JP2013207569A - 光送受信装置、光伝送方法および光送信装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光送受信装置100は、光送信装置110と、光受信装置130と、強度取得部133と、強度比制御部118と、を含んでいる。光送信装置110は、第1偏光方向の第1信号光と、第1偏光方向と異なる第2偏光方向の第2信号光と、を偏波多重して送信する。光受信装置130は、光送信装置110から送信されて光ネットワーク120を通過した信号光を受信する。強度取得部133は、光受信装置130によって受信された信号光に含まれる第1信号光と第2信号光との強度の大小関係を示す情報を取得する。強度比制御部118は、光送信装置110から送出される信号光に含まれる第1信号光と第2信号光との強度の大小関係を、強度取得部133によって取得された情報が示す大小関係と逆になるように制御する。
【選択図】図1
Description
(実施の形態にかかる光送受信装置)
図1は、実施の形態にかかる光送受信装置の一例を示す図である。図1に示すように、実施の形態にかかる光送受信装置100は、光送信装置110と、光ネットワーク120と、光受信装置130と、を含む光伝送システムである。光送信装置110は、互いに直交するX偏波およびY偏波によって偏波多重した信号光を、光ネットワーク120を介して光受信装置130へ送信する。
光送信装置110は、光源111aと、分岐部111bと、データ部112x,112yと、駆動部113x,113yと、変調器114x,114yと、強度調整素子115x,115yと、偏波調整部116aと、カプラ116bと、を備えている。また、光送信装置110は、受信部117と、強度比制御部118と、を備えている。
光ネットワーク120は、光送信装置110から送出された信号光を通過させ、光受信装置130へ送出する光伝送路である。光ネットワーク120は、通過させる信号光を増幅させる光増幅器121a,122a,123a,…および光ファイバ121b,122b,123b,…を含んでいる。また、光ネットワーク120はPDL(Polarization Dependent Loss:偏波依存損失)を有する光伝送路である。
光受信装置130は、分岐部131と、受信処理部132と、強度取得部133と、送信部134と、を備えている。分岐部131は、光ネットワーク120から送出された信号光を分岐する強度カプラである。分岐部131は、分岐した各信号光を受信処理部132および強度取得部133へ出射する。受信処理部132は、分岐部131から出射された信号光の受信処理を行い、受信処理により得られたデータを出力する。
偏波間のOSNRの偏差による伝送特性の劣化について説明する。光ファイバ伝送路では、PDLが発生することが知られている。たとえば、光ファイバの単体の伝達特性や、断線などを修理した際のスプライス部、伝送路中に設置された光増幅器におけるカプラやアイソレータなどが、偏波依存損失の発生要因として知られている。
つぎに、フィードバック制御の目標とそれに対する強度比制御部118の動作について説明する。
図4−1は、実施の形態にかかる光送信装置の構成例1を示す図である。図4−1において、図1に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。たとえば変調器114x,114yがマッハツェンダ型干渉計である場合は、図1に示した強度調整素子115x,115yは、光送信装置110の駆動部113x,113yおよび変調器114x,114yによって実現することができる。
図5−1は、実施の形態にかかる光送信装置の構成例2を示す図である。図5−1において、図1に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図5−1に示すように、光送信装置110は、発振器511,512と、重畳部521,522と、をさらに備えていてもよい。
図6は、低周波信号が重畳された信号光の一例を示す図である。図6の横軸は時間を示している。図6の縦軸は光振幅を示している。信号光610は、たとえば図5−1に示した変調器114xから出射される信号光を示している。周期dtは、信号光610の変動周期を示している。周波数1/dtは、信号光610に重畳された低周波信号の周波数fxである。振幅611は、信号光610の変調振幅を示している。
図7は、実施の形態にかかる光受信装置の構成例1を示す図である。図7において、図1に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図7に示す光受信装置130は、図5−1に示した光送信装置110(周波数fx,fyの低周波信号を重畳)に対応する構成である。
図8−1は、図7に示した同期検波回路(X偏波)の構成の一例を示す図である。図8−1に示すように、図7に示した同期検波回路751は、コンデンサ801x,805x,806xと、分岐部802xと、発振器803x,804xと、乗算部807x,808xと、LPF809x,810xと、演算部811xと、を備えている。
図9は、図7に示した制御演算部の動作例を示すフローチャートである。図7に示した制御演算部760は、たとえば図9に示す各ステップを実行する。まず、制御演算部760は、同期検波回路751,752から出力される信号Vx,Vyを信号Vx1,Vy1として記憶する(ステップS901)。
図10−1は、偏波回転器の制御の一例を示す図(その1)である。図10−2は、偏波回転器の制御の一例を示す図(その2)である。図10−1,図10−2の横軸は、図7に示したPBS720から出力されるX偏波の信号強度(出力強度)を示している。図10−1,図10−2の縦軸は、図7に示したPBS720から出力されるY偏波の信号強度(出力強度)を示している。
図11は、図7に示した光受信装置の変形例を示す図である。図11において、図7に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図11に示す光受信装置130は、図5−2に示した光送信装置110に対応する構成である。すなわち、図5−2に示した光送信装置110のように、X偏波用の信号光に周波数fxの成分を重畳し、Y偏波用の信号光には周波数fyの成分を重畳しない構成とした場合は、光受信装置130を図11に示す構成とすることができる。
図12は、図11に示した制御演算部の動作例を示すフローチャートである。図11に示した制御演算部760は、たとえば図12に示す各ステップを実行する。まず、制御演算部760は、同期検波回路751,752から出力される信号Vx,Vyの差Vx−VyをDIFF1として記憶する(ステップS1201)。
図13は、実施の形態にかかる光受信装置の構成例2を示す図である。図13において、図7に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図13に示すように、光受信装置130は、図7に示したPBS720、PD732およびTIA742に代えて、偏光子1310を備えていてもよい。
図14−1は、図13に示した同期検波回路(X偏波)の構成の一例を示す図である。図13に示した同期検波回路751は、図14−1に示すように、コンデンサ1401x,1405x,1406xと、分岐部1402xと、発振器1403x,1404xと、乗算部1407x,1408xと、LPF1409x,1410xと、演算部1411xと、を備えている。
図15は、図13に示した制御演算部の動作例を示すフローチャートである。図13に示した制御演算部760は、たとえば図15に示す各ステップを実行する。まず、制御演算部760は、同期検波回路751から出力される信号Vxを信号Vx1として記憶する(ステップS1501)。
図16−1は、偏波回転器の制御の一例を示す図(その1)である。図16−2は、偏波回転器の制御の一例を示す図(その2)である。図16−3は、偏波回転器の制御の一例を示す図(その3)である。図16−1〜図16−3において、図10−1に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。光送信装置110から送信された信号光は、光ネットワーク120において偏光方向が回転し、図16−1に示すようになっているとする。
図17は、図13に示した光受信装置の変形例を示す図である。図17において、図13に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図17に示す光受信装置130は、図5−2に示した光送信装置110に対応する光受信装置130である。すなわち、図5−2に示した光送信装置110のように、X偏波用の信号光に周波数fxの成分を重畳し、Y偏波用の信号光には周波数fyの成分を重畳しない構成とした場合は、光受信装置130を図17に示す構成とすることができる。
図18は、図17に示した制御演算部の動作例を示すフローチャートである。図17に示した制御演算部760は、たとえば図18に示す各ステップを実行する。図18に示すステップS1801〜S1806は、図15に示したステップS1501〜S1506と同様である。ステップS1807において、制御演算部760は、そのときにTIA741から出力された信号PをPxとして記憶する(ステップS1807)。
図19−1は、実施の形態にかかる光送信装置の構成例3を示す図である。図19−1において、図1に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。 図19−1に示すように、光送信装置110の強度調整素子115x,115yは、偏波回転部1910と、PDL素子1920と、によって実現することができる。
図20は、図19−1,図19−2に示した強度比制御部の動作の一例を示すフローチャートである。図19−1,図19−2に示した強度比制御部118は、たとえば以下の各ステップを実行する。
図21は、図1に示した光送受信装置の具体例を示す図である。図21において、図1に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図21に示すように、光送信装置110の出射端には、分岐部2101が設けられていてもよい。そして、光送信装置110は、図1に示した構成に加えて強度取得部2102を備えている。
図22−1は、図21に示した光受信装置の構成例1を示す図である。図22−1において、図13に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図22−1に示すように、光受信装置130は、図13に示した偏波回転器710、偏光子1310および制御演算部760に代えて、演算部2211を備えていてもよい。PD731は、PD731から出射された信号光を電気信号に変換する。したがって、TIA741から出力される信号Pには、X偏波成分とY偏波成分とが含まれる。
図22−2は、図21に示した光受信装置の構成例2を示す図である。図22−2において、図22−1に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図22−2に示すように、光受信装置130は、図22−1に示した同期検波回路751,752に代えてBPF2221,2222を備えていてもよい。TIA741は、信号PをBPF2221,2222へ出力する。
つぎに、光送信装置110において重畳する低周波信号の周波数fx,fyについて説明する。強度調整素子115x,115yにおける強度を調整するフィードバック制御などによって、強度調整素子115x,115yの制御信号の周波数fx,fyにおける振幅が影響を受けないように周波数fx,fyを設定することが望ましい。たとえば、強度調整素子115x,115yのフィードバック制御が10[kHz]までの強度変調を打ち消すよう補償している場合は、その1桁上の100[kHz]以上の周波数を周波数fx,fyとして選択することが望ましい。
つぎに、フィードバック制御中に、フィードバック制御の応答速度に対して高速な偏波変動が光ネットワーク120において発生した場合について説明する。
つぎに、光送受信装置100において、一般に想定されるPDLの範囲内における具体的なOSNRの補償の例について説明する。
光送受信装置100のフィードバック制御を実施しない場合においては、光受信装置130の入力端において、X偏波のOSNR≒約27.9[dB]、X偏波の強度≒−16.0[dBm]となる。また、Y偏波のOSNR≒24.7[dB]、Y偏波の強度≒−22.4[dBm]となる。このため、Y偏波の方がX偏波よりOSNRが3[dB]程度劣化していることになる。
つぎに、光送信装置110における偏波多重された信号光強度の総和は保持したまま、光送受信装置100によるフィードバック制御を行う場合について説明する。上記(8)式により、X≒−0.157という値が導かれる。X≒−0.157を光送信装置110のX偏波強度とY偏波強度の操作に適用すると、Pin_AMP_1_inは、X偏波については−17.6[dBm]、Y偏波については−14.8[dBm]となる。これが光送受信装置100によるフィードバック制御の制御目標となる。
つぎに、光送受信装置100によるOSNRの別の補償例2について説明する。上述の補償例1は、光送信装置110のX偏波の強度を減少させ、Y偏波の強度を増加させて、偏波多重信号強度の総和を補償前後で同じとした場合の例である。これに対して、補償例2においては、光送信装置110では光を増加させる構成を有しておらず、減衰のみ可能である場合について説明する。
つぎに、上述の補償例1において、一般に想定されるPDLの範囲ではない、異常なPDLが光伝送路中で発生している場合について説明する。たとえば、8スパンの光伝送路の途中の4スパン目のPDLが0.8[dB]に加えて異常な値として6[dB]発生したとする。
この場合に上述の補償例1を実施すると(補償例3)、Pin_AMP_1_inは、X偏波については−18.6[dBm]となり、Y偏波については−14.4[dBm]となる。そして、光受信装置130の入力部においては、X偏波のOSNR≒25.3[dB]、X偏波の強度≒−18.6[dBm]となる。また、Y偏波のOSNR≒26.3[dB]、Y偏波の強度≒−20.8[dBm]となる。
前記光送信装置から送信されて光伝送路を通過した信号光を受信する光受信装置と、
前記光受信装置によって受信された信号光に含まれる前記第1信号光と前記第2信号光との強度の大小関係を示す情報を取得する取得部と、
前記光送信装置から送出される信号光に含まれる前記第1信号光と前記第2信号光との強度の大小関係を、前記取得部によって取得された情報が示す大小関係と逆になるように制御する制御部と、
を含むことを特徴とする光送受信装置。
前記制御部は、前記送出される信号光に含まれる前記第1信号光と前記第2信号光との強度の比と、前記取得部によって取得された情報が示す強度の比と、の積が一定値に近づくように、前記送出される信号光に含まれる前記第1信号光と前記第2信号光との強度の比を制御することを特徴とする付記1に記載の光送受信装置。
前記制御部は、前記送出される信号光に含まれる前記第1信号光と前記第2信号光との強度の差と、前記取得部によって取得された情報が示す強度の差と、の和が一定値に近づくように、前記送出される信号光に含まれる前記第1信号光と前記第2信号光との強度の差を制御することを特徴とする付記1に記載の光送受信装置。
前記取得部は、前記受信された信号光に含まれる前記信号成分の強度に基づいて前記大小関係を示す情報を取得することを特徴とする付記1〜5のいずれか一つに記載の光送受信装置。
前記制御部は、前記送出される信号光の偏波を回転させることにより、前記送出される信号光に含まれる前記第1信号光と前記第2信号光との強度の大小関係を制御することを特徴とする付記1〜6のいずれか一つに記載の光送受信装置。
前記制御部は、前記取得部によって取得された情報が示す大小関係と、前記送信側取得部によって取得された情報が示す大小関係と、に基づいて、前記送出される信号光に含まれる前記第1信号光と前記第2信号光との強度の大小関係を制御することを特徴とする付記1〜8のいずれか一つに記載の光送受信装置。
前記光受信装置によって受信された信号光に含まれる前記第1信号光と前記第2信号光との強度の大小関係を示す情報を取得し、
前記光送信装置によって送信される信号光に含まれる前記第1信号光と前記第2信号光との強度の大小関係を、取得された前記情報が示す大小関係と逆になるように制御することを特徴とする光伝送方法。
前記偏波多重部から送出され、光伝送路を通過して光受信装置によって受信された信号光に含まれる前記第1信号光と前記第2信号光との強度の大小関係を示す情報を取得する取得部と、
前記偏波多重部から送出される信号光に含まれる前記第1信号光と前記第2信号光との強度の大小関係を、前記取得部によって取得された情報が示す大小関係と逆になるように制御する制御部と、
を備えることを特徴とする光送信装置。
110 光送信装置
111a 光源
111b,131,802x,802y,1402x,1402y,2101 分岐部
112x,112y データ部
113x,113y 駆動部
114x,114y 変調器
115x,115y 強度調整素子
116a 偏波調整部
116b カプラ
117 受信部
118 強度比制御部
120 光ネットワーク
130 光受信装置
132 受信処理部
133,2102 強度取得部
134 送信部
200 光ネットワークモデル
211 光増幅器
221,421,422 光減衰器
231 偏波回転素子
241,1920 PDL素子
311,312,321,322 光振幅
511,512,803x,803y,804x,804y,1403x,1403y,1404x,1404y 発振器
521,522 重畳部
610 信号光
611 振幅
710 偏波回転器
720 PBS
731,732 PD
741,742 TIA
751,752 同期検波回路
760 制御演算部
801x,801y,805x,805y,806x,806y,1401x,1401y,1405x,1405y,1406x,1406y コンデンサ
807x,807y,808x,808y,1407x,1407y,1408x,1408y 乗算部
809x,809y,810x,810y,1409x,1409y,1410x,1410y LPF
811x,811y,1411x,1411y,2211 演算部
1001,1002 光電界ベクトル
1310 偏光子
1910 偏波回転部
1911 λ/2板
1912 λ/4板
2221,2222 BPF
Claims (5)
- 所定の偏光方向の第1信号光と、前記所定の偏光方向と異なる偏光方向の第2信号光と、を偏波多重して送信する光送信装置と、
前記光送信装置から送信されて光伝送路を通過した信号光を受信する光受信装置と、
前記光受信装置によって受信された信号光に含まれる前記第1信号光と前記第2信号光との強度の大小関係を示す情報を取得する取得部と、
前記光送信装置から送出される信号光に含まれる前記第1信号光と前記第2信号光との強度の大小関係を、前記取得部によって取得された情報が示す大小関係と逆になるように制御する制御部と、
を含むことを特徴とする光送受信装置。 - 前記取得部によって取得される情報は、前記受信された信号光に含まれる前記第1信号光と前記第2信号光との強度の比を示す情報であり、
前記制御部は、前記送出される信号光に含まれる前記第1信号光と前記第2信号光との強度の比と、前記取得部によって取得された情報が示す強度の比と、の積が一定値に近づくように、前記送出される信号光に含まれる前記第1信号光と前記第2信号光との強度の比を制御することを特徴とする請求項1に記載の光送受信装置。 - 前記送出される信号光に含まれる前記第1信号光および前記第2信号光の少なくとも一方に、前記第1信号光および前記第2信号光と周波数が異なる信号成分を重畳する重畳部を含み、
前記取得部は、前記受信された信号光に含まれる前記信号成分の強度に基づいて前記大小関係を示す情報を取得することを特徴とする請求項1または2に記載の光送受信装置。 - 所定の偏光方向の第1信号光と、前記所定の偏光方向と異なる偏光方向の第2信号光と、を偏波多重して送信する光送信装置と、前記光送信装置から送信されて光伝送路を通過した信号光を受信する光受信装置と、を含む光送受信装置による光伝送方法において、
前記光受信装置によって受信された信号光に含まれる前記第1信号光と前記第2信号光との強度の大小関係を示す情報を取得し、
前記光送信装置によって送信される信号光に含まれる前記第1信号光と前記第2信号光との強度の大小関係を、取得された前記情報が示す大小関係と逆になるように制御することを特徴とする光伝送方法。 - 所定の偏光方向の第1信号光と、前記所定の偏光方向と異なる偏光方向の第2信号光と、を偏波多重して送出する偏波多重部と、
前記偏波多重部から送出され、光伝送路を通過して光受信装置によって受信された信号光に含まれる前記第1信号光と前記第2信号光との強度の大小関係を示す情報を取得する取得部と、
前記偏波多重部から送出される信号光に含まれる前記第1信号光と前記第2信号光との強度の大小関係を、前記取得部によって取得された情報が示す大小関係と逆になるように制御する制御部と、
を備えることを特徴とする光送信装置。
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