JP2007300679A - Optical wavelength multiplex transmission system - Google Patents
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Description
本発明は、光伝送方式に関するものであり、特に光波長多重伝送方式に関するものである。 The present invention relates to an optical transmission system, and more particularly to an optical wavelength multiplex transmission system.
近年、情報化社会のインフラストラクチャーとして、高速大容量伝送路を提供できる光通信技術の発展によせられる期待はますます大きくなっており、高速大容量の光通信システムの研究開発が世界規模で精力的に進められている。 In recent years, expectations for the development of optical communication technology that can provide high-speed and large-capacity transmission lines as an infrastructure of the information society have increased, and research and development of high-speed and large-capacity optical communication systems has become active on a global scale. Is underway.
陸上では1.3μm帯シングルモードファイバ(SMF)、1.55μm帯分散シフトファイバ(DSF)伝送路を用いた伝送速度10Gb/sの光波長多重伝送方式が研究、開発段階から実用段階へ進展しつつある。 On land, optical wavelength division multiplexing transmission systems with a transmission rate of 10 Gb / s using 1.3 μm-band single-mode fiber (SMF) and 1.55 μm-band dispersion-shifted fiber (DSF) transmission lines are researching and progressing from the development stage to the practical stage. .
一方で海底では、1.58μm帯に零分散波長を持つノンゼロ分散シフトファイバ伝送路を用いた伝送速度10Gb/sの光波長多重伝送方式が研究、開発段階から実用段階へ進展しつつある。 On the other hand, on the sea floor, an optical wavelength division multiplexing transmission system with a transmission rate of 10 Gb / s using a non-zero dispersion shifted fiber transmission line having a zero dispersion wavelength in the 1.58 μm band is progressing from a research and development stage to a practical stage.
光ファイバ中では、自己位相変調効果(Self-phase modulation:SPM)と群速度分散(Group-velocity dispersion:GVD)との相互作用(SPM-GVD効果)により伝送波形劣化が生じるため、異なる波長の信号光の光ファイバにおける伝搬時間が異なることによって生ずる分散(群速度分散)値はできるだけ小さく設定する必要がある。 In optical fibers, transmission waveform degradation occurs due to the interaction (SPM-GVD effect) between self-phase modulation effect (SPM) and group-velocity dispersion (GVD). It is necessary to set the dispersion (group velocity dispersion) value generated by different propagation times of the signal light in the optical fiber as small as possible.
しかしながら、各信号光波長が伝送路の零分散波長に近づくほど、信号光間の四光波混合(FWM)によるクロストークが発生し、伝送特性が劣化する。従って光波長多重伝送では光ファイバの零分散波長を考慮して波長配置を行う必要がある。 However, as each signal light wavelength approaches the zero dispersion wavelength of the transmission path, crosstalk due to four-wave mixing (FWM) between the signal lights occurs, and the transmission characteristics deteriorate. Therefore, in wavelength division multiplexing transmission, it is necessary to perform wavelength arrangement in consideration of the zero dispersion wavelength of the optical fiber.
1.55μm帯分散シフトファイバ(DSF)伝送路を用いた光波長多重伝送方式において、従来の四光波混合の影響を抑圧する伝送方式としては、例えば特開平8−97771が開示されている。
図17はその方式の原理説明図で、各波長の信号を波長変換し 、波長間の入れ換えを行ってクロストーク光レベルを所定値以下にする。
For example, Japanese Patent Laid-Open No. Hei 8-97777 is disclosed as a transmission method for suppressing the influence of conventional four-wave mixing in an optical wavelength division multiplexing transmission method using a 1.55 μm band dispersion shifted fiber (DSF) transmission line.
FIG. 17 is a diagram for explaining the principle of the system. Wavelength conversion is performed on signals of each wavelength, and the crosstalk light level is set to a predetermined value or less by exchanging the wavelengths.
陸上と海底のような異なる2つのネットワーク(伝送路)を接続するとき、現在はネットワークの接続点で電気的に終端している。 When two different networks (transmission paths) such as land and seabed are connected, they are currently terminated electrically at the network connection point.
しかしながら、低コストなシステムの実用化を目指すには2つのネットワークの構造を一体化した継ぎ目のない簡素な構造を実現しなければならない。 However, in order to put the low-cost system into practical use, it is necessary to realize a simple and seamless structure in which two network structures are integrated.
ところが使用している光ファイバの零分散波長が異なるため、そのまま伝送するとSPM-GVD効果やFWMによるクロストークが大きな問題となる。 However, since the zero-dispersion wavelength of the optical fiber used is different, the SPM-GVD effect and the crosstalk due to FWM become a big problem when transmitting as it is.
この発明に係る光波長多重伝送方式は、波長多重信号を入力する第一の光ファイバ伝送路と、第一の光ファイバ伝送路と異なる零分散波長を有する第二の光ファイバ伝送路と、第一の光ファイバ伝送路から第一の波長配置で入力された波長多重信号の各波長を、第一の波長配置と異なる第二の波長配置に波長変換して第二の光ファイバ伝送路へ出力する光中継器と、を備えたものである。 An optical wavelength division multiplexing transmission system according to the present invention includes a first optical fiber transmission line for inputting a wavelength multiplexed signal, a second optical fiber transmission line having a zero dispersion wavelength different from that of the first optical fiber transmission line, Each wavelength of the wavelength multiplexed signal input from the first optical fiber transmission line with the first wavelength arrangement is converted into a second wavelength arrangement different from the first wavelength arrangement and output to the second optical fiber transmission line. And an optical repeater.
この発明は、光波長多重伝送方式において、2つのネットワークの構造を一体化した継ぎ目のない簡素な構造を実現することができる。 The present invention can realize a simple seamless structure in which two network structures are integrated in an optical wavelength division multiplexing transmission system.
以下 、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態1.
図1にこの発明の実施の形態1によるネットワーク構成図を示す。
図1において 、1は波長変換装置付き光中継器 、2は零分散波長がλ0の光ファイバ 、3は零分散波長がλ0'の光ファイバである。
図2に本実施の形態による波長配置例を示す。
図2(a)は光中継器1における光入力信号の波長配置である。光ファイバ2の零分散波長λ0に対し 、λ1〜λnのn波の波長がSPM-GVD効果やFWMが最小となるように配置している。
図2(b)は光中継器1における光出力信号の波長配置である。光ファイバ3は零分散波長λ0'に対し 、 SPM-GVD効果やFWMが最小となるように波長変換し、出力する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 shows a network configuration diagram according to
In FIG. 1, 1 is an optical repeater with a wavelength conversion device, 2 is an optical fiber having a zero dispersion wavelength of λ0, and 3 is an optical fiber having a zero dispersion wavelength of λ0 ′.
FIG. 2 shows an example of wavelength arrangement according to this embodiment.
FIG. 2A shows the wavelength arrangement of the optical input signal in the
FIG. 2B shows the wavelength arrangement of the optical output signal in the
図3は本実施の形態による光中継器1の構成を示す図である。
図において、5は波長選択手段、6は波長変換器で、7は合波手段である。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of the
In the figure, 5 is a wavelength selection means, 6 is a wavelength converter, and 7 is a multiplexing means.
次に、動作について説明する。
図3に示す光中継器1において 、波長λ1〜λnが多重された信号光を入力した波長選択手段5はこれらの各波長λ1〜 λnの信号光に分離して波長変換器6に与える。
波長変換器6は制御信号に従い波長λ1はλ1'にλ2はλ2'にとそれぞれ波長を変換して合波手段7に送ると 、合波手段7ではこれらの波長λ1' 、λ2'・・・λn'を合波して出力する。
従って、2つのネットワーク(伝送路)の構造を一体化した継ぎ目のない簡素な構造を実現できる。
なお、波長選択手段5としては光フィルタ 、合波手段7としてはカプラを用いて容易に構成できる。
Next, the operation will be described.
In the
When the
Therefore, a seamless seamless structure in which the structures of two networks (transmission paths) are integrated can be realized.
The wavelength selecting means 5 can be easily configured using an optical filter and the multiplexing means 7 using a coupler.
以上のように第一の光ファイバ伝送路2と 、
第一の光ファイバ伝送路2と異なる零分散波長を有する第二の光ファイバ伝送路3間に 、
第一の光ファイバ伝送路2から入力された波長多重信号の各波長を
第二の光ファイバ伝送路3中でのSPM-GVD効果やFWMが最小となるように波長変換して
第二の光ファイバ伝送路3へ出力する光中継器1を備えることにより
2つのネットワーク(伝送路)の構造を一体化した継ぎ目のない簡素な構造を実現できる。
As described above, the first optical
Between the first optical
Each wavelength of the wavelength multiplexed signal input from the first optical
実施の形態2.
本実施の形態2は、図3における波長選択手段5を、図4に示す分波手段4と波長選択手段5で構成するものである。
この場合には 、波長λ1,λ2, ・・・λnが多重された信号光を分波手段4で全チャンネルについて同様に出力して波長選択手段5におくり 、波長選択手段5ではそれぞれ波長λ1,λ2,・・・λnについて分離して波長変換器6に送る。その後は図3の場合と同様の動作となる。
また、2つのネットワーク(伝送路)の構造を一体化した継ぎ目のない簡素な構造を実現できる。
なお、分波手段4としては例えばカプラを用いてもよい。
In the second embodiment, the wavelength selecting means 5 in FIG. 3 is configured by the demultiplexing means 4 and the wavelength selecting means 5 shown in FIG.
In this case, the signal light multiplexed with the wavelengths λ1, λ2,... Λn is output in the same way for all channels by the demultiplexing means 4 and sent to the wavelength selection means 5. The wavelength selection means 5 receives the wavelengths λ1, λ2,... λn are separated and sent to the
In addition, a simple seamless structure in which the structures of two networks (transmission paths) are integrated can be realized.
For example, a coupler may be used as the
実施の形態3.
本実施の形態は 、図5に示すように該合波手段7の後段に 、該波長変換器6による損失を補償し、合波した後光増幅する光増幅器8を設けるものである。
In this embodiment, as shown in FIG. 5, an
実施の形態4.
本実施の形態は 、図6に示すように各波長変換器6と該合波手段7との間に互いに均一なレベルに増幅する光増幅器8を波長ごとに設けるものである。
この場合には図6に示すように各波長の波長変換効率に応じて利得を調整できるように 、各波長変換器6の後段で個々の波長ごとに光増幅器8を挿入することにより光損失を補償できる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 6, an
In this case, as shown in FIG. 6, optical loss is reduced by inserting an
また 、図7に示すように伝送路損失と波長変換損失の両方を補償しても良い。 Further, as shown in FIG. 7, both the transmission line loss and the wavelength conversion loss may be compensated.
実施の形態5.
本実施の形態は、実施の形態1〜4における波長変換器6に関するものである。
図8は本実施の形態5による第1の波長変換器6の構成を示すもので 、この実施の形態5では光電気変換手段9と電気光変換手段10とで構成しており 、光電気変換手段9では波長λiの入力光信号を電気信号に変換し 、この電気信号をやはり制御信号によって動作可能となる電気光変換手段10で別の波長λi'に変換している。
The present embodiment relates to the
FIG. 8 shows the configuration of the
光電気変換手段9としてはフォトダイオード 、アバランシェフォトダイオード 、フォトカウンタなどを用いることができる。電気光変換手段10としては半導体レーザを用いて容易に構成できる。 As the photoelectric conversion means 9, a photodiode, an avalanche photodiode, a photocounter, or the like can be used. The electro-optical conversion means 10 can be easily configured using a semiconductor laser.
実施の形態6.
図9は、実施の形態6による第2の波長変換素子の構成を示すもので、制御信号によって動作可能な入力光信号λiを別の波長λi'に変換する非線形光学効果を有する波長変換素子11を用いる。波長変換素子11としては半導体光増幅器 、 電界吸収型変調器 、光ファイバなどを用いることができる。
FIG. 9 shows a configuration of the second wavelength conversion element according to the sixth embodiment, and a
実施の形態7.
次に、実施の形態7〜9は、実施の形態6に有する第2の波長変換素子11の構成に関するものである。
図10は 、実施の形態7による半導体光増幅器を用いた波長変換素子11の構成を示したものである。
図10において 、12は光源 、13は光カプラ 、14は光フィルタ 、15は半導体光増幅器である。光信号(波長:λi)とポンプ光(波長:λp)は光カプラ13で合波され 、半導体光増幅器15に入射される。半導体光増幅器15内の四光波混合により新たに変換光(波長:λi')が発生する。光フィルタ14で変換光のみフィルタされ出力される。
Next, the seventh to ninth embodiments relate to the configuration of the second
FIG. 10 shows a configuration of the
In FIG. 10, 12 is a light source, 13 is an optical coupler, 14 is an optical filter, and 15 is a semiconductor optical amplifier. The optical signal (wavelength: λi) and the pump light (wavelength: λp) are combined by the
実施の形態8.
図11は 、実施の形態8による電界吸収型変調器を用いた波長変換素子11の構成を示したものである。
図11において 、12は光源 、13は光カプラ 、14は光フィルタ 、16は電界吸収型変調器である。光信号(波長:λi)と光源12からの無変調のプローブ光(波長:λi')は光カプラ13で合波され 、電界吸収型変調器16に入射される。電界吸収型変調器16の相互吸収変調効果により 、プローブ光(波長:λi')が変調され 、光フィルタ14で変調されたプローブ光のみフィルタされ出力される。
FIG. 11 shows the configuration of the
In FIG. 11, 12 is a light source, 13 is an optical coupler, 14 is an optical filter, and 16 is an electroabsorption modulator. The optical signal (wavelength: λi) and the unmodulated probe light (wavelength: λi ′) from the
実施の形態9.
図12は 、実施の形態9による光ファイバを用いた波長変換素子11の構成を示したものである。
図12において 、12は光源 、13は光カプラ 、14は光フィルタ 、17は光ファイバである。波長変換素子11に入力された光信号(波長:λi)は 、光カプラ13で光源12からの励起光(波長:λp)と合波されて光ファイバ17に入射され 、光ファイバ17内の四光波混合により新たに変換光(波長:λi')が発生する。光フィルタ14で変換光のみフィルタされ出力される。
FIG. 12 shows a configuration of the
In FIG. 12, 12 is a light source, 13 is an optical coupler, 14 is an optical filter, and 17 is an optical fiber. The optical signal (wavelength: λi) input to the
次に、実施の形態10〜13は、光中継器1の波長間隔を等間隔配置から不等間隔配置に、または不等間隔配置から等間隔配置に変更するものである。
Next, in the tenth to thirteenth embodiments, the wavelength interval of the
実施の形態10.
本実施の形態は 、光中継器1の波長間隔を等間隔配置から不等間隔配置に変更するものである。
In this embodiment, the wavelength interval of the
図13に光中継器1の波長配置例を示す。
図13(a)は波長変換装置付き光中継器1の光入力信号の波長配置である。ファイバの零分散波長λ0に対し 、λ1〜λnのn波の波長はSPM-GVD効果やFWMが最小となるように配置する。
図13(b)は波長変換装置付き光中継器1の光出力信号の波長配置である。ファイバの零分散波長λ0'に対し 、 SPM-GVD効果やFWMが最小となるように波長変換し不等間隔で配置するので 、実施の形態1と同様な効果が得られる。
FIG. 13 shows an example of wavelength arrangement of the
FIG. 13A shows the wavelength arrangement of the optical input signal of the
FIG. 13B shows the wavelength arrangement of the optical output signal of the
実施の形態11.
本実施の形態は 、光中継器1の波長間隔を不等間隔配置から等間隔配置に変更するものである。
In the present embodiment, the wavelength interval of the
図14に波長配置例を示す。
図14(a)は波長変換装置付き光中継器1の光入力信号の波長配置である。ファイバの零分散波長λ0に対し 、λ1〜λnのn波の波長がSPM-GVD効果やFWMが最小となるように不等間隔配置する。
図14(b)は波長変換装置付き光中継器1の光出力信号の波長配置である。ファイバの零分散波長λ0'に対し 、 SPM-GVD効果やFWMが最小となるように波長変換し、等間隔配置にするので、実施の形態1と同様な効果が得られる。
FIG. 14 shows an example of wavelength arrangement.
FIG. 14A shows the wavelength arrangement of the optical input signal of the
FIG. 14B shows the wavelength arrangement of the optical output signal of the
実施の形態12.
本実施の形態は 、光中継器1の波長間隔を一定値Δλから一定値Δλ'に変更するものである。
In the present embodiment, the wavelength interval of the
図15に波長配置例を示す。
図15(a)は光中継器1の光入力信号の波長配置である。光ファイバ2の零分散波長λ0に対し 、λ1〜λnのn波の波長はSPM-GVD効果やFWMが最小となるように波長間隔Δλで配置する。
図15(b)は光中継器1の光出力信号の波長配置である。光ファイバ3の零分散波長λ0'に対し 、 SPM-GVD効果やFWMが最小となるように波長間隔をΔλ'に換えて配置するので、実施の形態1と同様な効果が得られる。
FIG. 15 shows an example of wavelength arrangement.
FIG. 15A shows the wavelength arrangement of the optical input signal of the
FIG. 15B shows the wavelength arrangement of the optical output signal of the
実施の形態13.
本実施の形態は 、波長を分岐・挿入し 、光中継器入出力の波長数変更するものである。
図16に波長配置例を示す。
図16(a)は光中継器1の光入力信号の波長配置である。光ファイバ2の零分散波長λ0に対し 、λ1〜λnのn波の波長はSPM-GVD効果やFWMが最小となるように配置する。
図16(b)は光中継器1の光出力信号の波長配置である。光中継器1でファイバの零分散波長λ0'に対し 、 SPM-GVD効果やFWMが最小となるように 、波長を分岐・挿入し配置するので、実施の形態1と同様な効果が得られる。
In this embodiment, the number of wavelengths of the optical repeater input / output is changed by adding / dropping the wavelength.
FIG. 16 shows an example of wavelength arrangement.
FIG. 16A shows the wavelength arrangement of the optical input signal of the
FIG. 16B shows the wavelength arrangement of the optical output signal of the
1 光中継器
2 光ファイバ(零分散波長:λ0)
3 光ファイバ(零分散波長:λ0')
4 分波手段
5 波長選択手段
6 波長変換器
7 合波手段
8 光増幅器
9 光電気変換手段
10 電気光変換手段
11 波長変換素子
12 光源
13 光カプラ
14 光フィルタ
15 半導体光増幅器
16 電界吸収型変調器
17 光ファイバ
1
3 Optical fiber (zero dispersion wavelength: λ0 ')
4 demultiplexing means 5 wavelength selection means 6
Claims (10)
第一の光ファイバ伝送路と異なる零分散波長を有する第二の光ファイバ伝送路と、
第一の光ファイバ伝送路から第一の波長配置で入力された波長多重信号の各波長を、第一の波長配置と異なる第二の波長配置に波長変換して第二の光ファイバ伝送路へ出力する光中継器と、
を備えたことを特徴とする光波長多重伝送方式。 A first optical fiber transmission line for inputting a wavelength multiplexed signal;
A second optical fiber transmission line having a zero dispersion wavelength different from that of the first optical fiber transmission line;
Each wavelength of the wavelength multiplexed signal input from the first optical fiber transmission line in the first wavelength arrangement is converted into a second wavelength arrangement different from the first wavelength arrangement, to the second optical fiber transmission line An optical repeater to output,
An optical wavelength division multiplexing transmission system characterized by comprising:
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