JP2005512454A - 信号伝送装置及び信号伝送方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、振幅及び波長に基づいて信号の偏光が変わる所定長の信号伝送ケーブルを介して、異なる波長を有する複数の偏光信号を送信する方法及び装置を提供する。信号の振幅の動的な差分調整が可能な動的利得制御素子と偏光素子とは、所定長の信号伝送ケーブルに直列に設けられ、信号の偏光状態が偏光素子の低損失軸と一致するように変わるように、異なる波長信号の振幅は調整される。本方法及び装置による利点は、高振幅信号が偏光素子材の低損失軸と一致すると共に、低振幅ノイズが偏光素子の高損失軸と一致するので、Ｓ／Ｎ比が改善されることである。

Description

本発明は、信号伝送装置及び信号伝送方法に関し、特に、光信号伝送装置及び光信号伝送方法に関する。

光ファイバで伝わる信号は、光ファイバの固有複屈折に起因する偏光回転に直面する。光ファイバの波長分割多重（ＷＤＭ）信号伝送において、光信号は、様々な割合で偏光回転する。また、カー効果による非線形の別の偏光回転の影響もあり、結果的に、光信号の出力にもよるが、光ファイバの１回の偏光における屈折率、つまり複屈折が瞬間的に変わる。

本発明の目的は、ＷＤＭ伝送における光ファイバ等の信号伝送ケーブルの信号の偏光回転の範囲を制御して、伝送ノイズを低減することにある。

本発明は、
異なる波長を有する複数の偏光信号を発生することができる信号源と、
信号の振幅の差分調整を行うことができる動的フィルタを含み、信号源から信号を受信するように接続されている信号入力ポートと、振幅制御された信号を送るための信号出力ポートとを有し、複数の信号のそれぞれに関する動的フィルタの利得が調整可能である制御入力ポートを有する、制御可能な利得制御手段と、
一端に入力ポート及び他端に出力ポートを含み、入力ポートが制御可能な利得制御手段の信号出力ポートから信号を受信するように接続されることができ、作動時に、ここを通過する信号の偏光を前記信号の振幅及び波長に基づいて変える所定長の信号伝送ケーブルと、
所定長の伝送ケーブルの出力ポートから信号を受信するように接続されている信号入力ポートと、所定長の伝送ケーブルから伝搬された信号を受信装置に送るための信号出力ポートとを有する偏光素子と、
偏光素子の信号出力ポートから信号を受信するように接続されている信号入力ポートに存在する複数の信号のそれぞれの偏光状態を判定することができ、作動時に、受信する信号に対して行う判定結果を、制御可能な利得制御手段の制御入力ポートに送るように接続されている出力ポートを有する、信号モニタ装置と、
を備える信号伝送装置であって、
信号モニタ装置及び制御可能な利得制御手段は、制御可能な利得制御手段を通過する際に、信号の偏光状態を、信号の振幅を制御することによって偏光素子の低損失軸と一致するように変更するように一緒に作動する信号伝送装置を提供する。

制御可能な利得制御手段は、制御可能な利得制御手段の制御入力ポートとして機能する入力ポートと、光増幅器と、動的フィルタを含む動的利得制御素子とを有する中間出力制御装置を含み、中間出力制御装置は、信号モニタ装置から受信した信号に基づいて光増幅器及び動的利得制御素子を制御するように接続されることが好ましい。

偏光素子は、高損失軸上の減衰が低損失軸上の減衰よりも大きいがそれ程には大きくはない偏光素子であるこが好ましく、所定長の伝送ケーブルは、所定長の光伝送ケーブルであることが好ましく、更に、信号源は、ゼロ復帰信号を発生できることが好ましい。

信号伝送装置は、
一端に入力ポート及び他端に出力ポートを含む別の所定長の信号伝送ケーブルと、
偏光素子の信号出力ポートから信号を受信するように接続されている信号入力ポートと、別の振幅制御された信号を所定長の信号伝送ケーブルの入力ポートに送るための信号出力ポートとを有し、制御入力ポートを有する、別の制御可能な利得制御手段と、
別の所定長の信号伝送ケーブルの出力ポートから信号を受信するように接続されている別の偏光素子と、
別の偏光素子の信号出力ポートから信号を受信するように接続されている信号入力ポートに存在する複数の信号のそれぞれの偏光状態を判定することができ、作動時に、受信する信号に対して行う判定結果を、別の制御可能な利得制御手段の制御入力ポートに送るように接続されている出力ポートを有する、別の信号モニタ装置と、
を備えることができる。

また、本発明は、振幅及び波長に基づいて信号の偏光が変わる信号伝送ケーブルを介して、異なる波長を有する複数の偏光信号を伝送する方法であって、
信号伝送ケーブルに対して直列に、信号の振幅の差分調整を行うことができる動的フィルタと偏光素子とを準備する段階と、
信号の偏光状態が偏光素子の低損失軸と一致するように変わるように、動的フィルタにて、異なる波長信号の振幅を調整する段階と、
を含む方法を提供する。

本発明は、偏光素子を出る信号の偏光状態をモニタする段階と、モニタ段階の結果に基づいて信号の振幅を制御する段階とを含むことが好ましい。

本方法は、ゼロ復帰信号（ＲＺ）を発生させる段階と、ＲＺ信号を送信する段階とを含むことが好ましい。

以下に、本発明による信号伝送装置及び信号伝送方法を、光ＷＤＭ伝送装置を示す図面を参照して例示的に説明する。

図面を参照すると、信号伝送装置は、光信号を偏光制御装置２に供給するように接続されている送信器１を含む。偏光制御装置２は、信号を光増幅器３の信号入力ポートに供給するように接続されており、光増幅器３の信号出力ポートは、信号を動的利得制御素子４に供給するように接続されている。動的利得制御素子４は、所定長の光ファイバケーブル５の入力ポートに接続される出力ポートを有し、光ファイバケーブル５の出力ポートは、偏光素子６の信号入力ポートに接続される。偏光素子６は、受信器９の信号入力ポートに接続される信号出力ポートを有する。また、偏光素子６の出力ポートは、偏光素子６から受信した信号の偏光状態をモニタすることができる信号モニタ装置７の信号入力ポートに接続され、信号モニタ装置７の出力ポートは、中間出力制御装置８の入力ポートに接続される。中間出力制御装置８は、動的利得制御素子４の制御入力ポートに接続されている第１の出力ポートと、光増幅器３の制御入力ポートに接続されている第２の出力ポートとを有し、これで信号伝送装置が完成する。

光増幅器３、動的利得制御素子４、及び中間出力制御装置８は、制御可能な利得制御手段１０として機能し、信号振幅の差分調整が可能な動的フィルタを含む。中間出力制御装置８の制御入力ポートは、制御可能な利得制御手段１０の制御入力ポートとして機能し、動的フィルタの利得は、制御入力ポートを介して、複数の信号のそれぞれに関して調整可能である。中間出力制御装置８は電気回路であり、電気回路への接続又は電気回路からの接続は純粋に電気的に行われる。実際には、制御可能な利得制御手段１０の利得は、制御可能な波長依存損失である。

信号モニタ装置７は、偏光分離素子７ａと、光が分離される２つの偏光面の出力を検出する出力モニタ７ｂ、７ｃとを含む。この２つの偏光面は、偏光素子７の低損失軸及び高損失軸にそれぞれ対応する。

信号伝送装置の作動において、送信器１は、送信器１の下流側にある偏光制御装置２によって偏光が制御される複数の光信号を異なる波長で発生する。信号は、偏光制御装置２から光増幅器３に伝わり、光増幅器３は信号を増幅する。送信器１及び偏光制御装置２は、異なる波長を有する偏光信号源として機能すると共に、装置の残りの部分のダイナミックレンジの範囲内の信号を供給する調整可能な偏光源として機能する。信号は、制御可能な利得を備える光増幅器３から制御可能な波長依存損失を備える動的利得制御素子４に伝わり、信号の振幅は、光増幅器３及び動的利得制御素子４において、中間出力制御装置８から増幅器３及び動的利得制御素子４の制御入力ポートへ印加される制御信号に基づいて調整される。中間出力制御装置８から供給される制御信号は、信号モニタ装置７から供給される信号から生じたものであり、動的利得制御素子４から送られる複数の信号の振幅は、偏光素子６の低損失軸と一致するように、信号の偏光状態が変わるように調整されるようになっている。振幅が調整された信号は、動的利得制御素子４を出ると所定長の光伝送ケーブル５に入り、ここでは、光信号の偏光面は、偏光素子６に達する前に光信号の振幅の二乗に従って回転する。信号モニタ装置７は、偏光素子６の低損失軸及び高損失軸に沿って、偏光素子６の出力ポートでの信号を検査し、増幅器３及び動的利得制御素子４を通過する信号の振幅制御を行うための信号を中間出力制御装置８に供給する。また、偏光素子６を出る信号は受信器９が利用できる。

動的利得制御素子４は、信号に制御可能な波長依存損失を与える機能を果たし、中間出力制御装置８から供給された制御信号に基づいて信号の振幅を調整するように作動する動的利得平坦化フィルタ（ＤＧＦＦ）の形態で実現できる。動的利得制御素子４として適切な装置の一例は、「液晶光学調波等化器」（アムステルダムで開催された会議ＥＣ０Ｃ−０１の本出願人の論文、３８頁）に説明されている。

偏光素子６は、低損失軸上の信号よりも大きいがそれ程は大きくない減衰でもって、高損失軸上の信号を伝送する弱偏光素子である。信号は、偏光素子６の高損失軸及び低損失軸の両方で検出できる必要があり、この要件は、実質的に、素子６の偏光度合いを決定する。

信号モニタ装置７は、信号の出力をモニタして、信号エネルギーを２つの偏光面に分離するが、一方の偏光面は、偏光素子６の低損失軸に一致し、他方は、偏光素子６の高損失軸に一致する。両偏光面におけるエネルギーは記録され、中間出力制御装置８への信号の供給に備えて信号の偏光状態が判定される。

信号は、ノイズ低減が行われるという理由で特に信号伝送装置が適しているゼロ復帰（ＲＺ）信号であることが好ましい。この装置により、高振幅信号パルスの偏光面を偏光素子６の低損失軸と一致させることができるが、比較的低振幅である任意の付随ノイズは、偏光素子６の高損失軸に一致させて抑制される。

偏光及び振幅制御を適切に利用することによって、光データ伝搬ゼロ復帰信号は、大きなデータ損失を伴うことなく長距離にわたって伝搬させることができる。非線形偏光回転の結果として、信号の偏光は、信号が光ファイバ５を伝わるにつれて振幅の二乗（ＮＰＲ）に比例して回転し、高強度パルスは、低強度ノイズとは異なる量だけ回転する。弱偏光器６及び偏光制御装置２を使用することによって、信号は、信号パルスが低減衰状態で偏光素子６を通過し、ノイズの大部分が大きな減衰を受けるように位置合わせされる。このようにして、ノイズが抑制され信号のみが通過する。

ノイズを抑制することによって、ノイズ比（ＯＳＮＲ）を改善するだけでなく、ゴードンハウスジッタも低減される。更に、光ケーブル５の偏光回転が振幅の二乗に比例するので、パルスは形成し直され、偏光モード分散（ＰＭＤ）及び波長分散に対する更なる信頼性がもたらされる。実際には、光ケーブル５は、可飽和アブソーバとして作動する。静的利得回転の量は機械的及び熱的影響により経時的に変動するので、適正な状態で素子を通過するのに必要な出射パワーは、受信器９（遠隔地にあってもよい）に位置する偏光素子６から、又は伝送ラインに沿って一定間隔をあけて配置された複数の偏光素子によって動的に制御する必要がある。この制御は、光信号から信号を取り出して、一方のアームが偏光素子の低損失軸に位置合わせされている偏光ビーム分離器７ａの両アーム上の出力をモニタすることによって行われる。両方のアームの全出力と各々のアームの出力との間の割合を記録することによって、信号チャンネルの偏光状態が確定されて送信器側に返送される。

波長分割多重（ＷＤＭ）システムにおいて、波長は、光ケーブル５に沿って伝搬する際に異なる割合で回転され、チャンネル単位で個々のチャンネルの振幅を制御することによって処理される。このことは動的利得平坦化フィルタ（ＤＧＦＦ）を使用すれば簡単かつ低コストで実現できる。

ＤＧＦＦは、信号の振幅プロファイルを平坦化しようとするものではなく、チャンネルが偏光素子６の偏光状態に一致するように信号の振幅を調整する。

信号伝送装置を含む信号伝送ラインの全長は、それぞれの制御可能な利得制御手段、偏光素子、及び信号モニタ装置が互いに直列に接続された、複数本の光ケーブルによって実現することができる。

本発明は、信号が伝わる伝送ケーブルによって信号の偏光面が回転する場合には、全ての信号に適用できる。

本発明による光ＷＤＭ伝送装置を示す。

符号の説明

１ ＲＺ送信器
２ 偏光制御装置
３ 光増幅器
４ 動的利得制御素子
５ 伝送ファイバ
６ 偏光素子
７ 検出器
９ 受信器

Claims (11)

1. 異なる波長を有する複数の偏光信号を発生することができる信号源と、
   前記信号の振幅の差分調整を行うことができる動的フィルタを含み、前記信号源から信号を受信するように接続されている信号入力ポートと、振幅制御された信号を送るための信号出力ポートとを有し、前記複数の信号のそれぞれに関する前記動的フィルタの利得が調整可能である制御入力ポートを有する、制御可能な利得制御手段と、
   一端に入力ポート及び他端に出力ポートを含み、前記入力ポートが前記制御可能な利得制御手段の前記信号出力ポートから信号を受信するように接続されることができ、作動時に、ここを通過する信号の偏光を前記信号の振幅及び波長に基づいて変える所定長の信号伝送ケーブルと、
   前記所定長の伝送ケーブルの前記出力ポートから信号を受信するように接続されている信号入力ポートと、前記所定長の伝送ケーブルから伝搬された信号を受信装置に送るための信号出力ポートとを有する偏光素子と、
   前記偏光素子の前記信号出力ポートから信号を受信するように接続されている信号入力ポートに存在する複数の信号のそれぞれの偏光状態を判定することができ、作動時に、受信信号に対して行う判定結果を、前記制御可能な利得制御手段の前記制御入力ポートに送るように接続されている出力ポートを有する、信号モニタ装置と、
   を備える信号伝送装置であって、
   前記信号モニタ装置及び前記制御可能な利得制御手段は、前記制御可能な利得制御手段を通過する際に、前記信号の偏光状態を、前記信号の振幅を制御することによって前記偏光素子の低損失軸と一致するように変更するように一緒に作動することを特徴とする信号伝送装置。
2. 前記制御可能な利得制御手段は、前記制御可能な利得制御手段の前記制御入力ポートとして機能する入力ポートと、光増幅器と、前記動的フィルタを含む動的利得制御素子とを有する中間出力制御装置を備え、前記中間出力制御装置は、前記信号モニタ装置から受信した信号に基づいて前記光増幅器及び前記動的利得制御素子を制御するように接続されていることを特徴とする請求項１に記載の信号伝送装置。
3. 前記偏光素子は、前記高損失軸上の減衰が前記低損失軸上の減衰よりも大きいがそれ程には大きくはない偏光素子であることを特徴とする請求項１又は２に記載の信号伝送装置。
4. 前記所定長の伝送ケーブルは、所定長の光伝送ケーブルであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の信号伝送装置。
5. 前記信号源は、ゼロ復帰信号を発生できることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の信号伝送装置。
6. 一端に入力ポート及び他端に出力ポートを含む別の所定長の信号伝送ケーブルと、
   前記偏光素子の前記信号出力ポートから信号を受信するように接続されている信号入力ポートと、別の振幅制御された信号を前記所定長の信号伝送ケーブルの前記入力ポートに送るための信号出力ポートとを有し、制御入力ポートを有する、別の制御可能な利得制御手段と、
   前記別の所定長の信号伝送ケーブルの前記出力ポートから信号を受信するように接続されている別の偏光素子と、
   前記別の偏光素子の前記信号出力ポートから信号を受信するように接続されている信号入力ポートに存在する複数の信号のそれぞれの偏光状態を判定することができ、作動時に、受信する信号に対して行う判定結果を、前記別の制御可能な利得制御手段の前記制御入力ポートに送るように接続されている出力ポートを有する、別の信号モニタ装置と、
   を備える請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の信号伝送装置。
7. 実質的に図面を参照して本明細書で説明して図面に示す信号伝送装置。
8. 振幅及び波長に基づいて信号の偏光が変わる信号伝送ケーブルを介して、異なる波長を有する複数の偏光信号を伝送する方法であって、
   前記信号伝送ケーブルに対して直列に、前記信号の前記振幅の差分調整を行うことができる動的フィルタと偏光素子とを準備する段階と、
   前記信号の前記偏光状態が前記偏光素子の前記低損失軸と一致するように変わるように、前記動的フィルタにて、前記異なる波長信号の振幅を調整する段階と、
   を含むことを特徴とする方法。
9. 前記偏光素子を出る前記信号の偏光状態をモニタする段階と、前記モニタ段階の結果に基づいて前記信号の前記振幅を制御する段階とを含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. ゼロ復帰信号（ＲＺ）を発生させる段階と、前記ＲＺ信号を送信する段階とを含むことを特徴とする請求項８又は９のいずれか１項に記載の方法。
11. 実質的に図面を参照して本明細書で説明して図面に示す信号伝送方法。

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