JP2009290407A - 光通信システム - Google Patents

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JP2009290407A
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明 那賀
Toshiya Matsuda
俊哉 松田
Takeshi Kawasaki
岳 川崎
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喬 小谷川
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Abstract

【課題】 ＥＤＣで安定した波形整形ができるように入力光信号の偏波状態を制御し、安定した伝送品質を維持することができる光通信システムを実現する。
【解決手段】 偏波光学特性の時間的変動を有する光伝送路を介して接続される光通信装置を備え、一方の光通信装置から周波数ｆで偏波スクランブルした光信号を送信し、他方の光通信装置で光信号を受光して電気信号に変換し、波形整形手段を介して当該電気信号の定常的な波形劣化を整形する光通信システムにおいて、他方の光通信装置は、電気信号から周波数ｆのジッタ成分の検出し、周波数ｆのジッタ成分強度情報を一方の光通信装置に通知する手段を備え、一方の光通信装置は、他方の光通信装置から通知された周波数ｆのジッタ成分強度情報を受信し、当該周波数ｆのジッタ成分強度が小さくなる方向に光信号の偏波スクランブル軌道方向を制御する偏波制御手段を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、偏波光学特性の時間的変動を有する光伝送路を介して光信号を伝送する光通信システムに関する。
通常の単一モード光ファイバからなる光伝送路は、直交する２つの独立な偏波モードが存在する。光ファイバに僅かな不均一な構造があると、伝送される光信号の偏波状態（ＳＯＰ：State of Polarization)を不安定に結合させたり、２つの偏波モードの光信号の伝搬時間に位相差が生じたり、偏波分散（ＰＭＤ：Polarization Mode Dispersion) と呼ばれる群速度差が生じる。
伝送速度が40Ｇbit/s 以上の光信号は、ＰＭＤにより波形劣化が生じ、伝送品質を劣化させる要因となる。この波形劣化量は、光信号の偏波状態に依存する。また、光信号の偏波状態の時間変化があった場合には、受信信号にジッタが生じる場合もある。
図２は、光信号の偏波状態に依存したＰＭＤに起因する波形劣化の様子を示す。ＰＭＤを有する光伝送路に対し、ｘ，ｙ軸に対する45度偏波となる偏波状態(1) のように、群速度が速い偏波モードと遅い偏波モードに、光パワーがそれぞれ等分されるような偏波状態の光信号を入力すると、互いの偏波モードの伝搬時間差Δτに起因した波形劣化が生じる。また、ｙ偏波やｘ偏波となる偏波状態(2),(3) のように、いずれか一方の偏波モードの光信号を入力すると波形劣化は生じないが、受信した光信号の受信時間が早くなったり遅れたりする。
光伝送路は、図３に示すように、複数のＰＭＤをもつ短い光伝送路区間の結合としてモデル化される。光伝送路への物理的な外乱（温度変化や接触等）があった場合、それぞれの光伝送路区間で位相差や群速度差が生じ、またそれぞれの光伝送路区間の偏波モードの結合状態が変化するため、全体の光伝送路のＰＭＤの大きさや光信号の偏波状態が変化する。
このＰＭＤに起因する波形劣化に伴う信号品質劣化を抑制するために、分散補償技術（ＥＤＣ：Electrical Dispersion Compensation) がある。ＥＤＣは、あらかじめ予測された波形劣化を整形する機能をもつ。ＥＤＣは、群速度分散（波長分散）による波形劣化の整形を目的とするが、ＰＭＤによる波形劣化の整形も可能である（非特許文献１）。
図４は、入力光信号の偏波状態とジッタ・波形劣化の関係を示す。全体の光伝送路に対して、速い群速度をもつ偏波状態（図２(2) に対応）をポアンカレ球の北極の位置、遅い群速度をもつ偏波状態（図２(3) に対応）をポアンカレ球の南極の位置となるように描いている。赤道上は、速い群速度をもつ偏波状態と遅い群速度をもつ偏波状態が等分に配分された偏波状態である。赤道上の全ての偏波状態において、光伝送路の伝搬により図２(1) に対応した波形劣化が生じる。ＥＤＣは、図４の赤道上の偏波状態による定常的な波形劣化を最適に整形するように設定することが可能である。
なお、入力光信号の偏波状態と、ポアンカレ球の３軸は相対的な関係であり、光伝送路への物理的な外乱等によりＰＭＤの方向が変化した場合、この図では入力光信号の偏波状態が変化したように描かれる。
Chang,Y.,"Recent Progress of EDC Commercialization in Addressing Datacom and Telecom Challenges to Enable High-speed Optical Enterprise, Metro and Long-haul Networks", Optical Fiber Communication and the National Fiber Optic Engineers Conference, 2007. OFC/NFOEC 2007. Conference on 25-29 March 2007,pp.1-9
入力光信号の偏波状態が時間的に変動した場合を考える。ポアンカレ球の赤道上で偏波状態が変動した場合、伝送後の信号波形は図２(1) に示すような定常的な波形劣化となり、ＥＤＣにおいて波形の整形が可能である。しかし、偏波状態がポアンカレ球の経線上で変動した場合、伝送後の信号波形は時間的に変化して大きなジッタが生じるため、ＥＤＣを適用しても安定した波形整形を行うことができない問題があった。
本発明は、ＥＤＣで安定した波形整形ができるように入力光信号の偏波状態を制御し、安定した伝送品質を維持することができる光通信システムを提供することを目的とする。
本発明は、偏波光学特性の時間的変動を有する光伝送路を介して接続される光通信装置を備え、一方の光通信装置から周波数ｆで偏波スクランブルした光信号を送信し、他方の光通信装置で光信号を受光して電気信号に変換し、波形整形手段を介して当該電気信号の定常的な波形劣化を整形する光通信システムにおいて、他方の光通信装置は、電気信号から周波数ｆのジッタ成分の検出し、周波数ｆのジッタ成分強度情報を一方の光通信装置に通知する手段を備え、一方の光通信装置は、他方の光通信装置から通知された周波数ｆのジッタ成分強度情報を受信し、当該周波数ｆのジッタ成分強度が小さくなる方向に光信号の偏波スクランブル軌道方向を制御する偏波制御手段を備える。
偏波制御手段は、ポアンカレ球上の独立な３つの偏波状態を設定する偏波制御器を用いて光信号の偏波スクランブル軌道方向を制御する構成である。また、波形整形手段は、光伝送路で生じた波長分散を補償する分散補償回路である。
本発明の光通信システムは、伝送後の信号波形が定常的な波形劣化になるように、偏波スクランブルした光信号の偏波状態を制御して送信することにより、波形整形手段（例えばＥＤＣ）を用いて安定した波形整形が可能となり、安定した伝送品質を維持することができる。
図１は、本発明の光通信システムの実施形態を示す。
図において、対向する光通信装置１，２は、偏波光学特性の時間的変動を有する光伝送路３を介して接続される。一方の光通信装置１の光送信器１１で発生した光信号は、偏波スクランブラ１２、偏波制御器１３を介して光伝送路３に送信される。偏波スクランブラ１２は、図５(4) に示すように偏波状態がポアンカレ球上で大円を描くように、一定の周波数ｆで偏波状態を時間的に変化させる。偏波制御器１３は、λ／２板およびλ／４板などを用いてｘ偏波、ｙ偏波、ｘ，ｙ軸に対する45度偏波の３つの偏波状態を制御し、偏波スクランブラ１２で偏波スクランブルされた光信号の偏波スクランブル軌道方向を制御する。
一方の光通信装置１から送信された光信号は、光伝送路３を介して他方の光通信装置２の受光器２１に受光され、電気信号に変換される。電気信号は２分岐し、その一方の電気信号がＥＤＣ２２を介して識別器２３に入力し、他方の電気信号が電気フィルタ２４を介して強度検出・送信部２５に入力する。電気信号の強度には、光信号の偏波状態が偏波スクランブルに応じて変動したことによる周波数ｆのジッタ成分が含まれており、電気フィルタ２４で周波数ｆのジッタ成分を抽出し、強度検出・送信部２５で周波数ｆのジッタ成分強度を検出する。周波数ｆのジッタ成分強度は、偏波状態がポアンカレ球の経線上で変動した場合に最大値を示す。一方、赤道上で変動した場合に最小値を示し、伝送後の信号波形は定常的な波形劣化となり、ＥＤＣ２２において波形の整形が可能になる。
強度検出・送信部２５は、周波数ｆのジッタ成分強度情報を含む制御信号を生成し、光伝送路３を介して光通信装置２から光通信装置１の伝送制御部１４に伝送する。なお、光通信装置２から光通信装置１に対する制御信号の伝送手段は省略しているが、例えば光通信装置２から光通信装置１に送信する光信号のオーバヘッド領域に書き込んで伝送される。
伝送制御部１４は、周波数ｆのジッタ成分強度情報を含む制御信号を入力し、周波数ｆのジッタ成分強度が最小になるように偏波制御器１３を駆動し、光通信装置１から送信される光信号の偏波状態を制御する。これにより、光信号の偏波状態は、図５(1) に示すような定常的な波形劣化が生じる偏波スクランブル軌道方向に制御され、受光器２１から電気信号を入力するＥＤＣ２２では、定常的な波形劣化をもつ電気信号を波形整形して識別器２３に入力することができる。
本発明の光通信システムの実施形態を示す図。 光信号の偏波状態に依存したＰＭＤに起因する波形劣化を説明する図。 ＰＭＤをもつ光伝送路を説明する図。 入力光信号の偏波状態とジッタ・波形劣化の関係を説明する図。 本発明の動作例を説明する図。
符号の説明
１，２ 光通信装置
３ 光伝送路
１１ 光送信器
１２ 偏波スクランブラ
１３ 偏波制御器
１４ 伝送制御部
２１ 受光器
２２ ＥＤＣ
２３ 識別器
２４ 電気フィルタ
２５ 強度検出・送信部

Claims (3)

  1. 偏波光学特性の時間的変動を有する光伝送路を介して接続される光通信装置を備え、一方の光通信装置から周波数ｆで偏波スクランブルした光信号を送信し、他方の光通信装置で光信号を受光して電気信号に変換し、波形整形手段を介して当該電気信号の定常的な波形劣化を整形する光通信システムにおいて、
    前記他方の光通信装置は、前記電気信号から前記周波数ｆのジッタ成分の検出し、前記周波数ｆのジッタ成分強度情報を前記一方の光通信装置に通知する手段を備え、
    前記一方の光通信装置は、前記他方の光通信装置から通知された前記周波数ｆのジッタ成分強度情報を受信し、当該周波数ｆのジッタ成分強度が小さくなる方向に前記光信号の偏波スクランブル軌道方向を制御する偏波制御手段を備えた
    ことを特徴とする光通信システム。
  2. 請求項１に記載の光通信システムにおいて、
    前記偏波制御手段は、ポアンカレ球上の独立な３つの偏波状態を設定する偏波制御器を用いて前記光信号の偏波スクランブル軌道方向を制御する構成である
    ことを特徴とする光通信システム。
  3. 請求項１に記載の光通信システムにおいて、
    前記波形整形手段は、前記光伝送路で生じた波長分散を補償する分散補償回路である
    ことを特徴とする光通信システム。
JP2008139058A 2008-05-28 2008-05-28 光通信システム Withdrawn JP2009290407A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013012834A (ja) * 2011-06-28 2013-01-17 Fujitsu Ltd 光伝送システム、光送信装置および光受信装置

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