback control is possible.
[0078]
【The invention's effect】
As described above, according to the dispersion monitoring apparatus and the dispersion monitoring method of the present invention, a change in the level of a received waveform is detected by a combination of a data flip-flop and an integration circuit to monitor the fluctuation of dispersion generated in an optical communication system. With this configuration, the dispersion characteristic of the system can be detected with high accuracy by a simple configuration using a circuit that is slower than the transmission speed of the signal light. In addition, according to the automatic dispersion compensation system to which the dispersion monitoring technique of the present invention is applied, the dispersion compensation amount of the variable dispersion compensator is feedback-controlled according to the dispersion fluctuation monitored with high accuracy. It becomes possible to automatically compensate for the dispersion generated in the signal light propagated on the path.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of an automatic dispersion compensation system of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining how waveform distortion occurs due to chromatic dispersion, and is a simulation result of a received waveform when the chromatic dispersion value is 0 ps / nm.
FIG. 3 is a diagram for explaining how waveform distortion is caused by chromatic dispersion, and is a simulation result of a received waveform when a chromatic dispersion value is −10 ps / nm.
FIG. 4 is a diagram for explaining how waveform distortion is caused by chromatic dispersion, and is a simulation result of a received waveform when the chromatic dispersion value is −20 ps / nm.
FIG. 5 is a diagram exemplifying a relationship between an identification threshold value and an identification phase set in a DFF in the first embodiment with respect to the reception waveform of FIG. 3;
FIG. 6 is a diagram exemplifying a relationship between an identification threshold value and an identification phase set in a DFF in the first embodiment with respect to the reception waveform of FIG. 4;
FIG. 7 is a configuration diagram showing a second embodiment of the automatic dispersion compensation system of the present invention.
FIG. 8 is a diagram exemplifying a relationship between an identification threshold value and an identification phase set in a DFF in the second embodiment with respect to a reception waveform when a chromatic dispersion value is +30 ps / nm.
FIG. 9 is a diagram exemplifying a relationship between an identification threshold value and an identification phase set in a DFF in the second embodiment with respect to a reception waveform when a chromatic dispersion value is +50 ps / nm.
FIG. 10 is a configuration diagram showing a third embodiment of the automatic dispersion compensation system of the present invention.
FIG. 11 is a diagram exemplifying a relationship between a discrimination threshold and a discrimination phase set in a DFF in the third embodiment with respect to a reception waveform when a chromatic dispersion value is 0 ps / nm.
FIG. 12 is a diagram exemplifying a relationship between an identification threshold and an identification phase set in a DFF in the third embodiment with respect to a reception waveform when a chromatic dispersion value is −10 ps / nm.
FIG. 13 is a diagram exemplifying a relationship between a discrimination threshold and a discrimination phase set in a DFF in the third embodiment with respect to a reception waveform when a chromatic dispersion value is −30 ps / nm.
FIG. 14 is a diagram exemplifying a relationship between an identification threshold value and an identification phase set in a DFF in the third embodiment with respect to a reception waveform when a chromatic dispersion value is −50 ps / nm.
FIG. 15 is a flowchart illustrating an example of an algorithm for monitoring chromatic dispersion in the third embodiment.
FIG. 16 is a configuration diagram showing a fourth embodiment of the automatic dispersion compensation system of the present invention.
FIG. 17 is a diagram exemplifying a relationship between an identification threshold value and an identification phase set in a DFF in the fourth embodiment with respect to a reception waveform when a chromatic dispersion value is 0 ps / nm.
FIG. 18 is a diagram exemplifying a relationship between an identification threshold value and an identification phase set in a DFF in the fourth embodiment with respect to a reception waveform when a chromatic dispersion value is −10 ps / nm.
FIG. 19 is a diagram exemplifying a relationship between an identification threshold and an identification phase set in a DFF in the fourth embodiment with respect to a reception waveform when a chromatic dispersion value is −30 ps / nm.
FIG. 20 is a diagram exemplifying a relationship between a discrimination threshold and a discrimination phase set in a DFF in the fourth embodiment with respect to a reception waveform when a chromatic dispersion value is −50 ps / nm.
FIG. 21 is a flowchart illustrating an example of an algorithm for monitoring chromatic dispersion in the fourth embodiment.
FIG. 22 is a diagram illustrating a schematic configuration of the entire optical communication system according to the first to fourth embodiments;
FIG. 23 is a diagram showing a configuration example in which automatic dispersion compensation is performed at the transmission end in relation to FIG. 23;
FIG. 24 is a diagram showing a configuration example in which automatic dispersion compensation is performed in a relay section in relation to FIG. 23;
FIG. 25 is a diagram showing a configuration example when applied to a WDM optical communication system with reference to FIG. 23;
FIG. 26 is a diagram illustrating another configuration example related to FIG. 25;
FIG. 27 is a configuration diagram showing a fifth embodiment of the automatic dispersion compensation system of the present invention.
FIG. 28 is a diagram illustrating an initial setting operation of the tunable dispersion compensator according to the fifth embodiment.
FIG. 29 is a diagram illustrating a simulation result of a reception waveform when a chromatic dispersion value is 1700 ps / nm.
FIG. 30 is a diagram summarizing factors that deteriorate transmission quality in a general optical communication system.
FIG. 31 is a diagram illustrating a configuration example when a conventional clock monitoring method is applied and 40 Gb / s is assumed.
FIG. 32 is a diagram illustrating a configuration example in a case where a monitoring method for detecting a change in chromatic dispersion using a conventional DEC (DFF) is applied.
[Explanation of symbols]
1 Transmission line
2 Variable dispersion compensator
3 Receiver (PD)
4 Equalization amplifier
5,10,10 'turnout
6. Identification circuit
7 Clock extraction circuit
11, 11 'data flip-flop (DFF)
12,12 'discrimination threshold setting circuit
13, 13 'delay circuit
14, 14 'integration circuit
15 Control circuit
21 Waveform change detector

Claims (5)

A dispersion monitoring device for monitoring dispersion characteristics of an optical communication system,
A reception signal obtained by photoelectrically converting the signal light transmitted through the optical communication system is input, and by setting an identification phase and an identification threshold, it is determined whether the input signal is at a high level or a low level, and the identification result is obtained. A data flip-flop that outputs
An integration circuit that averages a logical value output from the data flip-flop; and a dispersion detection unit that detects a change in dispersion occurring in the optical communication system according to a level change of a signal output from the integration circuit. ,
A dispersion monitor device comprising: The dispersion monitoring device according to claim 1, wherein
A plurality of the data flip-flops set so that at least one of the identification phase and the identification threshold are different from each other, and a plurality of the integration circuits respectively corresponding to the data flip-flops, wherein the variance detection unit includes A dispersion monitoring apparatus for detecting a variation in dispersion occurring in the optical communication system according to a level of a signal output from each of the integration circuits. A dispersion monitoring method for monitoring dispersion characteristics of an optical communication system,
By setting a discrimination phase and a discrimination threshold, a data flip-flop that discriminates whether the input signal is at a high level or a low level and outputs the discrimination result as a logical value is transmitted through the optical communication system. Performs identification processing on the received waveform of the signal light,
A logical value output from the data flip-flop is averaged by an integrating circuit,
A dispersion monitoring method, comprising: detecting a variation in dispersion occurring in the optical communication system according to a level change of a signal output from the integration circuit. An automatic dispersion compensation system using the dispersion monitoring device according to claim 1,
A variable dispersion compensator arranged on the transmission line,
In response to the fluctuation of the dispersion detected by the dispersion monitoring device arranged on the receiving side of the variable dispersion compensator, the amount of dispersion compensation in the variable dispersion compensator is feedback-controlled so that the fluctuation is reduced. A control circuit for automatically compensating for dispersion generated in the signal light propagated through the transmission path,
An automatic dispersion compensation system, comprising: The automatic dispersion compensation system according to claim 4,
An automatic dispersion compensation system, wherein the control circuit performs a setting operation using transmission quality information so that an initial value of a dispersion compensation amount of the variable dispersion compensator falls within a range in which feedback control is possible.

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