JP2006094500A - 可変光分散補償および可変電子分散補償を有するイコライザ - Google Patents

可変光分散補償および可変電子分散補償を有するイコライザ Download PDF

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Abstract

【課題】コンパクトで調整可能な波長分散補償器を提供すること。
【解決手段】光信号の分散を補償するための方法および装置には可変光分散補償（ＯＤＣ）および電子分散補償（ＥＤＣ）が使用されている。ＯＤＣによって大きな１次分散が補償されるが、大きな高次数の分散および透過率のリップル効果は放置される。ＥＤＣを使用してＯＤＣからの高次数の分散および透過率のリップルが補償される。
【選択図】図１

Description

本発明は一般に光学的および電気的等化構成に関し、より詳細には可変光波長分散補償および電子波長分散補償を有するイコライザを実施するための方法および装置に関する。
現在、８０ｋｍを超える標準単一モード・ファイバ（ＳＳＭＦ）の１０Ｇｂ／ｓでの伝送には、波長分散補償ファイバ（ＤＣＦ）が必要である。ＤＣＦは高価であり、大型で、損失が多く、非線形でかつ固定である。この固定の性質は、伝送経路長が変化するメッシュ・ネットワークにはとりわけ問題である。
また、非常に安価なコストが約束される新しいタイプの１０Ｇｂ／ｓ光トランシーバである１０Ｇｂ／ｓ差込み可能トランシーバ（ＸＦＰ）が存在している。これは、回路パックのフェースプレート上のケージに差し込むことができる小型モジュール（９ｍｍ×１８ｍｍ×６２ｍｍ）である。このモジュールには、低コスト電界吸収型変調レーザ（ＥＭＬ）、受信機、およびクロックおよびデータ回復チップが含まれている。ＥＭＬは、デュオバイナリなどの耐分散フォーマットを使用することができず、また、通常、それに対応するものであるより高価なＬｉＮｂＯ３ベースの送信機より伝送性能が悪い。
より小さな分散許容範囲（ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ）を有し、より低コスト、より小さいフットプリント、およびより柔軟な送信機に向かう傾向を考慮すると、受信機ベースのコンパクトでかつ調整可能な分散補償が強く要求される。従来、L.D．Garrettらによって、バルク光デバイスによる可変光分散補償を使用した４８０ｋｍの１０Ｇｂ／ｓ伝送が立証されている(L.D．Garrett等、OFC 2000、187頁参照)が、L.D．Garrettらの分散補償はその可変範囲が狭いため、ファイバ長の大きな変化に対する調整が不可能である。また、L.D．Garrettらは分散補償をスパン自体に置いているが、受信機からのフィードバックを使用して制御することは困難である。最後に、L.D．Garrettらは、ＬｉＮｂＯ３ベースの送信機を使用している。
L.D．Garrett等、OFC 2000、187頁 A.J．Weiss等、IEEE Photon、Technol.Lett.,15(2003)、1225頁 J.X．Cai等、IEEE Photon Technol.Lett.9、1455、1990 M．Shiraski、IEEE Photon Technol.Lett.9、1598、1997 C.K．Madsen and J.H．Zhao、John Wiley & Sons、1999、D.J．Moss等、OFC、2002 C.K．Madsen、IEEE Photon Technol.Lett.11、1623、1999 C.R．Doerr等、IEEE Photon Technol.Lett.5、1258、2003 K．Tagiguchi等、IEEE JSTQE 2、270、1996 D．Nelson等、OFC PD29、200年 J.H．Winters and R．Gitlin、IEEE Trans. A．Fabert等、「Performance of a 10.7 Gb/s receiver with digital equaliser using maximum likelihood sequence estimation」、paper Th4.1.5、ECOC 2004 M．Bohn等、ECOC 2003、Th2.2.4 C.R Doerr等、IEEE Photon.Technol.Lett.16(2004)、1340 P.J．Winser等、OFC 2004、PDP7 C.R．Doerr等、Journal of Lightwave Technology、Vol.22、249〜256頁、2004年1月
したがって、コンパクトで調整可能な波長分散補償器が依然として必要である。
本発明によれば、可変光分散補償および電子分散補償（それぞれＯＤＣおよびＥＤＣ）を有する、分散を補償するための方法および装置が開示される。理想的なＯＤＣは、無限量の分散を補償することができるが、実際のＯＤＣは、狭い帯域幅を有している。したがってこれらのＯＤＣはかなりの１次分散を補償するが、かなりの大きさの高次数の分散および透過率のリップル（ｒｉｐｐｌｅ）効果を補償せずに残してしまう。知られているように、電子分散補償（ＥＤＣ）は、光検出器内での位相情報の損失のため、ＥＤＣが提供することができる分散補償の量が基本的に制限されている(A.J．Weiss等、IEEE Photon、Technol.Lett.,15(2003)、1225頁)。本発明によれば、本出願人らが認識しているように、（１次分散補償のための）ＯＤＣと（高次分散および透過率リップル効果の補償のための）ＥＤＣを組み合わせることによって、性能が改良された実用的な分散補償器を実施することができる。
より詳細には、本発明によれば、
第１の制御信号に応答し、受信した光信号中の１次分散を主として補償するための可変光分散補償器（ＯＤＣ）（このＯＤＣは、直列に接続された１つまたは複数のより単純なＯＤＣで構成することができる）と、
ＯＤＣにより補償された受信光信号を検出し、かつ、電気信号を生成するための光信号検出器と、
１つまたは複数の制御信号に応答し、電気信号のより高次の分散および／または透過率のリップルを補償するための適応電子分散補償器（ＥＤＣ）と、
ＥＤＣからの電気信号を検出し、かつ、受信した信号の品質を表す品質信号を生成するための電気信号モニタ検出器と、
品質信号に応答し、ＯＤＣによる１次分散補償を制御するための第１の制御信号を生成し、かつ、ＥＤＣによるより高次の分散補償および／または透過率のリップルを制御するための１つまたは複数の制御信号を生成し、それにより、受信した光信号の全分散を小さくするための制御器と
を備えた分散補償器が提供される。
本発明によれば、光信号分散補償を提供する方法には、
受信した光信号中の１次分散を主として補償する可変光分散補償器（ＯＤＣ）を使用する工程と、
補償された受信光信号を検出し、かつ、当該検出した補償受信光信号から電気信号を生成する工程と、
電気信号のより高次の分散および／または透過率のリップルを補償する適応電子分散補償器（ＥＤＣ）を使用する工程と、
ＥＤＣからの電気信号を検出する工程であって、受信した信号の品質を表す品質信号を生成するための工程と、
品質信号に応答してＯＤＣによる１次分散補償を制御し、かつ、ＥＤＣによるより高次の分散補償および／または透過率のリップルを制御する工程であって、それにより、受信した光信号中の全分散を小さくする工程と
が含まれている。
他の実施形態では、
第１の制御信号に応答し、受信した光信号中の１次ひずみを補償するための狭帯域可変符号間干渉（ＩＳＩ）光イコライザ（ＯＥＱ）と、
ＯＥＱによって補償された受信光信号を検出し、かつ、電気信号を生成するための光信号検出器と、
第２の制御信号に応答し、当該電気信号を等化して、受信した光信号中の高次のひずみを提供するための適応ＩＳＩ電子イコライザ（ＥＥＱ）と、
ＥＥＱからの電気信号を検出し、かつ、受信した信号の品質を表す品質信号を生成するための電気信号検出器と、
品質信号に応答し、ＯＥＱによる１次ひずみ補償を制御するための第１の制御信号を生成し、かつ、ＥＥＱによるより高次のひずみ補償を制御するための第２の制御信号を生成し、それにより、受信した光信号の全ひずみを小さくするための制御器と
を備えた符号間干渉（ＩＳＩ）軽減器が提供される。
本発明については、添付の図面に照らして読むべき以下の詳細な説明を考察することにより、より完全に理解されよう。
以下の説明においては、異なる図における同じ構成要素の指定は、同じ構成要素を表している。また、構成要素の指定に際して、最初の桁はその構成要素が最初に出現する図を示している（たとえば１０１が最初に出現するのは図１である）。
図１は、受信した光信号１０３の分散を等化するための、調整可能（つまり可変）光分散補償器（ＯＤＣ）１０１および調整可能電気分散補償器（ＥＤＣ）１０２を備えた本発明による分散補償器１００をブロック図で示したものである。図２Ａを参照すると、本発明による分散補償器１００は、実例として光通信システム２００の受信機ユニット２０７の一部を構成することができる。このようなシステムでは、データ変調光信号２０２が増幅され、光送信機２０１によって光学設備２０３を介して受信機ユニット２０７へ伝送される。光学設備２０３は、通常、分散補償ファイバ（ＤＣＦ）のセグメントを備える光ファイバであり、あるいはＤＣＦのセグメントを備えない光ファイバである。光学設備２０３は、光中継器２０６および光ファイバ２０５を備えた１つまたは複数の光リンク２０４を備えることができる。光学設備２０３を介した伝送により、変調光信号は、光分散、透過率リップルおよび他の符号間干渉を経ることになる。受信機ユニット２０７では、本発明による調整可能分散補償器１００が光学設備２０３から光信号１０３を受信し、受信した光信号１０３中の分散を等化する。得られる等化信号は、調整可能分散補償器１００から出力される電気信号１０８であり、データ受信機２０８によって処理され、データ信号２０９が回復される。
図１を参照すると、本発明による分散補償器１００は、調整可能光分散補償器（ＯＤＣ）１０１、光前置増幅器１０５、および増幅自然放出を小さくするためのフィルタ１０６を備えている。このフィルタは任意選択である。また、コンポーネント１０１、１０５および１０６の順序は、フィルタが光増幅器の後段にくる限り任意である。調整可能なＯＤＣ１０１は、主として一定量の１次分散を補償している。この補償は、制御器１１０からの少なくとも第１の制御信号１１１によって制御することができる。調整可能なＯＤＣ１０１は、１つまたは複数のＯＤＣ要素を使用して実施することができる。後の段落で考察するように、制御ユニット１２１は、第１の制御信号１１１を使用して調整可能なＯＤＣ１０１を制御し、受信した光信号１０３中の主として１次分散を補償している。個々のＯＤＣ要素は、よく知られている、（１）サンプル・チャープ・ファイバ・ブラッグ回折格子(J.X．Cai等、IEEE Photon Technol.Lett.9、1455、1990参照)、（２）虚像（ｖｉｒｔｕａｌｌｙ ｉｍａｇｅｄ）位相アレイ(M．Shiraski、IEEE Photon Technol.Lett.9、1598、1997参照)、（３）Ｇｉｒｅｓ−Ｔｏｕｒｎｏｉｓエタロン(C.K．Madsen and J.H．Zhao、John Wiley & Sons、1999、D.J．Moss等、OFC、2002参照)、（４）リング共振器(C.K．Madsen、IEEE Photon Technol.Lett.11、1623、1999参照)、（５）導波路回折格子(C.R．Doerr等、IEEE Photon Technol.Lett.5、1258、2003参照)、（６）マッハ・ツェンダー干渉計（ＭＺＩ）(K．Tagiguchi等、IEEE JSTQE 2、270、1996参照)、および（７）変形可能ミラー(D．Nelson等、OFC PD29、2003参照)を始めとする様々な可変分散イコライザ（可変分散補償器ＴＤＣとも呼ばれている）を使用して実施することができる。よく知られているこれらの可変分散イコライザの回路および動作説明は、参照により本明細書に組み込まれている。ＯＤＣは無色であることが好都合であるが、これは必要事項ではない。
図１に戻ると、検出器１０７によってフィルタ１０６の出力が検出され、得られた復調電気信号が調整可能なＥＤＣ１０２に結合され、分散が電気的に補償される。適応ＥＤＣ１０２は、制御器１１０からの１つまたは複数の第２の制御信号１１２の制御の下で制御可能であり、より高次の分散および／または光透過率のリップル（このリップルは、ＯＤＣに起因する場合もある）効果が補償される。得られたＥＤＣ１０２からの補償電気信号１０８は、次にデータ検出器（図２Ａの２０８で示す）もしくは他の回路に結合される。ＥＤＣ１０２は、１つまたは複数のＥＤＣ要素を備えることができる。個々のＥＤＣ要素は、（１）復調電気信号の品質を検出するためのアイ（ｅｙｅ）信号モニタ（信号検出器１０９のような）回路を使用した適応多重タップ・フィードフォワード・イコライザ(J.H．Winters and R．Gitlin、IEEE Trans.参照)、（２）復調電気信号の品質を検出するための決定フィードバック回路（信号検出器１０９のような回路）を使用した適応フィードフォワード・イコライザ(J.H．Winters and R．Gitlin、IEEE Trans.参照)、（３）復調電気信号の品質を検出するための順方向誤り修正（ＦＥＣ）回路（信号検出器１０９のような回路）からのフィードバックを使用した多重閾値等化(A．Fabert等、「Performance of a 10.7 Gb/s receiver with digital equaliser using maximum likelihood sequence estimation」、paper Th4.1.5、ECOC 2004参照)、もしくは（４）最尤シーケンス推定器として実施することができる。後の段落で考察するように、制御ユニット１２２は、第２の制御信号１１２を使用してＥＤＣ１０２を制御し、受信した光信号中のより高次の分散および／または光透過率のリップル効果を補償している。本発明の他の特徴によれば、ＥＤＣ１０２は、同じく、受信した光信号１０３中の１次分散を補償するように制御することができる。良く知られているこれらの調整可能ＥＤＣの回路および動作説明は、参照により本明細書に組み込まれている。
図１に示すように、ＥＤＣ１０２からの補償電気信号１０８は、同じく信号品質検出器１０９にも結合されている。信号品質検出器１０９は、補償電気信号１０８を検出して、補償電気信号１０８の品質を表す電気信号１１３を生成している。信号検出器１０９には、よく知られている、（１）それぞれパリティ・ビットあるいは誤り修正ビットを含んだデータ信号中のビット誤り率を検出するための誤り検出回路または誤り修正回路（図５を参照して考察する）、（２）ＥＤＣからの電気信号中のアイ開口を検出するためのアイ・モニタ回路、（３）ＥＤＣからの電気信号中の平均二乗誤差を検出するための平均二乗誤差検出器、もしくは（４）ＥＤＣ１０２からの電気信号の電気スペクトル中の異常を検出するための電気信号スペクトル・モニタ(M．Bohn等、ECOC 2003、Th2.2.4参照)を始めとする様々な電気信号検出器のうちの任意の検出器を使用することができる。良く知られているこれらの信号品質検出器の回路および動作説明は、同じく参照により本明細書に組み込まれている。
信号検出器１０９からの電気品質信号１１３は、制御器１１０に結合されている。制御器１１０は、良く知られている方法で動作し、電気品質信号１１３の特性を利用して制御ユニット１２１および１２２がＯＤＣ１０１およびＥＤＣ１０２を個別に独立して制御することを可能にしている。したがって、ユニット１０１、１０５、１０６、１０７、１０２、１０９および１２１を介した制御ループは、制御ユニット１２１がＥＤＣ１０２の動作には無関係にＯＤＣ１０１の調整（つまり可変性）を制御することを可能にする。この方法によれば、制御ユニット１２１は第１の制御信号１１１を使用してＯＤＣ１０１を制御し、それにより、受信した光信号１０３中の主として１次分散を補償している。同様に、ユニット１０１、１０５、１０６、１０７、１０２、１０９および１２２を介した制御ループは、制御ユニット１２２がＯＤＣ１０１の動作には無関係にＥＤＣ１０２の適合性を制御することを可能にする。この方法によれば、制御ユニット１２２は第２の制御信号１１２を使用してＥＤＣ１０２を制御し、それにより、受信した光信号中のより高次の分散および／または透過率のリップルを補償している。制御器１１０は、最初にＯＤＣ１０１を調整し、次にＥＤＣ１０２を調整し、続いてＯＤＣ１０１およびＥＤＣ１０２を再調整する等々、ＯＤＣ１０１およびＥＤＣ１０２の動作を反復して制御することができる。別法としては、ＥＤＣ１０２の適合性の方が一般的にＯＤＣ１０１の可変性よりはるかに速いため、制御器１１０は、ＯＤＣ１０１に信号を送信して調整させ、かつ、ＥＤＣ１０２を自由に動作させて、ＯＤＣ１０１の個々の再調整に応答して自動的に再調整させることも可能である。したがって制御器１１０は、電気品質信号１１３の品質レベルを記憶し、調整制御信号１１１をＯＤＣ１０１に送信し、かつ、電気品質信号１１３の品質レベルが予め記憶されている品質レベルに対して向上したか、あるいは低下したかを決定することができる。品質が向上している場合、制御器１１０は、ＯＤＣ１０１への調整制御信号１１１の送信を継続し、品質をさらに向上させるべく試行することができる。品質が低下している場合、制御器１１０は、ＯＤＣ１０１への調整制御信号１１１の送信方向を変更し、品質レベルを向上させるべく試行することができる。ＥＤＣ１０２の応答時間は、ＯＤＣ１０１の応答時間より速いため、制御器１１０は、最初にＯＤＣ１０１に制御信号１１１を送信し、次にＥＤＣ１０２に制御信号１１２を送信する。また、ＥＤＣ１０２が自らを自動的に再調整することができる場合、制御器は、ＥＤＣ１０２に制御信号１１２を送信する必要はない。この方法によれば、本発明による分散等化が反復して実施され、制御器１１０は、最初にＯＤＣ１０１が１次光分散を補償することを可能にし、次にＥＤＣ１０２がより高次の分散および／または透過率のリップルを補償することを可能にする。この手順は、電気信号１１３の品質が最適化されたこと、つまり電気信号１１３の品質が所望もしくは許容可能なレベルに到達したことを制御器１１０が決定するまで反復して継続される。
本発明は、波長分割多重化（ＷＤＭ）システムに使用することができる。このようなシステムは、ＯＤＣ１０１の前段に接続された、受信したＷＤＭ光信号１０３Ａを個別のチャネル、たとえば１０３および１３１に逆多重化するデマルチプレクサ１３０、あるいはＯＤＣ１０１と光信号検出器１０７の間に接続された、ＷＤＭ光信号１０４を個別のチャネル１４１および１４２に逆多重化するデマルチプレクサ１４０のいずれかを備えることができる。後者の場合、ＯＤＣ１０１を無色にする必要があり、それによりＯＤＣ１０１は、複数のチャネル３０１、３１１および３２１上で同時に動作することができる。また、この後者の場合、制御器１１０は、ただ１つのチャネルからの電気品質信号１１３を使用してＯＤＣ１０１を制御することになる。また、図２Ａに示すように、このようなＷＤＭシステムは、ＷＤＭシステムの中で利用されるＷＤＭ光信号を形成するためにマルチプレクサ２１１の中で１つに多重化される複数のデータ信号２０２（２０２Ａ等）を含むことができる。
図３Ａを参照すると、光伝送線路３０２の分散が実例で示されている。図３Ｂは、単一波長チャネル受信光信号１０３に対するＯＤＣ１０１の分散特性３０１、および受信したＷＤＭ型信号１０３の複数の波長チャネルに対する分散特性３０１、３１１および３２１を実例で示したものである。図３Ｃの３０４で示す、ＯＤＣ１０１から出現する単一波長チャネル光信号１０４に対する残りの分散は、２次分散およびより高次の分散である（３０５および３０６は、ＷＤＭ型信号１０３の他のチャネルに対する残りの２次分散およびより高次の分散を示している）。実際には、最初の反復一巡（ＯＤＣ１０１およびＥＤＣ１０２の調整）の後の１次分散は、ゼロ・レベルより上か下かのいずれかである。３０４における残りの分散は、本質的に、ＥＤＣ１０２によって補償される残りの２次分散およびより高次の分散である。既に指摘したように、ＥＤＣ１０２を使用して、２次分散およびより高次の分散および／または透過率のリップルだけでなく、同じく一定量の１次分散を補償することができる。
図４の４０２は、ＯＤＣの透過率特性のグラフを実例で示したものである。この透過率特性は、非線形成分すなわち２次成分を有している。既に指摘したように、この透過率のリップルは、ＥＤＣ１０２を使用して補償することができる。
図２Ｂを参照すると、本発明による分散補償器１００のＯＤＣ１０１は、光通信システム２１０の送信機ユニット２１１の一部として利用することも可能である。このようなシステムでは、データ変調光信号２１２は、ＯＤＣ１０１によって予備分散補償された後、増幅器２２０によって増幅され、光学設備２０３を介して受信機ユニット２０７へ伝送される。
実験光学システム
図５を参照すると、本発明による分散補償器装置の有効性を立証する実験光通信システムが示されている。このシステムは、本質的に図２Ａに示すシステムの特定の実施形態であり、送信機５００、光学設備すなわちスパン５１０および受信機５２０を備えている。送信機の位置５００における入力変調データ信号５００Ａは、ビット誤り率テスタ（ＢＥＲＴ）５０１からの９．９５Ｇｂ／ｓの２３１−１擬似ランダム・ビット列である。入力変調データ信号５００Ａは、強化順方向誤り修正（ＦＥＣ）ユニット５０２によって順方向誤り修正ビットを使用して符号化されている。このシステムは、ＦＥＣ復号器５２６を使用してこれらの符号化ＦＥＣビットを復号し、また、ＦＥＣからのビット誤り率信号を、受信した光信号の品質を表す品質信号として使用している。
ＦＥＣユニット５０２の出力は、１０．６６Ｇｂ／ｓの信号（データ＋ＦＥＣのためのオーバヘッド・ビット）であり、中間到達１０Ｇｂ／ｓ差込み可能トランシーバ（ＸＦＰ）５０３の送信機を駆動している。トランシーバＸＦＰ５０３は、実例として波長１５４９．３１５ｎｍ（１９３．５ＴＨｚ）で動作している。ＸＦＰ５０３の消光比は、１０．４ｄＢ（消光比は、分散許容範囲を改善するために犠牲にされていないことに留意されたい）。ＸＦＰ５０３の出力は、０ｋｍのファイバもしくは４２７ｋｍのファイバのいずれかからなる光学設備すなわちスパン５１０に出力されている。これは、ネットワークの構成に応じて近傍に位置するノードもしくは遠くに位置するノードのいずれかから伝送される信号をノードが受信するメッシュ・ネットワークにおける状況をシミュレートしている。個々のスパンに入力されるパワーは−２ｄＢｍである。３番目のスパンには、１５３０ｎｍの増幅自然放出ピークが大きくなり過ぎないように維持するための光フィルタ５１１が存在している。４２７ｋｍスパン５１０の末端における光信号対雑音比（ＯＳＮＲ）は２０ｄＢである。
受信機５２０は、３つのＯＤＣを直列に備えたＯＤＣ５２１ステージ、前置増幅器５２２、フィルタ５２３、フォトダイオード検出器５２４、２つのＥＤＣを直列に備えたＥＤＣステージ５２５およびＦＥＣ復号器５２６からなっている。３つのＯＤＣ５２１は、シリカ系導波路マッハ・ツェンダー干渉計（ＭＺＩ）ベース可変分散補償器（ＴＤＣ）である。スパン５１０に導入される大きな分散に適応するためには３つのＯＤＣが必要である。ＯＤＣ＃１およびＯＤＣ＃２の各々は、同じチップ上に統合され、かつ、５０ＧＨｚの自由スペクトル・レンジ（ＦＳＲ）を有する２つの３ステージＭＺＩ ＴＤＣ（図６の６０１および６０２参照）からなっている。第３のＯＤＣ＃３は、１つの３ステージＭＺＩ
ＴＤＣであり、そのＦＳＲは２５ＧＨｚである。図６は、この３つのＯＤＣを実例で示したもので、C.R．Doerr等、IEEE Photon.Technol.Lett.16(2004)、1340に記載されている方法で動作している。最初の２つのＯＤＣおよび３番目のＯＤＣの分散調整範囲は、それぞれ〜±１７００ｐｓ／ｎｍおよび〜±２０００ｐｓ／ｎｍである。ＩＴＵ（国際電気通信連合）のチャネル間隔は、ＯＤＣ ＦＳＲの整数倍であるため、ＯＤＣ５２１は、ＩＴＵ格子上のすべてのチャネルを補償することができる。図６に示すすべてのＯＤＣには、それらを偏光独立型にするための２分の１波長板６０４が使用されている。ＭＺＩ中における経路長差は、すべてハイパーヒーティングを使用して製造後に永久仕上げされている。個々のＯＤＣに要求されるのは、１つの分散制御電圧６０５および１つのチップ温度制御６０６のみである（ＯＤＣの波長帯域と受信した光信号の波長帯域を整列させるためのものである）。個々のＯＤＣの挿入損失は、〜５ｄＢである。これらの３つのＯＤＣは直列に実装されているが、これらをすべて単一チップ上に統合することも可能であり、それによりサイズおよび挿入損失を小さくすることができる。
ＥＤＣユニット５２５のＥＤＣ＃１は、アイ監視フィードバックを使用した適応多重タップ・フィードフォワード等化(J.H．Winters and R．Gitlin、IEEE Trans.参照)を有しており、また、ＥＤＣ＃２は、適応フィードフォワード等化、決定フィードバック等化(J.H．Winters and R．Gitlin、IEEE Trans.参照)、およびＦＥＣ５２６からのフィードバックを使用した多重閾値等化(P.J．Winser等、OFC 2004、PDP7参照)を有している。ＥＤＣ＃２から出力される電気信号は、ＦＥＣ５２６に出力される変調信号（データ＋ＦＥＣビットを有している）である。ＦＥＣ５２６は、あらゆるデータ誤りを修正し、修正済みデータ信号５２７を出力している。また、このデータ信号５２７は、修正済みデータ信号５２７中のビット誤りの数を決定するＢＥＲＴ５０１に接続されている。この測定ビット誤り率は、この実験システムを介したデータ伝送品質の測度である。
図７は、光学スパン５１０が４２７ｋｍの標準単一モード・ファイバである場合の測定ビット誤り率対ＯＳＮＲ（光信号対雑音比）を示したものである。１５４９ｎｍにおける４２７ｋｍスパンの分散が７２００ｐｓ／ｎｍであることが測定された。ＯＤＣ５２１は手動で調整され、ＥＤＣ５２５は、自動的に自らを調整している。図に示すように、ＦＥＣ５２６が可能である場合の４２７ｋｍに対する経路ペナルティ７０１は３．８ｄＢである。図に示すように、１５ｄＢより大きいすべてのＯＳＮＲに対するビット誤り率が劇的に改善されている。
図５に示す実験システムは、より典型的な光通信システムに容易に適合させることができることに留意されたい。そのような光通信システムの場合、データ源から入力変調データ信号５００Ａを入力することができ、また、ＦＥＣからのビット誤り率を図１に示す分散補償器１００の検出器１０９として使用することができる。このようなシステムでは、受信機ユニット５２０は、図１に示す分散補償器１００であっても良い。ビット誤り率信号は、ＦＥＣからの品質電気信号５３１として働かせることができ、制御器ユニット５１０はそれを使用して制御信号５１１および５１２を生成し、図１で説明した方法と同じ方法でＯＤＣ５２１ユニットおよびＥＤＣ５２５ユニットを制御することができる。図５に示すシステムのＦＥＣ５０２およびＦＥＣ５２６は、他のパリティ・ビット回路に置き換えることができ、したがって変調データ信号５０２Ａは、誤り修正ビットではなく、誤り検出パリティ・ビットを有するデータ信号であってもよいことに留意されたい。このようなシステムでは、品質信号５３１は、受信したデータ信号５２７のビット誤り率であってもよい。
図８は、本発明による符号間干渉（ＩＳＩ）軽減器（ｍｉｔｉｇａｔｏｒ）の実例をブロック図で示したものである。この符号間干渉（ＩＳＩ）軽減器８００は、図１に示す分散補償器１００と同様の方法で実施されており、同じように動作するが、このＩＳＩ軽減器８００を使用することができるのは、受信機の位置だけのようである（図２Ａ参照）。このＩＳＩ軽減器８００は、狭帯域可変ＩＳＩ光イコライザ（ＯＥＱ）８０１（図１に示すＯＤＣ１０１の代わりに使用されている）(C.R．Doerr等、Journal of Lightwave Technology、Vol.22、249〜256頁、2004年1月参照)、および適応ＩＳＩ電子イコライザ（ＥＥＱ）８０２（図１に示すＥＤＣ１０２の代わりに使用されている）(J.H．Winters and R．Gitlin、IEEE Trans.参照)を備えている。したがってＩＳＩ軽減器８００は、本質的に、第１の制御信号８１１に応答する、受信した光信号８０３中の１次ひずみを補償するための狭帯域可変ＩＳＩ光イコライザ（ＯＥＱ）８０１を備えている。増幅８０５およびフィルタリング８０６の後、光信号検出器８０７がＯＥＱ８０１補償受信光信号を検出し、電気信号８０７Ａを生成している。８０１、８０５および８０６の順序は、フィルタ８０６が増幅器８０５の後段にくる限り任意である。帯域外増幅自然放出が大きくない場合、フィルタ８０６は完全に省略することができる。適応ＩＳＩ電子イコライザ（ＥＥＱ）８０２は、第２の制御信号８１２に応答して電気信号８０７Ａを等化し、それにより、受信した光信号８０３中のより高次のひずみを補償している。電気信号検出器８０９は、ＥＥＱ８０２からの電気信号を検出し、受信した信号８０８の品質を表す品質信号８１３を生成している。制御器８１０は、品質信号８１３に応答して、ＯＥＱ８０１による１次ひずみ補償を制御するための第１の制御信号８１１を生成し、かつ、ＥＥＱ８０２によるより高次のひずみ補償を制御するための第２の制御信号８１２を生成し、それにより、受信した光信号８０８中の全ひずみを小さくしている。
当業者には本発明の様々な改変が可能であろう。したがって、当分野に進歩をもたらした本発明の原理およびそれらの等価物を基本的に利用した、本明細書の特定の教示からのすべての逸脱は、正当に、本明細書において説明し、かつ、特許請求する本発明の範囲に属するものと見なされる。
本発明による分散補償器の実例を示すブロック図である。 光学システムの受信機の位置における本発明による分散補償の使用を示す図である。 光学システムの送信機・受信機の位置における本発明による分散補償の使用を示す図である。 光伝送線路の分散特性を示すグラフである。 ＯＤＣの分散特性を示すグラフである。 ＯＤＣから出現する残りの分散を示すグラフである。 分散補償器が受信する光信号の透過率特性の実例を示すグラフである。 本発明による分散補償器を受信機の位置に使用した実験光学システムの実例を示す図である。 マッハ・ツェンダー干渉計をベースとする可変分散補償器を使用して実施されたＯＤＣの実例を示す図である。 本発明による分散補償器を使用した、４２７ｋｍスパンに対するビット誤り率の改善を示すグラフである。 本発明による符号間干渉（ＩＳＩ）軽減器の実例ブロック図である。

Claims (10)

  1. 第１の制御信号に応答して、受信した光信号中の１次光分散を主として補償するための可変光分散補償器（ＯＤＣ）と、
    ＯＤＣにより補償された受信光信号を検出し、かつ、電気信号を生成するための光信号検出器と、
    １つまたは複数の制御信号に応答して、前記電気信号のより高次の光分散および／または光透過率のリップル効果を補償するための適応電子分散補償器（ＥＤＣ）と、
    前記ＥＤＣからの電気信号を検出し、かつ、前記受信した信号の品質を表す品質信号を生成するための電気信号検出器と、
    前記品質信号に応答して、前記ＯＤＣによる１次分散補償を制御するための前記第１の制御信号を生成し、かつ、前記ＥＤＣによるより高次の分散補償および／または透過率のリップルを制御するための前記１つまたは複数の制御信号を生成し、それにより前記受信した光信号の全分散を小さくするための制御器と
    を備えた分散補償器。
  2. 前記受信した光信号が複数の波長チャネルを有し、前記分散補償器が、前記ＯＤＣと光信号検出器の間に接続されたデマルチプレクサをさらに備え、前記光信号検出器が、複数のＯＤＣ補償波長チャネルのうちの１つを前記ＯＤＣから受け取る、請求項１に記載の分散補償器。
  3. 前記ＥＤＣが同じく若干の１次分散を補償する、請求項１に記載の分散補償器。
  4. 前記品質信号が、誤り検出回路または誤り修正回路によって計算されるビット誤り率に関連する、請求項１に記載の分散補償器。
  5. 前記電気信号検出器が、
    ａ．前記ＥＤＣからの前記電気信号中のビット誤り率を検出するための誤り検出回路または誤り修正回路と、
    ｂ．前記ＥＤＣからの前記電気信号中のアイ開口を検出するためのアイ・モニタ回路と、
    ｃ．前記ＥＤＣからの前記電気信号中の平均二乗誤差を検出するための平均二乗誤差検出器と、
    ｄ．前記ＥＤＣからの前記電気信号の電気スペクトル中の異常を検出するための異常電気信号検出器と
    を含む信号検出器のグループから選択される検出器である、請求項１に記載の分散補償器。
  6. 前記ＯＤＣが、
    （ａ）サンプル・チャープ・ファイバ・ブラッグ回折格子と、
    （ｂ）虚像位相アレイと、
    （ｃ）Ｇｉｒｅｓ−Ｔｏｕｒｎｏｉｓエタロンと、
    （ｄ）リング共振器と、
    （ｅ）導波路回折格子と、
    （ｆ）マッハ・ツェンダー干渉計（ＭＺＩ）と、
    （ｇ）変形可能ミラーと組み合わせた回折格子と
    を含むグループから選択される、請求項１に記載の分散補償器。
  7. 前記ＥＤＣが、
    （ａ）復調電気信号の品質を検出するためのアイ信号モニタ回路を使用した適応多重タップ・フィードフォワード・イコライザと、
    （ｂ）復調電気信号の品質を検出するための決定フィードバック回路を使用した適応フィードフォワード・イコライザと、
    （ｃ）復調電気信号の品質を検出するための順方向誤り修正（ＦＥＣ）回路からのフィードバックを使用した多重閾値等化と、
    （ｄ）最尤シーケンス推定器と
    を含むグループから選択される、請求項１に記載の分散補償器。
  8. 光通信システムの受信機の一部である、請求項１に記載の分散補償器。
  9. 第１の制御信号に応答して、受信した光信号中の１次ひずみを補償するための狭帯域可変符号間干渉（ＩＳＩ）光イコライザ（ＯＥＱ）と、
    前記ＯＥＱにより補償された受信光信号を検出し、かつ、電気信号を生成するための光信号検出器と、
    第２の制御信号に応答して、前記電気信号を等化し、それにより前記受信した光信号中のより高次のひずみを補償するための適応ＩＳＩ電子イコライザ（ＥＥＱ）と、
    前記ＥＥＱからの電気信号を検出し、かつ、受信した信号の品質を表す品質信号を生成するための電気信号検出器と、
    前記品質信号に応答して、前記ＯＥＱ内で１次ひずみ補償を制御するための前記第１の制御信号を生成し、かつ、前記ＥＥＱ内でより高次のひずみ補償を制御するための前記第２の制御信号を生成し、それにより前記受信した光信号の全ひずみを小さくするための制御器と
    を備えた符号間干渉（ＩＳＩ）軽減器。
  10. 光信号分散補償を提供する方法であって、
    受信した光信号中の１次分散を主として補償する可変光分散補償器（ＯＤＣ）を使用する工程と、
    補償受信光信号を検出し、かつ、検出した補償受信光信号から電気信号を生成する工程と、
    前記電気信号のより高次の光分散および／または光透過率のリップル効果を補償する適応電子分散補償器（ＥＤＣ）を使用する工程と、
    前記ＥＤＣからの電気信号を検出する工程であって、前記受信した信号の品質を表す品質信号を生成するための工程と、
    前記品質信号に応答して前記ＯＤＣによる１次分散補償を制御し、かつ、前記ＥＤＣによるより高次の分散補償および／または透過率のリップルを制御する工程であって、それにより前記受信した光信号中の全分散が小さくなる工程と
    を含む方法。
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