JP2004513560A - 実質的に等しい分散を有する光信号をマルチプレクシングおよび/またはデマルチプレクシングするための装置および方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(発明の背景)
本発明は、一般に、光通信システム用の端末機器に関する。より具体的には、本発明は、実質的に等しい分散を有する光をマルチプレクシングする光送信機およびデマルチプレクシングする光受信機に関する。
【0002】
1993年6月29日発行の「Multiple Wavelength Division Multiplexing Signal Compensation System and Method Using Same」という名称の米国特許第5224183号は、波長分割マルチプレクシング(WDM)システムについて開示している。図1は、米国特許第5224183号で開示された波長分割マルチプレクシング・システムを示す図である。図1に示されるように、各波長は、分散補償ファイバに結合された関連付けられたレーザを有し、この分散補償ファイバは共通波長分割マルチプレクサに結合される。たとえば、レーザ12、14、および16がそれぞれ分散補償ファイバ18、20、および22に結合され、これらが波長分割マルチプレクサ24に結合される。この例では、レーザ12の波長は1540nm、レーザ14の波長は1550nm、レーザ16の波長は1560nmである。波長分割マルチプレクサ24は、追加の分散補償ファイバ26および伝送ファイバ28に結合される。
【0003】
この知られているシステムは、光信号が波長分割マルチプレクサによってマルチプレクシングされる前(かつ光信号が波長分割デマルチプレクサ(図1には図示せず)によってデマルチプレクシングされた後)に、各波長に関連付けられた分散を個々に補償する。これは、各波長に対して、その波長に関連付けられた別々および固有の分散補償ファイバによって実行され、分散補償ファイバ12はその波長(1540nm)で−20ps/nmの分散を有し、分散補償ファイバ14はその波長(1550nm)で−200ps/nmの分散を有し、分散補償ファイバ16はその波長(1550nm)で−360ps/nmの分散を有することになる。これらの分散補償ファイバは、各波長に関連付けられた固有の残余分散を生成するために、特定の波長をそれぞれ個々に補償する。その後各波長は、分散補償ファイバ26および伝送ファイバ28によって補償される。波長分割マルチプレクサ24で各波長に関連付けられた残余分散をなくすために、伝送ファイバ28の終わりで、すべての波長の分散を、たとえば、ほぼすべての波長について分散がほぼゼロとなるような、所望の量に制御することができる。
【0004】
ただし、こうしたWDMシステムにはいくつかの欠点がある。第1に、波長ごとに、たとえば光送信機のそれぞれのレーザと波長分割マルチプレクサとの間で、別々な固有の分散補償ファイバを配置する必要がある。同様に、各波長ごとに、たとえば波長分散マルチプレクサとそれぞれの検出器(図1には図示せず)との間で、別々な固有の分散補償ファイバを配置する必要がある。ますます情報チャネルの多いWDMシステムが設計されるにつれて、各波長に関連付けられたますます多くの分散補償ファイバを追加することになり、WDMシステムがより複雑かつコストのかかるものとなる。
【0005】
第2に、各波長が固有の分散補償ファイバを必要とするため、波長分割マルチプレクサによって受信される光信号の偏光を維持することができない。したがって、各波長に関連付けられた光信号は、隣接する波長と直交する関連付けられた偏光を有することが望ましいが、偏光が維持できない場合、このような配置は不可能である。
【0006】
(概要)
それぞれが独自の波長に関連付けられた情報チャネルを介してデータ通信を行うための装置が、変調器および光マルチプレクサを含む。各変調器は、独自の波長に関連付けられる。光マルチプレクサは、動作可能に変調器に結合される。光マルチプレクサは複数の入力光信号を受信し、このそれぞれが独自の変調器から受信される。各入力光信号は、残りの各入力光信号の分散と実質的に等しい、独自の分散を有する。
【0007】
(詳細な説明)
それぞれが独自の波長に関連付けられた情報チャネルを介してデータを通信するための装置は、変調器および光マルチプレクサを含む。各変調器は、独自の波長に関連付けられる。光マルチプレクサは、動作可能に変調器に結合される。光マルチプレクサは、それぞれ独自の変調器から受信される複数の入力光信号を受信する。各入力光信号は、残りの各入力光信号の分散と実質的に等しい、独自の分散を有する。
【0008】
各情報チャネル(すなわち、特定の波長に関連付けられた各光信号)が固有量の分散で個々に分散補償される、知られているシステムとは異なり、本発明の光送信機および光受信機(たとえば、端末機器内に配置されたような)は、こうした要件を満たす必要がない。こうした情報チャネルは、光送信機および/または光受信機がゼロ分散勾配の伝送ファイバに結合されており、それぞれ個々に分散補償される必要がない。こうした伝送ファイバでは、分散補償は、すべての情報チャネルに対して(すなわち関連付けられたすべての波長に対して)実質的に等しく実行される。したがって、これらの光送信機および光受信機は、それぞれ、実質的に等しい分散を有する光信号をマルチプレクシングおよびデマルチプレクシングすることができる。したがって、たとえば光送信機および光受信機は、任意の波長特有の分散補償ファイバを含む必要がない。もちろん、これによって、こうした光送信機および光受信機の複雑さおよび費用を減らすことができるので有利である。
【0009】
図2は、本発明の実施形態に従い、光送信機を有する光システムを示す図である。光システム200は、光送信機210およびゼロ分散勾配伝送ファイバ250を含む。光送信機210は、一連のレーザ220、221、から222までを含む。各レーザは独自の関連付けられた波長を有し、たとえばレーザ220、221、および222は、たとえば1550nmを中心に、それぞれ関連付けられた波長λ1、λ2、およびλnを有する。レーザ220から222は、それぞれ独自の変調器230から232に結合される。たとえば、レーザ220は変調器230に結合され、レーザ221は変調器231に結合され、レーザ222は変調器232に結合される。変調器230から232は、波長マルチプレクサ240に結合される。送信機210は、波長マルチプレクサ240を介して、動作可能にゼロ分散勾配伝送ファイバ250に結合される。
【0010】
伝送ファイバ250は、実質的にゼロに等しい交換可能な分散勾配を有する。たとえば、こうした伝送ファイバは、正の分散勾配を有する第1のファイバ・タイプのセグメントと負の分散勾配を有する第2のファイバ・タイプのセグメントとを適切に組み合せることによって、ゼロ分散勾配を有することができる。
【0011】
第1のファイバ・タイプは、たとえば16.9ps/nm−kmの分散D1、0.06ps/nm2−kmの分散勾配D1’、および75μm2の有効範囲を有することができる。こうしたタイプの光ファイバは、「シングルモード・ファイバ(SMF)」として市販されている。SMFファイバは、CorningおよびLucentを含む、いくつかのファイバ製造業者によって生産されている。第1のファイバ・タイプの相対分散勾配は、第1のファイバ・タイプの分散勾配と分散との比、D’1/D1に等しい。
【0012】
第2のファイバ・タイプは、たとえば−17.0ps/nm−kmの分散D2、−0.06ps/nm2−kmの分散勾配D2’、および35μm2の有効範囲を有することができる。こうしたタイプの光ファイバは、商用上「1x逆分散ファイバ(1x−IDF)」として設計されている。負の分散勾配を有する光ファイバの他の例が、商用上「2x−IDF」として設計されている光ファイバであり、−34.0ps/nm−kmの分散、−0.12ps/nm2−kmの分散勾配、および34μm2の有効範囲を有する。1x−IDFファイバおよび2x−IDFファイバのどちらも、Lucentによって生産されている。
【0013】
第2のファイバ・タイプの相対分散勾配は、第2のファイバ・タイプの分散勾配と分散との比、D’2/D2に等しい。第1のファイバ・タイプと第2のファイバ・タイプの分散および分散勾配を適切に選択することによって、第1のファイバ・タイプと第2のファイバ・タイプの相対分散勾配を実質的に等しくなるように選択することができる。
【0014】
実質的にゼロに等しい交換可能な分散勾配を有するこうした伝送ファイバの例は、以下の関連出願「Method and Apparatus for the Optimization of Dispersion Map Using Slope Compensating Optical Fibers」(整理番号第SID# 120399−01号)、および「Method and Apparatus for Optimizing the Dispersion and Dispersion Slope for a Dispersion Map with Slope Compensating Optical Fibers」(整理番号第SID# 120899−01号)で論じられており、どちらも参照により本明細書に組み込まれている。
【0015】
図3は、本発明の実施形態に従い、受信機システムを含む光システムを示す図である。図3に示されている光システム(受信機システムを含む)は、図2に示されている光システム(送信機システムを含む)と共に使用することができる(もちろん、単一のゼロ分散勾配伝送ファイバを考慮することができる)。
【0016】
光システム300は、光受信機310およびゼロ分散勾配伝送ファイバ350を含む。光受信機310は、一連の検出器320から322までを含む。検出器320から322までは、それぞれ復調器330から332までに接続される。たとえば、検出器320は復調器330に結合され、検出器331は復調器331に結合され、検出器322は復調器332に結合される。復調器330から332までは、波長デマルチプレクサ340に結合される。光受信機310は、波長デマルチプレクサ340を介して、動作可能にゼロ分散勾配伝送ファイバ350に結合される。
【0017】
図2および3に示された例からわかるように、これらの光送信機および光受信機は、それぞれ、実質的に等しい分散を有する光信号をマルチプレクシングおよびデマルチプレクシングすることができる。したがって、たとえば光送信機および光受信機は、任意の波長特有の分散補償ファイバを含む必要がない。もちろん、これによって、こうした光送信機および光受信機の複雑さおよび費用を減らすことができるので有利である。
【0018】
本発明の代替実施形態では、光送信機および光受信機の内部に分散補償ファイバをまったく備えないのではなく、各分散補償ファイバが実質的に同じ量の分散を導入する、分散補償ファイバを含めることが可能である。
【0019】
図4は、本発明の他の実施形態に従い、光受信機を含む光システムを示す図である。光送信機410は、ゼロ分散勾配伝送ファイバ460に結合される。光送信機410は、レーザ420、421から、422までを含む。ここでも、各レーザは独自の関連付けられた波長を有する。たとえば、レーザ420から422までは、それぞれ波長λ1、λ2、およびλnに関連付けることができる。レーザ420から422までは、それぞれ独自の変調器430から432までに結合される。たとえば、レーザ420は変調器430に結合され、レーザ421は変調器431に結合され、レーザ422は変調器432に結合される。変調器430から432までは、それぞれ独自の偏光セレクタ440から442までに結合される。たとえば、変調器430は偏光セレクタ440に結合され、変調器431は偏光セレクタ441に結合され、変調器432は偏光セレクタ442に結合される。偏光セレクタ440から442までは、波長マルチプレクサ450に結合される。光送信機410は、波長マルチプレクサ450を介して、ゼロ分散勾配伝送ファイバ460に結合される。
【0020】
偏光セレクタ440から442までは、変調器430から432までから受け取った光信号を、それぞれ波長マルチプレクサ450に送信することを可能にするものであり、その結果、光信号はそれぞれ、隣接する情報チャネルの偏光と直交する特定の偏光を有することになる(すなわち、次に低い波長および次に高い波長を有する光信号の場合)。
【0021】
より具体的に言えば、偏光セレクタ440から442までは、たとえば、所与の情報チャネルに対して選択された特定の偏光が隣接する情報チャネルに対する偏光と直交するように構成することができる。他の方法では、所与の波長に対して選択された特定の偏光が、たとえば、次に低い波長および次に高い波長に対して選択された偏光から直交するようにできる。たとえば、偏光セレクタ440は、垂直直線偏光を選択するように構成可能であり、次に高い波長に関連付けられた(すなわち、偏光セレクタ440のそれに隣接する)偏光セレクタ441は、たとえば水平直線偏光を選択するように構成可能である。次に高い波長に対する(すなわち、偏光セレクタ441に関連付けられた偏光セレクタに隣接する)次の偏光セレクタは、垂直直線偏光を選択するように構成可能である。したがって、残りの偏光セレクタは、代替方法で偏光セレクタ442に直交する偏光を選択するように構成可能である。
【0022】
偏光セレクタ440から442までは、特定の偏光内で光信号を出力する任意の適切なデバイスであってよい。たとえば、偏光セレクタ440から442までは、2つの潜在的に偏光された光信号のうち1つだけが波長マルチプレクサ450に結合される、偏光ビーム・スプリッタであってよい。
【0023】
情報チャネルに対して(すなわち、波長領域に関連付けられた光信号に対して)交互に直交する偏光を選択することにより、たとえば符号間干渉(ISI)などのチャネル間クロス・トークの潜在的ソースを減少させることができるため、より良いシステム性能が達成できる。それぞれの光信号(たとえば、波長マルチプレクサおよび波長デマルチプレクサを出入りする信号)が実質的に同じ量の分散を有するため、偏光セレクタ440から442までによって選択され、それぞれの光信号に関連付けられた偏光は、波長マルチプレクサ450によってマルチプレクシングされるまで維持することができる。さらに、伝送ファイバ460がゼロ分散勾配を有するため、すべての波長の光信号は、等しく分散補償される。さらに、偏光セレクタ440から442までによって設定されるチャネルの相対偏光状態は、光受信機(図4には図示せず)内の波長デマルチプレクサによってデマルチプレクシングされるまで維持することができる。したがって、光信号が受信機側で受信されると、光信号は依然として実質的に同じ量の分散を有するため、追加の波長特有の分散補償は不要である。
【0024】
他の方法では、光送信機410、伝送ファイバ460、または光受信機(図4には図示せず)内では、それぞれ関連付けられた波長に対して個々に異なる分散は不要である。光信号の相対偏光状態は、光送信機410から関連付けられた光受信機まで維持することができる(図4には図示せず)。したがって、直交する偏光と様々な情報チャネル(およびそのそれぞれ関連付けられた波長)との関連付けから期待される利点を達成することができる。
【0025】
本発明の代替実施形態では、光送信機および光受信機内に分散補償ファイバをまったく備えないのではなく、各分散補償ファイバが実質的に同じ量の分散を導入する、分散補償ファイバを含めることが可能である。このような場合、すべての波長に対するそれぞれの光信号に同じ量の分散が導入されるため、光送信機の偏光セレクタによって導入される偏光を、波長マルチプレクサまで、ならびに、ゼロ分散勾配伝送ファイバおよび光受信機の波長デマルチプレクサまで、維持することができる。
【0026】
以上、本発明について特定の構成を参照しながら述べてきたが、当業者であれば、もちろん他の構成も明らかであることを理解されたい。たとえば、一定の構成要素が他の構成要素に結合されるかまたは動作可能に結合されるように論じたが、光ファイバ・カプラなど他の介入する構成要素も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】
知られている波長分割マルチプレクシング・システムを示す図である。
【図2】
本発明の実施形態に従い、光送信機を有する光システムを示す図である。
【図3】
本発明の実施形態に従い、光受信機システムを含む光システムを示す図である。
【図4】
本発明の他の実施形態に従い、光受信機を含む光システムを示す図である。
Claims (20)
- それぞれが独自の波長に関連付けられた複数の情報チャネルを介してデータ通信を行うための装置であって、それぞれが独自の波長に関連付けられた複数の変調器と、
前記複数の変調器に動作可能に結合され、複数の入力光信号を受信する光マルチプレクサとを含み、複数の入力光信号からのそれぞれの入力光信号が、複数の変調器からの独自の変調器から受信され、
前記複数の入力光信号からのそれぞれの入力光信号が、前記複数の入力光信号からのそれぞれの残りの入力光信号の分散と実質的に等しい独自の分散を有する装置。 - 前記複数の入力光信号からのそれぞれの入力光信号の分散が実質的にゼロに等しい、請求項1に記載の装置。
- 前記複数の変調器からの実質的にすべての変調器が、分散補償ファイバに介入することなく前記光マルチプレクサに動作可能に結合される、請求項1に記載の装置。
- 前記光マルチプレクサに動作可能に結合され、複数の分散補償ファイバ・セグメントを含む伝送光ファイバをさらに含み、前記光マルチプレクサが、前記複数の変調器と前記伝送光ファイバとの間に配置された、請求項1に記載の装置。
- 前記光マルチプレクサに動作可能に結合され、複数の分散補償ファイバ・セグメントを含む伝送光ファイバをさらに含み、前記光マルチプレクサが、前記複数の変調器と前記伝送光ファイバとの間に配置され、
前記複数の分散補償ファイバ・セグメントが、実質的にゼロに等しいエンド・ツー・エンド分散勾配を有する、請求項1に記載の装置。 - 複数の偏光セレクタをさらに含み、前記複数の偏光セレクタからのそれぞれの偏光セレクタが、前記複数の変調器からの独自の変調器に動作可能に結合され、
前記複数の偏光セレクタからのそれぞれの偏光セレクタが、前記複数の変調器からの独自の変調器と前記光マルチプレクサとの間に配置される、請求項1に記載の装置。 - 複数の偏光セレクタをさらに含み、前記複数の偏光セレクタからのそれぞれの偏光セレクタが、前記複数の変調器からの独自の変調器に動作可能に結合され、前記複数の偏光セレクタからのそれぞれの偏光セレクタが、前記複数の変調器からの独自の変調器と前記光マルチプレクサとの間に配置され、
前記複数の偏光セレクタからのそれぞれの偏光セレクタが、前記複数の情報チャネルからの隣接する情報チャネルに関連付けられた偏光に直交する関連付けられた偏光を有する、請求項1に記載の装置。 - それぞれが前記複数の変調器からの独自の変調器に動作可能に結合される複数の偏光セレクタと、
それぞれが前記複数の変調器からの独自の変調器に動作可能に結合された複数のレーザとをさらに含む、請求項1に記載の装置。 - それぞれが独自の波長に関連付けられた複数の情報チャネルを介してデータ通信を行うための装置であって、それぞれが独自の波長に関連付けられた複数の出力光信号を生成する光デマルチプレクサと、
それぞれが独自の波長に関連付けられ、前記光デマルチプレクサに動作可能に結合された複数の復調器とを含み、前記複数の出力光信号からのそれぞれの出力光信号が、前記複数の出力光信号からの残りの出力光信号の分散に実質的に等しい独自の分散を有する装置。 - 前記複数の出力光信号からのそれぞれの出力光信号が、実質的にゼロに等しい分散を有する、請求項9に記載の装置。
- 前記複数の復調器からの実質的にすべての復調器が、分散補償ファイバに介入することなく前記光マルチプレクサに動作可能に結合される、請求項9に記載の装置。
- 前記光デマルチプレクサに動作可能に結合され、複数の分散補償ファイバ・セグメントを含む伝送光ファイバをさらに含み、前記光デマルチプレクサが、前記複数の復調器と前記伝送光ファイバとの間に配置された、請求項9に記載の装置。
- 前記光デマルチプレクサに動作可能に結合され、複数の分散補償ファイバ・セグメントを含む伝送光ファイバをさらに含み、前記光デマルチプレクサが、前記複数の復調器と前記伝送光ファイバとの間に配置され、
前記複数の分散補償ファイバ・セグメントが、実質的にゼロに等しいエンド・ツー・エンド分散勾配を有する、請求項9に記載の装置。 - それぞれが独自の波長に関連付けられた複数の情報チャネルを介してデータ通信を行うための方法であって、
それぞれが独自の波長に関連付けられた複数の入力光信号を光マルチプレクサ部で受信し、前記複数の入力光信号からのそれぞれの入力光信号が、前記複数の入力光信号からの残りの入力光信号の分散に実質的に等しい分散を有すること、
出力光信号を生成するために前記複数の入力光信号をマルチプレクシングすること、
前記光マルチプレクサから出力光信号を送信することを含む方法。 - 前記複数の入力光信号からのそれぞれの入力光信号が、実質的にゼロに等しい分散を有する、請求項14に記載の方法。
- 前記出力光信号が、前記光マルチプレクサから複数の分散補償ファイバ・セグメントを含む伝送光ファイバに送信され、前記複数の分散補償ファイバ・セグメントが、実質的にゼロに等しいエンド・ツー・エンド分散勾配を有する、請求項14に記載の方法。
- 前記複数の入力光信号から、それぞれの入力光信号の偏光を選択することをさらに含み、前記複数の入力光信号からのそれぞれの入力光信号が、前記複数の情報チャネルからの隣接する情報チャネルに関連付けられた偏光に直交する関連付けられた偏光を有する、請求項14に記載の方法。
- それぞれが独自の波長に関連付けられた複数の情報チャネルを介してデータ通信を行うための方法であって、
マルチプレクシングされた複数の情報チャネルを有する入力光信号を光デマルチプレクサ部で受信すること、
複数の出力光信号を生成するために、前記マルチプレクシングされた複数の情報チャネルをデマルチプレクシングし、前記複数の出力光信号からのそれぞれの出力光信号が、前記複数の出力光信号からの残りの出力光信号の分散に実質的に等しい独自の分散を有すること、および
前記光デマルチプレクサからの複数の出力光信号を送信することを含む方法。 - 前記複数の出力光信号からのそれぞれの出力光信号が、実質的にゼロに等しい分散を有する、請求項18に記載の方法。
- 前記入力光信号が、複数の分散補償ファイバ・セグメントを含む伝送光ファイバから前記光デマルチプレクサ部で受信され、前記複数の分散補償ファイバ・セグメントが、実質的にゼロに等しいエンド・ツー・エンド分散勾配を有する、請求項18に記載の方法。
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