JP2005159928A - 自動分散補償方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
複数の中継増幅器から構成される多中継システムにおいて、光ファイバの波長分散に起因する感度劣化を最適に低減するような分散補償方法を提供する。また、伝送路の波長分散値を直接測定することなく、伝送路の波長分散による伝送品質劣化を受けにくい光伝送システムを提供する。
【解決手段】
複数の中継増幅器から構成される多中継光伝送システムにおいて、光ファイバ伝送後の光波形から、ビットレートに相当するクロック振幅や特定の周波数成分を抽出することにより波長分散による劣化量を観測し、各中継光アンプに搭載される分散補償デバイスでは残留分散値が最小となるように分散補償を行い、受信光アンプに搭載される分散補償デバイスでは感度劣化量が最小となるようにする。
【選択図】 図１４

Description

本発明は、波長多重光伝送システムにおける光ファイバの波長分散に起因する伝送品質劣化を低減可能な分散補償量決定方法、および分散補償量を可変的に制御する可変分散補償器を用いた分散補償制御方法、および可変分散補償器を用いた光伝送装置および光伝送システムに関するものである。

現在、インターネットに代表される従来のデータ系通信のみならず、音声信号をインターネット経由でやり取りするＶｏＩＰ（Ｖｏｉｃｅ ｏｖｅｒ ＩＰ）などの新しいシステムが積極的に検討、導入されている。そのため、基幹系光通信に対しても伝送する情報量の急激な増加が要求され、さらなる大容量化が望まれている。この基幹系光通信の大容量化の方法の一つに、時間軸上で送信する情報の多重化を行なう時分割多重（光時分割多重を含む）方式がある。時分割多重により通信を行なう場合には、通信速度を高速化することで単位時間あたりの伝送容量を増加することができる。現在主流となっているのは通信速度が２．５Ｇｂｉｔ／ｓのシステム、および１０Ｇｂｉｔ／ｓのシステムであり、さらに次世代方式として４０Ｇｂｉｔ／ｓのシステムの研究開発が進められている。この様な高速４０Ｇｂｉｔ／ｓのシステムを適用することにより、単位光ファイバ当たりの伝送容量を飛躍的に向上することが可能となり、さらに伝送容量の拡大のみならず、単位伝送容量当たりの装置コストの低減、消費電力の低減、装置管理に要する手間の減少などが期待されている。

このように、時分割多重により情報を伝送する場合には通信速度の高速化が望まれているが、高速信号を用いた波長多重光伝送システムでは、波長分散に対する耐力（分散トレランス）が通信速度の高速化に伴い急激に減少するため、波長分散に対する管理がより一層求められることとなった。例えば、１０Ｇｂｉｔ／ｓシステムにおける分散トレランスは１６００ｐｓ／ｎｍ程度であるが、４０Ｇｂｉｔ／ｓシステムでは１００ｐｓ／ｎｍ程度まで減少する。

このように高速信号では波長分散に対する耐力が非常に小さいため、中継光アンプを使用しない光伝送システムはもちろんのこと、多数の中継光アンプを使用する多中継光伝送システムでは、中継光アンプ毎に高精度の分散補償技術が要求されることとなった。

さらに、実際に敷設されている光ファイバには温度や圧力などの環境変化に伴い、その分散値が経時的に変化するといった問題がある。例えば、０℃〜６５℃の温度変動が有った場合の単一モードファイバ３００ｋｍの分散変化量は、４０ｐｓ／ｎｍ程度であり、４０Ｇｂｉｔ／ｓシステムの分散トレランスの半分程度にもなる。

このように、４０Ｇｂｉｔ／ｓ以上の超高速光伝送システムを実現するには、受信光アンプ、中継光アンプごとに高精度の分散補償技術が必要となる。また、システム運用中にも環境変動による伝送路分散値の経時変化に対して、自動的に分散補償値の制御を行なう必要がある。

従来この様な課題に対し、例えば特許文献１や特許文献２では、ＮＲＺ信号やＯＴＤＭ信号を用いて伝送された受信光信号から、ビットレートに相当するクロック周波数やベースバンドスペクトル中のビットレートに相当する成分を波形劣化量として抽出し、その観測成分が最小となるように波長分散量を制御する方法が提案されている。これらによるとファイバ入力パワーが小さいような線形領域での伝送特性を議論する場合では、システムの残留分散がゼロとなる場合に観測成分が極小となり、その時良好なアイ開口が得られることを利用している。

また、ファイバ入力パワーを比較的大きく取って自己位相変調効果などの非線型効果を考慮するようなシステムについても言及されている。この場合、受信した光信号から波形劣化量に対応する成分としてビットレートに相当するクロック周波数やベースバンドスペクトル中のビットレートに相当する成分を抽出し、その観測成分が最大となるような波長分散量を求め、その中点を目標に制御する方法が提案されている。これらによるとシステムの残留分散がゼロとなる残留分散量と、極大となる二つの観測成分の中点となる残留分散量が一致し、その時良好なアイ開口が得られることを利用している。

また、特許文献３では受信した光信号から誤り率、アイ開口度、Ｑ値、クロック信号レベルを測定し、その測定値に応じた波長分散量を制御する方法が提案されている。これらによると、受信信号から誤り率を検出し、その誤り率が最小となるように分散補償量を決定する。またアイ開口度を検出し、開口度が最大となるように分散補償量を決定する。また、Ｑ値モニタでは受信信号からＱ値をモニタし、Ｑ値が最大となるように分散補償量を決定するものである。

特開平１１−８８２６１号公報

特開平１１−６８６５７号公報 特開平９−３２６７５５号公報

しかしながら、これらの検出方法、制御方法などは、送信側から送信された光信号が受信端でのみ分散補償されること、又は複数の中継増幅器が配置されている場合には、これらの中継増幅器には固定の分散補償ファイバを配置することを前提にしている。

そのため、複数の中継増幅器が存在するシステムでは最適に分散補償を行なうことが出来ない。また、固定の分散補償ファイバを配置する際には、伝送路の波長分散値を正確に把握する必要があり、システム導入時のインストレーションコスト、設置期間の増大を招く。また、伝送路である光ファイバを交換する際には再び伝送路の波長分散値を測定する必要がある。さらに、固定量の分散補償ファイバなどを導入する際には、ある程度の分散補償誤差が発生し、本誤差はシステムを不安定にする要因となる。

一方、光ファイバの波長分散値を実測定する方法として、波長の異なる複数の光を光ファイバに入力し、出力点における複数の波長間の群遅延差や位相差を測定する方法が提案、実現されている。しかしこれらの方法を用いて、システム運用中に分散測定を行なうためには、信号光と異なる波長の測定光を用いて光ファイバの波長分散性を測定する必要があり、実際に使用する信号光波長での分散値が測定できないといった問題がある。また、分散測定部を光伝送システムへ搭載することは、装置のサイズやコストの増大等を招き、得策でない。

本発明の目的は、複数の中継増幅器から構成される多中継光伝送システムにおいて、光ファイバの波長分散に起因する感度劣化を最適に低減するような分散補償方法を提供することにある。また、伝送路の波長分散値を直接測定することなく、伝送路の波長分散による伝送品質劣化を受けにくい光伝送システムを提供することにある。

さらに、分散補償デバイスとして可変分散補償デバイスを搭載した自動分散補償器を投入することにより、環境変動などによる波長分散変化や支障移転に伴うファイバ分散変化などに伴う伝送品質劣化を自動的に検出、最小化することを提供することにある。

本発明は複数の中継増幅器から構成される多中継光伝送システムにおいて、光ファイバ伝送後の光波形から、ビットレートに相当するクロック振幅や特定の周波数成分を抽出することにより波長分散による劣化量を観測し、各中継光アンプに搭載される分散補償デバイスでは残留分散値が最小となるように分散補償を行い、受信光アンプに搭載される分散補償デバイスでは感度劣化量が最小となるように、受信光アンプに搭載される分散補償量と受信光アンプに搭載される分散補償量が異なるように分散補償を行なうことにより、波長分散による伝送品質劣化を低減するものである。

また、特に分散補償デバイスとして分散補償量を調整できるような可変分散補償デバイスと、可変分散補償デバイスを制御する制御部、ビットレートに相当するクロック振幅や所定の周波数成分の振幅を観測する観測部などを搭載することにより、観測したクロック振幅や特定の周波数成分を用いて、各中継光アンプにて残留分散が最小となるように可変分散補償デバイスの制御を行なう。また受信光アンプにて感度劣化が最小となるように可変分散補償デバイスへ制御を行なう。これにより伝送路の波長分散値を測定することなく、波長分散による伝送品質劣化を自動的に低減することが可能となる。

本発明によれば、複数の中継増幅器から構成される多中継システムにおいて、光ファイバの波長分散に起因する感度劣化を最適に低減するような分散補償方法を提供することができる。また、伝送路の波長分散値を直接測定することなく、伝送路の波長分散による伝送品質劣化を受けにくい光伝送システムを提供することができる。さらに、分散補償デバイスとして可変分散補償デバイスを搭載した自動分散補償器を投入することにより、環境変動などによる波長分散変化や支障移転に伴うファイバ分散変化などに伴う伝送品質劣化を自動的に検出し、最小とすることができる。

図１は、伝送中に光アンプによる増幅中継を実施しない光伝送システム（以下、無中継システムと称する）の一構成例である。送信器１０１から出力された送信光信号は送信光アンプ１０２にて増幅され、伝送路１０３に入力される。伝送路１０３を伝搬した光信号は、伝送路１０３を伝搬することにより失った光パワーを補うために受信光アンプ１０６にて増幅される。この時、受信光アンプ１０６では、伝送路１０３で発生する波長分散をキャンセル（相殺）し、光信号の波形を整形するために、伝送路と逆の波長分散を持つ分散補償デバイス１０５を搭載する。この受信光アンプ１０６により波形整形された受信光信号が受信器１０７で受信される。

図２は、図１の無中継システムにおける波長分散による影響を説明するための計算機シミュレーション結果を示したものである。横軸は伝送路１０３が有する波長分散を、分散補償デバイス１０５を用いてキャンセルした場合に発生する誤差であり、これを残留分散と称する。また縦軸は受信器１０７にて検出される受信波形の感度劣化量である。伝送路１０３を構成する光ファイバへの入力強度は−３ｄＢｍから＋６ｄＢｍまでの３ｄＢきざみとした。伝送路長は、非線形光学効果の影響が発生する程度の距離、例えば２０ｋｍ程度以上とした。

図２において、横軸の残留分散がゼロになるポイントでは、各入力強度における縦軸の感度劣化量がほぼゼロとなっている。しかし、感度劣化量が最小となる場所は、残留分散がゼロの場合と異なり、約±４０ｐｓ／ｎｍのポイントである。

図３〜図５は、図２と同一のシミュレーション条件において、受信器１０７にて受信波形から抽出したクロック成分や特定の周波数成分の振幅を、残留分散量をパラメータとして計算機シミュレーションにて求めたものである。

図３は受信器１０７において観測される、ビットレートに相当するクロック成分の振幅特性を表している。横軸は残留分散である。この残留分散とは前述したように、伝送路１０３における波長分散量を分散補償デバイス１０５を用いてキャンセルした場合に発生する誤差（キャンセルできなかった量）である。また縦軸はそれぞれの残留分散における受信波形から抽出したクロック成分の強度（振幅）である。光ファイバへの入力強度は−３ｄＢｍから＋６ｄＢｍまでの３ｄＢきざみとした。これによれば、横軸の残留分散がほぼゼロのポイントでは、縦軸のクロック振幅が極小となるが、残留分散が±４０ｐｓ／ｎｍのポイントでクロック振幅がほぼ最大となっている。

一方、図４は受信器１０７において観測される、ビットレートに相当する信号成分の振幅特性を表している。横軸は伝送路１０３における分散量を、分散補償デバイス１０５を用いてキャンセルした場合に発生する誤差、つまり残留分散である。また縦軸はそれぞれの残留分散における受信波形から抽出したビットレートに相当する信号成分の振幅である。光ファイバへの入力強度は−３ｄＢｍから＋６ｄＢｍまでの３ｄＢきざみとした。これによると残留分散がほぼゼロの場所では周波数成分の振幅は極小となるが、残留分散が±４０ｐｓ／ｎｍの地点でほぼ最大となっている。

また、図５は受信器１０７において観測される、ビットレートの１／２に相当する周波数成分の振幅特性である。抽出した周波数成分がビットレートの１／２であることが、図４と異なる。これによると、光ファイバへの入力強度が−３ｄＢｍ程度と小さいときは、残留分散がほぼゼロの場所ではクロック振幅は極小となるが、残留分散が±４０ｐｓ／ｎｍの地点でほぼ最大となっている。

図２や図３で示される特性を用いて、特許文献１や特許文献２では、受信した光信号から波形劣化量に対応する成分としてクロック周波数を抽出し、そのクロック成分が最小、もしくは最大となるように波長分散量を制御する方法が提案されている。

このような波長分散制御方法は、図１のような端局間で光アンプによる増幅中継を実施しない無中継システムにおいては有効である。しかし、途中で１個もしくは複数の光アンプによる増幅中継を行なう光伝送システム（以下、多中継システムと称する）では、送受信器間に複数の分散補償デバイスが存在するため、それら複数の分散補償デバイスに対してどのような制御を行い、全体としてどのような分散補償方法を行なうべきかを検討する必要がある。

以下、多中継システムにおける分散補償方法について説明する。

図６は、多中継システムの一構成例である。送信器１０１から出力された送信光信号は送信光アンプ１０２にて増幅される。増幅された光信号は伝送路１０３−１に入力される。また、伝送路１０３−１を伝搬した光信号は、伝搬中に減衰した光パワーを補うために中継光アンプ１０４−１にて中継増幅され、後続に接続されている伝送路１０３−２に入力される。この時、中継光アンプ１０４−１では、伝送路１０３−１で発生する波長分散をキャンセルするために、伝送路と逆の波長分散を持つ分散補償デバイス１０５−１を搭載することにより波形整形される。同様に、後続の中継アンプ１０４−２には分散補償デバイス１０５−２が搭載されており、伝送路で失った光パワーを補うとともに、伝送路で発生した波長分散をキャンセルしている。複数の伝送路１０３や中継光アンプ１０４を経由した光信号は、受信光アンプ１０６−３にて光増幅を行った後、分散補償デバイス１０５−３を通過して受信器１０７で受信される。

ここで、伝送路１０３の波長分散を分散補償デバイス１０５にて補償する方法を考える。図２および図３の結果から、ビットレートに相当するクロック振幅をモニタする方法では、残留分散をゼロとするにはクロック振幅が極小となるような分散補償量を選択すればよく、また、感度劣化量を最小とするにはクロック振幅が最大（極大）となるような分散補償量を選択すればよいことがわかる。

ここで、各中継光アンプ出力で発生する光ファイバ中の非線形効果、特に自己位相変調効果と残留分散による波形劣化量を一定量、かつゼロに抑圧する必要がある。また、受信アンプでは各中継光アンプ出力で発生した自己位相変調効果と残留分散による波形劣化量を最小とする必要がある。

したがって、中継光アンプ１０４に搭載する分散補償デバイス１０５では残留分散を最小とするように分散値を設定し、受信光アンプ１０６−３に搭載する分散補償デバイス１０５−３では感度劣化が最小とするように分散値を設定する。

図７は図６の多中継システムにおける、中継光アンプ１０４と分散補償デバイス１０５の動作を説明する図である。例えば、中継光アンプ１０４−２は内部で二つに分割されたアンプ１０４−２Ａおよび１０４−２Ｂで構成されている。その中間段に分散補償デバイス１０５−２が搭載されている。また、分散補償デバイス１０５−２の直後に光カプラ５０１が配置され、分散補償デバイス１０５−２を通過後の光パワーを分岐して観測量を抽出する。

ここで観測量が例えば信号成分に含まれるクロック振幅である場合、図３で説明したように光カプラ５０１−２で分岐した光パワーに含まれるクロックの振幅が極小となるように、分散補償デバイス１０５の分散値として選択することで、前段中継光アンプ１０４−１との間の伝送路の波長分散量Ｄと分散補償デバイスが持つ分散量−Ｄの和がゼロとなり、残留分散をゼロとすることが出来る。

図８は図６の多中継システムにおける、受信光アンプ１０６−３と分散補償デバイス１０５−３の動作を説明する図である。受信光アンプ１０６−３は内部で二つに分割されたアンプ１０６−３Ａおよび１０６−３Ｂで構成されている。その中間段に分散補償デバイス１０５−３が搭載されている。また、分散補償デバイス１０５−３の直後に光カプラ５０１−３が配置され、分散補償デバイス１０５を通過後の光パワーを分岐して観測量を抽出する。ここで観測量が例えば信号成分に含まれるクロック振幅である場合、図３で説明したように光カプラ５０１−３で分岐した光パワーに含まれるクロックの振幅が極大となるような分散値を、分散補償デバイス１０５−３の分散値として選択することで、前段の中継光アンプ１０４−２との間の伝送路の波長分散量Ｄと分散補償デバイスが持つ分散量−ｄの和が±４０ｐｓ／ｎｍとなり、感度劣化を最小とすることが出来る。

図９は図７で説明した中継光アンプ１０４−２の後段アンプ１０４−２Ｂの構成例である。後段アンプ１０４−２Ｂは励起用のポンプＬＤ７０４、ポンプＬＤを合波するカプラ７０１、エルビウム添加ファイバ７０６、増幅後の出力光パワーモニタ用のカプラ７０２、光電気変換部７０５から構成されている。光電気変換部７０５からの信号に応じて、ポンプＬＤ７０４を制御７０８することにより、例えば出力光強度一定制御、利得一定制御などの動作を行なうことが出来る。

また、市販の光アンプを用いた場合、光アンプの動作モニタ用のポートとしてモニタポート７０７が搭載されているものがある。本モニタポートは光増幅を行った後に、分岐カプラ７０３にて光信号を３％〜５％程度分岐するため、損失による感度劣化などは発生しない。本モニタポート７０７を分散補償デバイス１０５の直後の光パワーモニタとして利用する。これにより、特別に光部品を追加することなく、所望の観測量をモニタすることが可能となる。

図１０は図８で説明した受信光アンプ１０６−３の後段アンプ１０６−３Ｂの構成例である。構成、動作は図９の後段アンプ１０４−２Ｂと同一であるため、説明は省略する。

以上の説明では、ビットレートに相当するクロック振幅をモニタする方法を前提としたが、ビットレートに相当する周波数成分の振幅をモニタする方法、ビットレートの１／２に相当する周波数成分の振幅をモニタする方法などを用いることもできる。また、使用する分散補償デバイス１０５としてはファイバーグレーティングタイプなどに代表されるような可変分散補償デバイス、分散補償ファイバなどに代表される固定分散補償デバイスのどちらでも可能である。これは以下の実施例でも同様である。

図１１は分散補償デバイス１０５として可変分散補償デバイス１８０１を搭載した構成例である。可変分散補償デバイス１８０１は観測している成分が極大、極小となるように分散補償量を自由に可変することが出来る点で有利である。
図１２は分散補償デバイス１０５として固定分散補償デバイス１９０１を搭載した構成例である。固定分散補償デバイスとしては、分散補償ファイバを用いるのが一般的であるが、分散補償量を自由に可変することはできず、予め観測する成分が極大、極小となるような分散値を測定しておき、システムインストール時に固定の分散値を用意する必要がある。

図１３は分散補償デバイス１０５として固定分散補償デバイス１９０１、可変分散補償デバイス１８０１を混在搭載した構成例である。中継光アンプ１０４には分散補償デバイスとして固定分散補償デバイス１９０１、受信光アンプ１０６には分散補償デバイスとして可変分散補償デバイス１８０１がそれぞれ搭載されている。固定分散補償デバイス１９０１に対しては、クロック振幅などの観測成分が極小となるような分散量を予め測定しておき、システムインストール時などに搭載する。可変分散補償デバイス１８０１に対しては、クロック振幅などの観測成分が極大となるような分散量を設定することで目的を満たすことが出来る。

図１４は、図１１で示した可変分散補償デバイス１８０１よるシステムにおいて、観測量としてビットレートに相当するクロック振幅をモニタする場合の可変分散補償デバイス１８０１Ａの構成を示すものである。伝送路の波長分散の影響により劣化した受信信号を光電気変換部９０２Ａを用いて光／電気変換を行い、電気信号に変換した後に電気段の増幅器９０３Ａで電気的に増幅する。さらに、全波整流器９０４Ａで負側の波形を正側に折り返し、折り返した波形に対して中心周波数がクロック周波数に相当する狭帯域フィルタ９０５Ａを用いてビットレートに相当するクロック抽出を行なう。抽出したクロック振幅成分をディテクター９０６Ａを用いて電圧量に変換する。変換後の電圧信号情報を制御部９０７Ａで解析を行い、クロック振幅が極大、もしくはクロック振幅が極小となるように、可変分散補償部９０８Ａに対して制御を行なうことが出来る。クロック振幅は必要な制御速度に応じて周期的に観測されているものとする。

なお、制御部９０７Ａにおいてクロック振幅を極小となるように制御する場合は、周期的に観測されている観測量のうち、前回受信した観測量と今回の観測量とを比較して、観測したクロック振幅が最小となるように可変分散補償部９０８Ａの分散量を変化させる。これにより図１６のクロック振幅最小制御での収束ポイント、すなわち残留分散値ゼロのポイントに収束することができる。

また、クロック振幅を極大となるように制御する場合には、周期的に観測されている観測量のうち、前回受信した観測量と今回の観測量とを比較して、観測したクロック振幅が最大となるように可変分散補償部９０８Ａの分散量を変化させる。これにより図１６のクロック振幅最大制御での収束ポイント、すなわち受信感度劣化最小のポイントに収束することができる。

図１５は、同じく図１１で示した可変分散補償デバイス１８０１よるシステムにおいて、観測量としてビットレートに相当する周波数成分の振幅をモニタする場合の可変分散補償デバイス１８０１Ｂの構成を示すものである。伝送路の波長分散の影響により劣化した受信信号を光電気変換部９０２Ｂを用いて光／電気変換を行い、電気信号に変換した後に電気段の増幅器９０３Ｂで電気的に増幅する。増幅後、中心周波数がビットレートに相当する狭帯域フィルタ９０５Ｂを用いてビットレートに相当する周波数成分の抽出を行なう。抽出した周波数成分の振幅をディテクター９０６Ｂを用いて電圧量に変換する。変換後の電圧信号情報を演算部９０７Ｂで解析を行い、周波数成分の振幅が極大、もしくは周波数成分が極小となるように、可変分散補償デバイス９０８Ｂに対して制御を行なうことが出来る。周波数成分の振幅は必要な制御速度に応じて周期的に観測されているものとする。

ここで、図１５と同一の構成を用いて、狭帯域フィルタ９０５Ｂを用いてビットレートの１／２に相当する周波数成分の抽出を行なうことによって、観測量としてビットレートの１／２に相当する周波数成分の振幅をモニタする方法を採用することも可能である。

なお、ビットレートに相当するクロック振幅などの観測量を用いて分散値を決定する場合には、次の２点を考慮する必要がある。
（Ａ）図３の特性から、分散制御範囲はクロック振幅最大値制御時に残留分散値で−７０ｐｓ／ｎｍ〜＋７０ｐｓ／ｎｍ程度、クロック振幅最小値制御で−４０ｐｓ／ｎｍ〜＋４０ｐｓ／ｎｍ程度とするべきである。
（Ｂ）ファイバ入力強度が大きくなると、クロック振幅最大制御での収束ポイントのうち、正側の収束点、＋４０ｐｓ／ｎｍ程度の感度劣化量が最小、クロック振幅が最大となるため、分散制御範囲は残留分散値で＋３０ｐｓ／ｎｍから＋７０ｐｓ／ｎｍ程度とするべきである。

上記（Ａ）、（Ｂ）を考慮するために、本可変分散補償デバイス１８０１を用いた自動制御を行なう際には、システムインストール時に可変分散補償デバイス１８０１を変化させながらクロック振幅を観測することで、図３で示されるような残留分散値が−１００ｐｓ／ｎｍから＋１００ｐｓ／ｎｍ程度の範囲での残留分散−クロック振幅のマップを作成する。これにより、可変分散補償デバイス１８０１に対してどの程度の電圧（分散値）を設定することで分散制御範囲内に収まるのかの、おおよその目安を把握することができる。またはシステムを稼動しながら、分散補償量を変化させた場合の入力光信号のクロック振幅を観測し、このクロック振幅と残留分散値とのマップを作成しても良い。

また、ファイバ入力強度が大きくなると自己位相変調効果と波長分散の効果により、残留分散が正、すなわち＋４０ｐｓ／ｎｍ程度の残留分散値のポイントで感度劣化が最小となる。残留分散が負、すなわち−４０ｐｓ／ｎｍ程度の残留分散値のポイントと残留分散が正、すなわち＋４０ｐｓ／ｎｍ程度の残留分散値のポイントを比較すると、正の残留分散値ポイントの方が小さい感度劣化量である。そのため、制御の収束ポイントを正の残留分散ポイントに限定するため、分散制御範囲を＋３０ｐｓ／ｎｍから＋７０ｐｓ／ｎｍ程度とすることで、−４０ｐｓ／ｎｍのポイントに収束することを防ぐことができる。

図１７は本発明の効果を表す図である。横軸は図６に示した多中継システムにおける受信器１０７の直前で測定した残留分散値を示し、縦軸は受信器１０７での感度劣化量を表す。図17中、曲線１１０１が本発明による分散補償方法を用いた場合の残留分散−感度劣化特性である。比較のため、全ての中継光アンプ１０４および受信光アンプ１０６に対してクロック振幅最大値制御を行った場合の残留分散−感度劣化特性を示す曲線１１０２も併せて示す。本提案方法による感度劣化特性１１０１は残留分散が＋４０ｐｓ／ｎｍ程度で最小となり、１ｄＢ程度となる。それに対して、全ての中継光アンプ１０４および受信光アンプ１０６に対してクロック振幅最大値制御を行った場合１１０２では、感度劣化が大きく５ｄＢ程度となる。

図１８に図１７で行った評価結果に対応する受信波形のシミュレーション結果を示す。図１８において、（１）は全ての中継光アンプ１０４および受信光アンプ１０６に対してクロック振幅最大値制御を行った場合（図１７における１１０２に対応）の残留分散＋４０ｐｓ／ｎｍでの受信波形であり、（２）は本提案方法１１０１による残留分散＋４０ｐｓ／ｎｍでの受信波形である。本提案方法は良好はアイ開口が得られていることがわかる。

無中継システムの構成例を示す図である。 残留分散と感度劣化量の関係を示す図である。 残留分散とクロック振幅強度の関係を示す図である。 残留分散とビットレートに相当する周波数成分強度の関係を示す図である。 残留分散とビットレートの１／２に相当する周波数成分強度の関係を示す図である。 多中継システムの構成例を示す図である。 中継光アンプにおける分散補償方法を説明する図である。 受信光アンプにおける分散補償方法を説明する図である。 中継光アンプにおける分散補償方法を説明する図である。 受信光アンプにおける分散補償方法を説明する図である。 可変分散補償デバイスを搭載した構成を示す図である。 固定分散補償デバイスを搭載した構成を示す図である。 固定分散補償デバイスと可変分散補償デバイスを混在搭載した構成を示す図である。 自動分散補償器の構成を説明する図である。 自動分散補償器の構成を説明する図である。 残留分散とクロック振幅強度の関係を示す図である。 本発明の分散補償方法の効果を説明する図である。 本発明の分散補償方法の効果を説明する図である。

符号の説明

１０１・・・送信器、１０２・・・送信光アンプ、１０３・・・伝送路、１０４・・・中継光アンプ、１０５・・・分散補償デバイス、１０６・・・受信光アンプ、１０７・・・受信器、５０１・・・光カプラ、７０１・・・ポンプＬＤを合波するカプラ、７０２・・・出力光パワーモニタ用のカプラ、７０３・・・モニタ用カプラ、７０４・・・励起用のポンプＬＤ、７０５・・・光電気変換部、７０６・・・エルビウム添加ファイバ、７０７・・・モニタポート、９０２・・・光電気変換部、９０３・・・電気信号の増幅器、９０４・・・全波整流器、９０５・・・狭帯域フィルタ、９０６・・・ディテクター、９０７・・・制御部

Claims (8)

1. 第1の光伝送路から第１の光信号を受信し、
   前記第１の光信号に対し分散補償を行い、前記第１の光信号を第２の光信号とし、
   前記第２の光信号のクロック成分の振幅を観測することで、前記第２の光信号の残留分散をゼロに近づけるように、前記第１の光信号に対する分散補償量を調整し、
   前記第２の光信号を第２の光伝送路に送出し、
   前記第２の光伝送路から前記第２の光信号を受信し、
   前記第２の光信号に対し分散補償を行い、前記第２の光信号を第３の光信号とし、
   前記第３の光信号のクロック成分の振幅を観測して前記第２の光信号に対する分散補償量を調整することで、前記第３の光信号を受信するときの感度劣化を抑えることを特徴とする光信号の伝送及び受信方法。
2. 前記第１の光信号に対する分散補償量を変化させ、
   前記観測する第２の光信号のクロック成分の振幅が極小となるときの分散補償量を前記第１の光信号に対する分散補償量とすることで、前記第２の光信号の残留分散をゼロに近づけることを特徴とする請求項１に記載の光信号の伝送及び受信方法。
3. 前記観測した第２の光信号のクロック成分の振幅と前記第２の光信号の残留分散との対応関係を算出し、
   前記対応関係の、前記第３の光信号のクロック成分の振幅が極小となる残留分散値が得られるように、前記第２の光信号に対する分散補償量を調整することを特徴とする光信号の伝送及び受信方法。
4. 前記第１の光信号に対する分散補償量は、前記第１の光伝送路が前記第１の光信号に与える波長分散量を相殺する分散補償量であることを特徴とする請求項１に記載の光信号の伝送及び受信方法。
5. 前記第２の光信号に対する分散補償量を変化させ、
   前記観測する第３の光信号のクロック成分の振幅が極大となるときの分散補償量を前記第２の光信号に対する分散補償量に決定することで、前記第３の光信号を受信するときの感度劣化を抑えることを特徴とする請求項１に記載の光信号の伝送および受信方法。
6. 前記第３の光信号のクロック成分の振幅を観測し、
   前記観測した第３の光信号のクロック成分の振幅と前記第３の光信号の残留分散との対応関係を算出し、
   前記対応関係における前記第３の光信号のクロック成分の振幅が極大となるように、前記第２の光信号に対する分散補償量を調整することを特徴とする光信号の伝送及び受信方法。
7. 前記第３の光信号の残留分散量は、正の値であることを特徴とする請求項１又は５又は６に記載の光信号の伝送及び受信方法。
8. 光送信器から出力される第１の光信号を光中継器により分散補償して第２の光信号として出力し、光受信器により前記第２の光信号を受信して前記第２の光信号に対し分散補償を行い第３の光信号として受信する光伝送システムにおいて、
   前記光中継器は前記第２の光信号の残留分散がゼロに近くなるように前記第１の光信号に対して分散補償を行い、
   前記光受信器は前記第３の光信号の受信感度の劣化を抑えるように、前記第２の光信号に対し分散補償を行なうことを特徴とする光伝送システム。

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