JP2005079825A - 自動分散補償装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易な構成で正確な補償分散量を測定し、自動的に分散を補償することができる自動分散補償装置を提供する。
【解決手段】 分散測定用に２つの波長λl、λN+1の光を、変調器２によって正弦波による変調をかけた後、光合波器３の同じポートに入れ、多重化して光ファイバ４に入れる。光ファイバ４を通った光は光分波器６によって分波され、同じポートに入った２つの波長の光は再び同じポートから出力される。波長λl、λN+1の光をフィルタ７によって抽出し、光−電気変換器８によって電気信号に変換した後、遅延測定回路９において相対位相を比較して遅延差を測定する。この遅延差から適切な補償分数量を決定して可変分散補償器５の分散値を制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、波長多重伝送システムにおいて、伝送容量のさらなる大容量化、長距離化を実現するための自動分散補償装置に関する。

波長多重伝送システムは、１本の光ファイバに複数の波長の光を多重して伝送する。伝送容量を向上させるためにはより多くの波長を多重する必要があり、波長分散をいかに補償できるかが重要になってくる。従来では分散を測定するために、複数の波長の光に対して別々に変調をかけて伝送させ、受信部で波長間の波形の遅延を測定し、必要な補償分散量を求めるという方式が一般的である。
JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY. VOL.19, NO.3, MARCH 2001,"Adaptive Dispersion Equalization by Monitoring Releave Phase Shift Between Spacing-Fixed WDM Signals"

従来の分散補償装置を波長多重伝送システムに適用する場合、２つ波長の遅延を測るためには送信側で２個の変調器を、受信側で２個の光−電気変換器を設置する必要があり、構成が複雑になる問題があった。
本発明は以上のような背景を考慮してなされたものであり、簡易な構成で、正確な補償分散量を測定して、可変分散補償器を適切な分散値に制御することができる自動分散補償装置を提供することを目的としている。

この発明は上記の課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、送信側に、第１の波長の光を出力する第１の光源と、第２の波長の光を出力する第２の光源と、前記第１、第２の光源からの光を合波するカプラと、前記カプラによって合波された光を正弦波信号によって変調する変調器と、前記変調器を通した光を多重化して光ファイバへ出力する光合波器とを設け、受信側に、前記光ファイバを通過した光の分散を補償する可変分散補償器と、前記可変分散補償器を通過した光を分波する光分波器と、前記分波した光から前記第１、第２の波長の光を各々抽出するフィルタと、前記フィルタから出力された光を第１、第２の電気信号に変換する光−電気変換器と、前記光−電気変換器から出力される第１、第２の電気信号に基づいて前記第１、第２の波長の光の遅延差を測定し、その測定結果から補償分散量を求め、求めた遅延分散量に基づいて前記可変分散補償器の分散値を制御する遅延測定制御手段とを設けたことを特徴とする自動分散補償装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の自動分散補償装置において、前記第１、第２の光源の出力光を変調する正弦波信号を前記第１、第２の光源へ出力する変調信号出力手段を前記変調器に代えて設け、前記カプラの出力光を前記光合波器へ出力することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、送信側に、第１の波長の光を出力する第１の光源と、第２の波長の光を出力する第２の光源と、前記第１、第２の光源からの光の一方を選択的に出力する光スイッチと、前記光スイッチの出力光を正弦波信号によって変調する変調器と、前記変調器を通した光を多重化して光ファイバへ出力する光合波器とを設け、受信側に、前記光ファイバを通過した光の分散を補償する可変分散補償器と、前記可変分散補償器を通過した光を分波する光分波器と、前記分波された光を電気信号に変換する光−電気変換器と、前記光スイッチを切替制御すると共に、前記光−電気変換器から出力される第１および第２の電気信号に基づいて前記第１、第２の波長の光の遅延差を測定し、その測定結果から補償分散量を求め、求めた遅延分散量に基づいて前記可変分散補償器の分散値を制御する遅延測定制御手段とを設けたことを特徴とする自動分散補償装置である。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の自動分散補償装置において、前記第１、第２の光源の出力光を変調する正弦波信号を前記第１、第２の光源へ出力する変調信号出力手段を前記変調器に代えて設け、前記光スイッチの出力光を前記光合波器へ出力することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、送信側に、第１の波長の光を出力する第１の光源と、第２の波長の光を出力する第２の光源と、前記第１、第２の光源からの光を合波するカプラと、前記カプラによって合波された光を正弦波信号によって変調する変調器と、前記変調器を通した光を多重化して光ファイバへ出力する光合波器とを設け、受信側に、前記光ファイバを通過した光の分散を補償する可変分散補償器と、前記可変分散補償器を通過した光を分波する光分波器と、前記分波された光を電気信号に変換する光−電気変換器と、前記光−電気変換器から出力される電気信号の周波数スペクトル強度を測定し、その測定結果に基づいて補償分散量を求め、求めた遅延分散量に基づいて前記可変分散補償器の分散値を制御する遅延測定制御手段とを設けたことを特徴とする自動分散補償装置である。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の自動分散補償装置において、前記第１、第２の光源の出力光を変調する正弦波信号を前記第１、第２の光源へ出力する変調信号出力手段を前記変調器に代えて設け、前記カプラの出力光を前記光合波器へ出力することを特徴とする。

本発明によれば、光合波部及び光分波部の透過率特性の波長周回性を利用することにより、使用する変調器及び受光器の数を従来よりも少なくして自動分散補償を行なうことが可能である。その結果、送信部・受信部における自動分散補償装置の構成が簡易になるなど、高密度波長多重装置への設置が容易になり、伝送容量のさらなる大容量化、長距離化に寄与することができる。

以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。図１はこの発明の第１の実施の形態による自動分散補償装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、第１の実施形態による自動分散補償装置は、光源（ＬＤ；レーザダイオード）１、変調器２、光合波部３、光ファイバ４、可変分散補償器５、光分波部６、バンドパスフィルタ７、光−電気変換器８、遅延測定回路９、制御部１０から構成されている。この場合、光合波部３及び光分波部６は透過特性に波長周回性をもつ合分波部として使用することができる。この実施形態は、分散測定用に２つの波長の光を光合波器３の同じポートに入れ、多重化して光ファイバ４に入れる。光ファイバ４を通った光は分波器６によって分波され、同じポートに入った２つの波長の光は再び同じポートから出力される。光信号を光−電気変換器８によって電気信号に変換した後、遅延測定回路９において相対位相を比較して遅延差を測定する。この遅延差から適切な補償分数量を決定して可変分散補償器５を制御する。

以下、さらに詳述すると、図１に示す光源１からは特定波長λl、λN+1の光が出力される。ここで、特定波長λl、λN+1は、透過特性に波長周回性を有する光合波器３の１つのポートに対して透過性を有する２つの特定波長である。この光源１から出力された光は、カプラ（図示略）によって合波され、変調器２で正弦波信号Ｓ１による変調を受けて光合波部３で多重化され、光ファイバ４へ出力される。そして、光ファイバ４中を伝送する過程で分散によって波長λ１の光と波長λN+1の光との間に遅延差が生じる。光ファイバ４から送出された２つの波長の光は可変分散補償器５を通り、光分波部６によって再び同じポートから出力された後、カプラ（図示略）によって分波され、バンドパスフィルタ７によってそれぞれ波長λ１の光と波長λN+1の光に別々に分けられる。そして、波長λ１の光と波長λN+1の光がそれぞれ光−電気変換器８によって電気信号に変換され、遅延測定回路９へ入力される。遅延測定回路９は、２つの波長の正弦波波形の遅延を測定し、その測定結果に基づいて補償分散量を求め、求めた値を制御部１０へ出力する。制御部１０は補償分散量に基づいて可変分散補償器５の分散値を制御する。

次に、２波長の信号の遅延差から分散値を求める方法について図２を参照して説明する。図２に一般的な光ファイバの群速度遅延の波長依存性を示す。波長λ1における遅延をτ1［ps]、分散をＤ1［ps/nm]とし、波長λN+1における遅延をτN+1[ps］、分散をＤN+1［ps/nm]とおく。また、波長λ１と波長λN+1との間の波長差を△λ(=λN+1−λ1)、遅延差△τ(=τN+1−τ1)とおくと、次の関係が成り立つ。
△τ/△λ=(Ｄ1+Ｄ2)/２

ここで、△λは既知なので、△τが分かれば、両波長の分散の平均値が求まる。したがって、この測定により波長λc=(λN+1＋λ1)/２における補償分散量を求めることができる。測定の感度は△τの精度で決まるので、△τはなるべく大きな値であることが望ましい。その点において、光合波器３の波長周回性を利用した本実施形態では、波長λ１と波長λN+1の波長差は大きく、遅延差を精度良く測定することが可能である。変調器２を１つで、補償分散量を精度よく測定し、可変分散補償器５の分散値を調整できることが、本実施形態の特徴である。

図３は本発明の第２の実施形態の構成を示すブロック図であり、この図において、図１の各部に対応する部分には同一の符号が付してある。この実施形態が上述した第１の実施形態と異なる点は、図１における変調器２が設けられておらず、波長λl、λN+1の光を放射する光源１に、正弦波信号Ｓ１によって直接変調がかけられる直接変調方式が採られている点である。

図４は本発明の第３の実施形態の構成を示すブロック図であり、この図において、図１の各部に対応する部分には同一の符号が付してある。この実施形態が上述した第１の実施形態と異なる点は、光源１からの波長λl、λN+1の光を切り換える光スイッチ１２が設けられ、この光スイッチ１２の出力光が変調器２へ供給されるようになっている点、および、バンドパスフィルタ７が設けられておらず、１個の光−電気変換器８が波長λl、λN+1の光に対応して設けられている点である。
この実施形態の場合、１個の光−電気変換器８で２つの波長の信号を観測するために、送信側に光スイッチ１２を設けており、この光スイッチ１２を切り替えるため、制御部１０ａが別の通信経路を通じて制御信号を送り、光スイッチ１２の動作を制御するようになっている。

図５は、本発明の第４の実施形態の構成を示すブロック図であり、この図において、図４の各部に対応する部分には同一の符号が付してある。この実施形態が上述した第３の実施形態と異なる点は、図４における変調器２が設けられておらず、波長λl、λN+1の光を放射する光源１に、正弦波信号Ｓ１によって直接変調がかけられる直接変調方式が採られている点である。

図６は、本発明の第５の実施形態の構成を示すブロック図であり、この図において、図１の各部に対応する部分には同一の符号が付してある。この実施形態が前述した第１の実施形態と異なる点は、波長λ1、λN+1の光が共に光分波部６によって同じポートに出力された後、１個の光−電気変換器８により電気信号に変換され、スペクトル強度測定回路１４に読み込まれる点である。

すなわち、光源１から出力された波長λ1、λN+1の光は、いずれも光合波部３の同じポートを透過でき、同一の変調器２で正弦波信号による変調を受けて光合波部３で多重化される。光ファイバ４から送出された２つの波長の光は光分波部６によって再び同じポートに出力された後、光−電気変換器８により電気信号に変換され、スペクトル強度測定回路１４に読み込まれる。変調器２にパルス列を入力し、受信側で光−電気変換後、パルスの繰り返し周波数における出力信号のスペクトル強度を測定することにより、遅延差及び補償分散量を求めることができる。その方法について図７を用いて説明する。

図７を参照すると、２つの波長が合波され、受信部において同一の光−電気変換器８で受信している。今、繰り返し周波数ν0のパルス列を入力する。分散がゼロの場合、すなわち波長ごとの遅延差がゼロのとき、パルス列の遅延がないために繰り返し周波数ν0におけるスペクトル強度は最大になる。逆に、２波長間で１ビット分の遅延差(位相差が180度)のとき、スペクトル強度は最小になる。２波長間で位相差があると、周波数ν0のスペクトル強度は位相差がゼロの時に比べて小さくなり、位相差に応じてスペクトル強度が変化する。以上のような方法により求めた補償分散量から、可変分散補償器５の分散値を適切な値に調整することが、本実施形態の特徴である。

図８は、本発明の第６の実施形態の構成を示すブロック図であり、この図において、図６の各部に対応する部分には同一の符号が付してある。この実施形態が上述した第５の実施形態と異なる点は、図６における変調器２が設けられておらず、波長λl、λN+1の光を放射する光源１に、正弦波信号Ｓ１によって直接変調がかけられる直接変調方式が採られている点である。

この発明の第１の実施形態による自動分散補償装置の構成を示すブロック図である。 同実施形態の動作を説明するための特性図である。 この発明の第２の実施形態による自動分散補償装置の構成を示すブロック図である。 この発明の第３の実施形態による自動分散補償装置の構成を示すブロック図である。 この発明の第４の実施形態による自動分散補償装置の構成を示すブロック図である。 この発明の第５の実施形態による自動分散補償装置の構成を示すブロック図である。 同実施形態の動作を説明するための波形図である。 この発明の第６の実施形態による自動分散補償装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１…光源（ＬＤ）
２…変調器
３…光合波器
４…光ファイバ
５…可変分散補償器
６…光分波器
７…バンドパスフィルタ
８…光−電気変換器
９…遅延測定回路
１０…制御部
１２…光スイッチ
１４…スペクトル強度測定回路

Claims (6)

1. 送信側に、
   第１の波長の光を出力する第１の光源と、
   第２の波長の光を出力する第２の光源と、
   前記第１、第２の光源からの光を合波するカプラと、
   前記カプラによって合波された光を正弦波信号によって変調する変調器と、
   前記変調器を通した光を多重化して光ファイバへ出力する光合波器と、
   を設け、
   受信側に、
   前記光ファイバを通過した光の分散を補償する可変分散補償器と、
   前記可変分散補償器を通過した光を分波する光分波器と、
   前記分波した光から前記第１、第２の波長の光を各々抽出するフィルタと、
   前記フィルタから出力された光を第１、第２の電気信号に変換する光−電気変換器と、
   前記光−電気変換器から出力される第１、第２の電気信号に基づいて前記第１、第２の波長の光の遅延差を測定し、その測定結果から補償分散量を求め、求めた遅延分散量に基づいて前記可変分散補償器の分散値を制御する遅延測定制御手段と、
   を設けたことを特徴とする自動分散補償装置。
2. 前記第１、第２の光源の出力光を変調する正弦波信号を前記第１、第２の光源へ出力する変調信号出力手段を前記変調器に代えて設け、前記カプラの出力光を前記光合波器へ出力することを特徴とする請求項１に記載の自動分散補償装置。
3. 送信側に、
   第１の波長の光を出力する第１の光源と、
   第２の波長の光を出力する第２の光源と、
   前記第１、第２の光源からの光の一方を選択的に出力する光スイッチと、
   前記光スイッチの出力光を正弦波信号によって変調する変調器と、
   前記変調器を通した光を多重化して光ファイバへ出力する光合波器と、
   を設け、
   受信側に、
   前記光ファイバを通過した光の分散を補償する可変分散補償器と、
   前記可変分散補償器を通過した光を分波する光分波器と、
   前記分波された光を電気信号に変換する光−電気変換器と、
   前記光スイッチを切替制御すると共に、前記光−電気変換器から出力される第１および第２の電気信号に基づいて前記第１、第２の波長の光の遅延差を測定し、その測定結果から補償分散量を求め、求めた遅延分散量に基づいて前記可変分散補償器の分散値を制御する遅延測定制御手段と、
   を設けたことを特徴とする自動分散補償装置。
4. 前記第１、第２の光源の出力光を変調する正弦波信号を前記第１、第２の光源へ出力する変調信号出力手段を前記変調器に代えて設け、前記光スイッチの出力光を前記光合波器へ出力することを特徴とする請求項３に記載の自動分散補償装置。
5. 送信側に、
   第１の波長の光を出力する第１の光源と、
   第２の波長の光を出力する第２の光源と、
   前記第１、第２の光源からの光を合波するカプラと、
   前記カプラによって合波された光を正弦波信号によって変調する変調器と、
   前記変調器を通した光を多重化して光ファイバへ出力する光合波器と、
   を設け、
   受信側に、
   前記光ファイバを通過した光の分散を補償する可変分散補償器と、
   前記可変分散補償器を通過した光を分波する光分波器と、
   前記分波された光を電気信号に変換する光−電気変換器と、
   前記光−電気変換器から出力される電気信号の周波数スペクトル強度を測定し、その測定結果に基づいて補償分散量を求め、求めた遅延分散量に基づいて前記可変分散補償器の分散値を制御する遅延測定制御手段と、
   を設けたことを特徴とする自動分散補償装置。
6. 前記第１、第２の光源の出力光を変調する正弦波信号を前記第１、第２の光源へ出力する変調信号出力手段を前記変調器に代えて設け、前記カプラの出力光を前記光合波器へ出力することを特徴とする請求項５に記載の自動分散補償装置。

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