JP2005348322A

JP2005348322A - 偏波モード分散モニタリング方式、偏波モード分散補償方式、光ファイバ通信方式、及び光ファイバ通信システム

Info

Publication number: JP2005348322A
Application number: JP2004168519A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Matsumoto; 正行松本
Original assignee: Osaka University NUC
Current assignee: Osaka University NUC
Priority date: 2004-06-07
Filing date: 2004-06-07
Publication date: 2005-12-15

Abstract

【課題】長距離に亘る光ファイバ伝送技術などにおいて、信号光の波形歪みに基づく信号劣化をリアルタイムで簡易にモニタリングするとともに、修正する。
【解決手段】信号光からモニタ信号を抽出し、前記モニタ信号の中心信号部を検出する。次いで、前記中心信号部の大きさに基づいて前記信号光の波形歪みをモニタリングし、前記信号光の前記波形歪みのモニタリング結果に基づいて、前記信号光の波形歪みを修復する。
【選択図】図１

Description

本発明は、高速光ファイバシステムなどにおいて好適に用いることのできる、偏波モード分散モニタリング方式、偏波モード分散補償方式、光ファイバ通信方式、及び光ファイバ通信システムに関する。

１０Ｇｂｉｔを超えるような高速の光ファイバ伝送においては、伝送距離が長くなるにつれて偏波モード分散の効果が大きくなり、伝送中の信号光の波形歪みが増大して信号光が劣化し、ビット誤り確率などが増大して良好な光伝送を実行できないという問題があった。前記偏波モード分散効果は、光ファイバ周囲の温度などの変動に応じて時間的に変化し、その結果、前記信号光の波形歪みも時間的に変動するようになるので、上述した長距離の光ファイバ伝送においては、前記信号光の波形歪みに基づく信号劣化をリアルタイムでモニタリングし、修正する必要がある。

従来の偏波モード分散の補償は、例えば滝口浩一、“偏波モード分散（ＰＭＤ）補償デバイス”、オプトロニクス、２００２年１２月号、６６−７０頁などに記載されているように、偏波制御器を含む偏波モード分散補償器などを、受信器直前又は伝送ライン中に設け、前記補償器における出力信号の偏光度や検波信号中に含まれる特定の周波数成分の大きさをモニタ信号とし、このモニタ信号の出力が最大となるように前記補償器内に設けた前記偏波制御器などをフィードバック制御することによって実施していた。

しかしながら、このようなフィードバック制御においては、前記モニタ信号を抽出するに際して複雑な回路を配置することが要求され、補償器全体の構造が複雑になるという問題があった。また、制御すべき変数が常に２以上存在するため、アルゴリズムが複雑になり、応答速度が低下してしまうという問題があった。

本発明は、長距離に亘る光ファイバ伝送技術などにおいて、信号光の波形歪みに基づく信号劣化をリアルタイムで簡易にモニタリングするとともに、修正することを目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明は、
信号光からモニタ信号を抽出する工程と、
前記モニタ信号の中心信号部を検出する工程と、
前記中心信号部の大きさに基づいて前記信号光の波形歪みをモニタリングする工程と、
を具えることを特徴とする、偏波モード分散モニタリング方式に関する。

また、本発明は、
信号光からモニタ信号を抽出する工程と、
前記モニタ信号の中心信号部を検出する工程と、
前記中心信号部の大きさに基づいて前記信号光の波形歪みをモニタリングする工程と、
前記信号光の前記波形歪みのモニタリング結果に基づいて、前記信号光の波形歪みを修復する工程と、
を具えることを特徴とする、偏波モード分散補償方式に関する。

長距離光ファイバ伝送技術などにおいては、光信号が光ファイバ中を進行している際に、前記光ファイバの偏波モード分散によって歪むようになり、その結果、前記光信号の中心信号部の大きさが低下するとともに、そのスペクトル幅が広がるようになる。したがって、前記光信号の前記中心信号部の大きさをリアルタイムでモニタリングし、その大小を判別することによって、前記光ファイバの前記偏波モード分散に基づいた前記信号光の前記波形歪みをリアルタイムで簡易にモニタリングすることができるようになる。本発明の偏波モード分散モニタリング方式は、このような事実に基づいてなされている。

また、前記光信号の前記中心信号部の大きさは、前記信号光の前記波形歪みの増大とともに減少するようになるので、例えば所定の偏波モード分散補償器を用い、前記中心信号部の大きさに基づいて、その大きさが最大となるように前記分散補償器をリアルタイムで制御することによって、前記波形歪みをリアルタイムで簡易に修正するようにすることができ、前記光ファイバの前記偏波モード分散を補償できるようになる。本発明の偏波モード分散補償方式は、このような事実に基づいてなされている。

したがって、本発明の偏波モード分散モニタリング方式及び偏波モード分散補償方式を組み込んで光ファイバ通信方式（システム）を構築することにより、極めて簡易に光信号の伝送に基づく、光ファイバの偏波モード分散に起因した、前記光信号の波形歪みを大幅に低減して、ビット誤り確率を減少させ、良好な光伝送を実現することができる。

以上説明したように、本発明によれば、長距離に亘る光ファイバ伝送技術などにおいて、信号光の波形歪みに基づく信号劣化をリアルタイムで簡易にモニタリングするとともに、修正することができる。

以下、本発明の詳細、並びにその他の特徴及び利点について、最良の形態に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の光ファイバ通信システムの一例を示す構成図であり、図２は、図１に示す光ファイバ通信システムの、偏波モード分散補償器の一例を示す構成図であり、図３は、図１に示す光ファイバ通信システムの、偏波モード分散モニタにおける光信号スペクトルの一例を示すグラフである。

図１に示す光ファイバ通信システムは、送信側において送信機１０を有し、受信側において受信機２０を有している。これら送信機１０及び受信機２０間は光ファイバ伝送路３０で連結されており、また、送信機１０及び受信機２０間には偏波モード分散補償器４０及び偏波モード分散モニタ５０が設けられている。また、図２に示すように、偏波モード分散補償器４０は、同一線路上に設けられた偏波回転器４１及び偏光子４２を有する。

送信機１０から伝送された所定の光信号は、光ファイバ伝送路３０を通って受信機２０に送信される。このとき、光ファイバ伝送路３０の偏波モード分散効果によって、前記光信号の波形が歪むようになり、その歪みの度合いは、偏波モード分散モニタ５０でリアルタイムにモニタリングされる。モニタリングに際しては、前記光信号を偏波モード分散モニタ５０内に設けられた図示しない光バンドパスフィルタを通すことによって、例えば図３に示すような、所定の周波数帯域の信号成分のみをモニタ信号として取り出すようにする。

光ファイバ伝送路３０の偏波モード分散効果が小さい場合は、図３（ａ）に示すように、前記信号成分は、約±２５０ＧＨｚの周波数域に中心信号部を有し、所定のスペクトル幅を有するが、光ファイバ伝送路３０の偏波モード分散効果が大きい場合は、図３（ｂ）及び（ｃ）に示すように、前記中心信号部の強度が減少し、これに伴ってスペクトル幅も減少するようになる。

したがって、図３に示すような、光信号の所定の周波数帯域におけるスペクトルの中心信号部の強度をモニタリングすることによって、前記光信号の歪み、すなわち光ファイバ伝送路３０の偏波モード分散効果の大小をモニタリングすることができる。具体的には、上述した内容から明らかなように、光ファイバ伝送路３０の偏波モード分散効果が増大するにつれて、光信号の、所定の周波数帯域の信号成分における中心信号部の強度が小さくなるので、前記中心信号部の強度の大小より、光ファイバ伝送路３０の偏波モード分散効果の大小をモニタリングすることができる。

図１に示す光ファイバ通信システムにおいては、偏波モード分散モニタ５０における光ファイバ伝送路３０のモニタリング結果に基づいて、光ファイバ伝送路３０の偏波モード分散効果に起因した光信号の波形歪みを修正する。この波形歪みの修正は、上述したように、偏波モード分散補償器４０で実施する。

偏波モード分散補償器４０では、前記光信号は、偏波モード分散補償器３０の偏波回転器４１内に導入され、前記信号光の一部は偏波回転器４１を通過して偏光子４２に導入される。偏光子４２は、前記信号光における所定の直線偏光のみを透過させる。この直線偏光は、偏波モード分散モニタ５０内に導入され、上述したモニタリング操作を受けることになる。偏波モード分散補償器４０では、偏波回転器４１によって前記光信号の偏光面を回転させることによって、前記光信号の波形歪み、すなわち光ファイバ伝送路３０の偏波モード分散効果を補償するようにする。

この際、前記直線偏光が偏波モード分散モニタ５０内にリアルタイムで導入され、上述したモニタリング操作を受けるようになるので、偏光回転器４１による前記光信号の前記偏光面の回転度合いは、前記直線偏光から抽出されたモニタ信号の中心信号部の強度が最大となるようにして制御する。これによって、偏波モード分散モニタ５０におけるモニタリング結果に基づき、前記光信号の波形歪みを最大限に修復し、光ファイバ伝送路３０の偏波モード分散効果を最大限に補償することができる。

なお、図２に示す偏波モード分散補償器４０において、偏波回転器４１はファラデー回転子から構成することが好ましいが。電気光学効果を利用した偏波制御器及び機械型の可動偏波制御器などから構成することもできる。

図１に示す光ファイバ通信システムでは、送信機１０及び受信機２０間に、単一の偏波モード分散補償器４０及び偏波モード分散モニタ５０を設けているのみであるが、実際の光ファイバ通信システムでは、複数の偏波モード分散補償器及び偏波モード分散モニタを設けることもできる。この場合、例えば数十から数百ｋｍの間隔で偏波モード分散補償器及び偏波モード分散モニタを設けることにより、数千ｋｍ以上の長距離通信を実行することができる。

また、送信機１０及び受信機２０間に図示しない増幅器を設け、偏波モード分散補償器４０を通過した際の光信号のロスを補償するとともに、ノイズの大きさを相対的に減少させて、良好な信号／ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）を得ることができるようにすることもできる。前記増幅器としては市販されている種々の増幅器から構成することができるが、希土類ドープ光ファイバ増幅器から構成することが好ましい。

以上、具体例を挙げながら発明の実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明してきたが、本発明は上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能である。

本発明の光ファイバ通信システムの一例を示す構成図である。図１に示す光ファイバ通信システムの、偏波モード分散補償器の一例を示す構成図である。図１に示す光ファイバ通信システムの、偏波モード分散モニタにおける光信号スペクトルの一例を示すグラフである。

符号の説明

１０送信機
２０受信機
３０光ファイバ伝送路
４０偏波モード分散補償器
４１偏波回転器
４２偏光子
５０偏波モード分散モニタ

Claims

信号光からモニタ信号を抽出する工程と、
前記モニタ信号の中心信号部を検出する工程と、
前記中心信号部の大きさに基づいて前記信号光の波形歪みをモニタリングする工程と、
を具えることを特徴とする、偏波モード分散モニタリング方式。
前記信号光の波形歪みの減少につれて、前記中心信号部の前記大きさが増大することを特徴とする、請求項１に記載の偏波モード分散モニタリング方式。
前記モニタ信号は光バンドパスフィルタを介して得た特定の周波数帯域の信号成分であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の偏波モード分散モニタリング方式。
信号光からモニタ信号を抽出する工程と、
前記モニタ信号の中心信号部を検出する工程と、
前記中心信号部の大きさに基づいて前記信号光の波形歪みをモニタリングする工程と、
前記信号光の前記波形歪みのモニタリング結果に基づいて、前記信号光の波形歪みを修復する工程と、
を具えることを特徴とする、偏波モード分散補償方式。
前記信号光の波形歪みの減少につれて、前記中心信号部の前記大きさが増大することを特徴とする、請求項４に記載の偏波モード分散補償方式。
前記モニタ信号は光バンドパスフィルタを介して得た特定の周波数帯域の信号成分であることを特徴とする、請求項４又は５に記載の偏波モード分散補償方式。
前記信号光の波形歪みの前記モニタリングと、前記信号光の波形歪みの前記修復とを多段階で行うことを特徴とする、請求項４〜６のいずれか一に記載の偏波モード分散補償方式。
前記信号光の波形歪みの前記修復は、偏波モード分散補償器を用いて行うことを特徴とする、請求項４〜７のいずれか一に記載の偏波モード分散補償方式。
前記偏波モード分散補償器は、偏波回転器及び偏光子を含み、前記信号光は前記偏波回転器に導入するとともに、前記信号光から抽出された前記モニタ信号における前記中心信号部の強度が最大となるように、前記偏波回転器によって前記信号光の偏光面を回転させるようにしたことを特徴とする、請求項８に記載の偏波モード分散補償方式。
前記偏波回転器はファラデー回転子であることを特徴とする、請求項９に記載の偏波モード分散補償方式。
前記信号光の前記出力を増幅する工程を具えることを特徴とする、請求項４〜１０のいずれか一に記載の偏波モード分散補償方式。
前記信号光の前記出力の増幅は、希土類ドープ光ファイバ増幅器
を用いて行うことを特徴とする、請求項１１に記載の偏波モード分散補償方式。
請求項４〜１２のいずれか一に記載の偏波モード分散補償方式を具えることを特徴とする、光ファイバ通信方式。
送信機及び受信機と、
前記送信機及び前記受信機間に設けた、信号光からモニタ信号を抽出し、前記モニタ信号の中心信号部を検出し、前記中心信号部の大きさに基づいて前記信号光の波形歪みをモニタリングするための偏波モード分散モニタと、
前記送信機及び前記受信機間に設けた、前記信号光の前記波形歪みのモニタリング結果に基づいて、前記信号光の波形歪みを修復するための偏波モード分散補償器と、
を具えることを特徴とする、光ファイバ通信システム。
前記偏波モード分散モニタは、前記信号光の波形歪みの減少につれて、前記信号成分の前記大きさが増大するように構成したことを特徴とする、請求項１４に記載の光ファイバ通信システム。
前記偏波モード分散モニタは光バンドパスフィルタを有し、前記モニタ信号は前記光バンドパスフィルタを介して得た特定の周波数帯域の信号成分として得ることを特徴とする、請求項１５に記載の光ファイバ通信システム。
前記偏波モード分散補償器は、偏波回転器及び偏光子を含み、前記信号光は前記偏波回転器に導入するとともに、前記信号光から抽出された前記モニタ信号における前記中心信号部の強度が最大となるように、前記偏波回転器によって前記信号光の偏光面を回転させるようにしたことを特徴とする、請求項１４〜１６のいずれか一に記載の光ファイバ通信システム。
前記偏波回転器はファラデー回転子であることを特徴とする、請求項１７に記載の光ファイバ通信システム。
前記偏波モード分散モニタ及び前記偏波モード分散補償器は、前記送信機及び前記受信機間において複数設置したことを特徴とする、請求項１４〜１８のいずれか一に記載の光ファイバ通信システム。
前記送信機及び前記受信機間において、増幅器を設けたことを特徴とする、請求項１４〜１９のいずれか一に記載の光ファイバ通信システム。
前記増幅器は、希土類ドープ光ファイバ増幅器であることを特徴とする、請求項２０に記載の光ファイバ通信システム。