JP2015035719A - System and method for optical transmission - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical transmission system capable of compensating signal quality deterioration in optical transmission without excessively enlarging a transmission/reception device scale, by using optical compensation and digital signal processing together.SOLUTION: The optical transmission system includes an optical dispersion compensation function unit for performing optical dispersion compensation on a span-by-span basis. There is performed one or both of the compensation of phase rotation, using waveform information in the middle of propagation producing maximum peak power, and the compensation of phase rotation by mutual phase modulation based on adjacent channel intensity.

Description

本発明は、WDM(Wavelength Division Multiplex:波長分割多重通信)デジタルコヒーレント光伝送システムにおける信号品質劣化を補償する機能を有する光伝送システム及び光伝送方法に関する。   The present invention relates to an optical transmission system and an optical transmission method having a function of compensating for signal quality degradation in a WDM (Wavelength Division Multiplex) digital coherent optical transmission system.

近年、コヒーレント伝送方式にデジタル信号処理技術を適用したデジタルコヒーレントファイバ伝送システムの研究開発が進み、一部導入が始まっている。デジタルコヒーレント伝送においては、受信端において、波長分散をデジタル信号処理によって一括して補償できるため、従来の光伝送システムの中継装置毎に設置されていた分散補償ファイバが必須でなくなった(例えば特許文献1参照)。   In recent years, research and development of a digital coherent fiber transmission system in which a digital signal processing technique is applied to a coherent transmission method has progressed, and a part of the system has been introduced. In digital coherent transmission, chromatic dispersion can be compensated at once by digital signal processing at the receiving end, so that a dispersion compensating fiber installed for each repeater of a conventional optical transmission system is no longer indispensable (for example, Patent Documents). 1).

またデジタルコヒーレント伝送においても、自己位相変調(Self Phase Modulation:SPM)および相互位相変調(Cross Phase Modulation:XPM)等のファイバ非線形光学効果が伝送品質に及ぼす影響についても検討が進められている。これらは対象チャネルおよび他チャネルの光強度に応じて位相が変調される現象であり、波長分散のように光信号の強度波形を変化させ波形歪を引き起こす要素と共存する場合には、複雑な複合的効果をもたらす。これらをすべて効率よく補償するためには、非線形効果と線形効果を同時に補償する必要がある。これを近似的に行うために、デジタルコヒーレント伝送における受信端デジタル信号処理により、波長分散を少し補償したのち、非線形効果を少し補償する、という構成を複数回繰り返す補償方式が提案されている。例えば特許文献2ではSPM補償が可能であることが分かっている。   Also in digital coherent transmission, studies are also underway on the influence of fiber nonlinear optical effects such as self phase modulation (SPM) and cross phase modulation (XPM) on transmission quality. These are phenomena in which the phase is modulated according to the light intensity of the target channel and other channels, and when complex with elements that cause waveform distortion by changing the intensity waveform of the optical signal, such as chromatic dispersion, a complex composite Effect. In order to compensate all of these efficiently, it is necessary to compensate for the nonlinear effect and the linear effect simultaneously. In order to perform this approximately, a compensation method has been proposed in which a configuration in which the nonlinear effect is slightly compensated after compensating for the wavelength dispersion a little by the receiving end digital signal processing in the digital coherent transmission is repeated a plurality of times. For example, Patent Document 2 shows that SPM compensation is possible.

このような回路では、性能の観点からは光増幅中継スパン数と同等程度以上の繰り返し数とすることが望ましいことが報告されている。しかしながら、上記波形歪補償と位相回転補償を複数回受信機で行うことは受信回路規模が大きくなるという課題を生じる。デジタル信号処理による分散補償は、フーリエ変換により信号を周波数領域に変換し、分散補償用の伝達関数を乗算した後、逆フーリエ変換により時間領域に戻すという手順が必要となる。M(Mは自然数)スパンの伝送路の分散補償と非線形補償を行うためには、2M個以上のリアルタイム高速フーリエ変換・逆変換(FFT/IFFT)回路が必要になるため、回路が非現実的な規模になるという課題が生じる。中継装置で分散補償を行わないシステムにおける非線形光学効果を補償する方法の模式図を図58に示す。図58に示すように、Mスパンの伝送路の場合、Mステップの線形等化と非線形等化処理を行う必要がある。これは、M回のリアルタイム高速フーリエ変換・逆変換(FFT/IFFT)を行うことに相当する。また、非特許文献1では、非線形効果の発生を抑えるためには、中継装で分散補償を行わないシステムの方が有利であるという報告がある。   In such a circuit, it has been reported that it is desirable that the number of repetitions is equal to or greater than the number of optical amplification repeater spans from the viewpoint of performance. However, if the waveform distortion compensation and the phase rotation compensation are performed by the receiver a plurality of times, there arises a problem that the receiving circuit scale becomes large. Dispersion compensation by digital signal processing requires a procedure in which a signal is converted to the frequency domain by Fourier transform, multiplied by a transfer function for dispersion compensation, and then returned to the time domain by inverse Fourier transform. In order to perform dispersion compensation and non-linear compensation of a transmission line with M (M is a natural number) span, 2M or more real-time fast Fourier transform / inverse transform (FFT / IFFT) circuits are required, so the circuit is unrealistic. The problem of becoming a large scale arises. FIG. 58 shows a schematic diagram of a method for compensating for the nonlinear optical effect in a system in which dispersion compensation is not performed by the relay device. As shown in FIG. 58, in the case of an M span transmission line, it is necessary to perform linear equalization and nonlinear equalization processing of M steps. This corresponds to performing M times of real-time fast Fourier transform / inverse transform (FFT / IFFT). Further, Non-Patent Document 1 reports that a system that does not perform dispersion compensation with relays is more advantageous in order to suppress the occurrence of nonlinear effects.

XPMを受信端でデジタル信号処理により補償する方法も検討されているが、受信信号と無相関な隣接チャネルからの影響によるものであるため、測定対象チャネルのみを受信するだけではデジタル信号処理により完全に補償するのは困難である。隣接チャネルも同時に受信しデジタル信号処理により補償する方法が検討されているが、波形歪補償と位相回転補償の計算量がSPMのみを補償する場合に比べて増加するという報告があり、やはり受信回路規模を現実的な規模に収めることが困難である(例えば非特許文献2参照)。一方、スパン毎の光学的分散補償とチャネル間の時間差付与により、XPM発生を抑圧する方法が提案されている。(例えば特許文献3参照)   A method of compensating XPM by digital signal processing at the receiving end is also being studied, but because it is due to the influence of an uncorrelated adjacent channel with the received signal, it is completely possible to receive only the measurement target channel by digital signal processing. It is difficult to compensate. Although a method of simultaneously receiving adjacent channels and compensating them by digital signal processing has been studied, there is a report that the amount of calculation of waveform distortion compensation and phase rotation compensation increases compared to the case where only SPM is compensated. It is difficult to keep the scale within a realistic scale (see Non-Patent Document 2, for example). On the other hand, a method of suppressing XPM generation by optical dispersion compensation for each span and provision of a time difference between channels has been proposed. (For example, see Patent Document 3)

特許第4872003号公報Japanese Patent No. 4872003 特許第4759625号公報Japanese Patent No. 4759625 特許第4879155号公報Japanese Patent No. 4879155

Journal of Lightwave Technology vol.26, no.20, 2008, pp.3416-3425, E.Ip et al., "Compensation of dispersion and nonlinear impairments using digital backpropagation"Journal of Lightwave Technology vol.26, no.20, 2008, pp.3416-3425, E.Ip et al., "Compensation of dispersion and nonlinear impairments using digital backpropagation" Optics Express vol.19, no.2, 2011, pp.570-583, E.Mateo et al., "Improved digital backward propagation for the compensation of inter-channel nonlinear effects in polarization-multiplexed WDM systems"Optics Express vol.19, no.2, 2011, pp.570-583, E.Mateo et al., "Improved digital backward propagation for the compensation of inter-channel nonlinear effects in polarization-multiplexed WDM systems"

上記のようにデジタル信号処理のみで、波長分散と全ての非線形光学効果補償をすると装置規模が大きくなるという問題が生じる。また、WDM伝送で、XPMがある場合には、SPMによる位相回転と隣接チャネルからのXPMによる位相回転の寄与を切り分けることが困難であり、XPMを受信信号のデジタル信号処理のみで完全に補償するのは困難であるという問題がある。   As described above, if only chromatic dispersion and compensation for all nonlinear optical effects are performed with only digital signal processing, there arises a problem that the apparatus scale becomes large. In addition, when there is XPM in WDM transmission, it is difficult to separate the contribution of phase rotation due to SPM and phase rotation due to XPM from adjacent channels, and XPM is completely compensated only by digital signal processing of the received signal. There is a problem that it is difficult.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、光学的補償とデジタル信号処理を併用することにより、送受信装置規模を過大に大きくすることなく、光伝送における信号品質劣化を補償することができる光伝送システム及び光伝送方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and by combining optical compensation and digital signal processing, it is possible to compensate for signal quality degradation in optical transmission without excessively increasing the size of a transmission / reception device. An object of the present invention is to provide an optical transmission system and an optical transmission method capable of performing the above.

本発明は、光学的分散補償をスパン毎に行う光学的分散補償機能部を備え、ピークパワーが最大となる伝搬途中の波形情報を用いて位相回転を補償すること、または隣接チャネル強度に基づく相互位相変調による位相回転を補償することのうち、いずれか一方または両方を行うことを特徴とする。   The present invention includes an optical dispersion compensation function unit that performs optical dispersion compensation for each span, and compensates for phase rotation using waveform information during propagation in which peak power is maximized, or based on adjacent channel strength. One or both of compensation for phase rotation due to phase modulation is performed.

本発明は、光伝送信号のスパン毎の損失を補償する光増幅器と、スパン毎の分散を補償する分散補償機能部とを備える複数の光ノードと、複数の光送信機と、複数の光受信機とからなるデジタルコヒーレント光伝送システムであって、前記光送信機と、前記光受信機は、時刻同期した複数波長チャネルの信号を同時に処理することにより、伝送路における非線形光学効果を補償することを特徴とする。   The present invention relates to a plurality of optical nodes, a plurality of optical transmitters, and a plurality of optical receivers each including an optical amplifier that compensates for a loss of each span of an optical transmission signal, and a dispersion compensation function unit that compensates dispersion for each span. A digital coherent optical transmission system comprising: an optical transmitter, wherein the optical transmitter and the optical receiver simultaneously process time-synchronized signals of a plurality of wavelength channels to compensate for a nonlinear optical effect in a transmission path It is characterized by.

本発明は、前記光ノードは、波長チャネル間の時間差を付与する機能部、偏波間の時間差を付与する機能部、波長チャネル間と偏波間の両方に時間差を付与する機能部のうち、少なくとも1つを備えることを特徴とする。   According to the present invention, the optical node includes at least one of a functional unit that gives a time difference between wavelength channels, a functional unit that gives a time difference between polarized waves, and a functional unit that gives a time difference between both wavelength channels and between polarized waves. It is characterized by providing one.

本発明は、スキューを調整するスキュー調整部と、位相を回転する位相回転部とを備え、前記非線形光学効果の補償は、スキュー調整と位相回転によって行うことを特徴とする。   The present invention includes a skew adjustment unit that adjusts a skew and a phase rotation unit that rotates a phase, and the compensation of the nonlinear optical effect is performed by skew adjustment and phase rotation.

本発明は、前記位相回転部の前後に波長分散を調整する波長分散調整部をさらに備えることを特徴とする。   The present invention further includes a chromatic dispersion adjusting unit that adjusts chromatic dispersion before and after the phase rotating unit.

本発明は、前記非線形光学効果の補償は、1回の位相回転により行うことを特徴とする。   The present invention is characterized in that the nonlinear optical effect is compensated by one phase rotation.

本発明は、波長分散を補償する前置補償機能部と、光学的分散補償を行う光学的分散補償機能部とのうち、いずれか一方または両方を備える光伝送システムが行う光伝送方法であって、前記波長分散によりピークパワーが最大となる伝搬途中の波形情報を用いて位相回転を補償すること、または隣接チャネル強度に基づく相互位相変調による位相回転を補償することのうち、いずれか一方または両方を行うことを特徴とする。   The present invention relates to an optical transmission method performed by an optical transmission system including one or both of a pre-compensation function unit that compensates chromatic dispersion and an optical dispersion compensation function unit that performs optical dispersion compensation. One or both of compensating phase rotation using waveform information during propagation in which peak power is maximized due to the chromatic dispersion, or compensating phase rotation due to cross-phase modulation based on adjacent channel strength It is characterized by performing.

本発明は、光伝送信号のスパン毎の損失を補償する光増幅器と、スパン毎の分散を補償する分散補償機能部とを備える複数の光ノードと、複数の光送信機と、複数の光受信機とからなるデジタルコヒーレント光伝送システムが行う光伝送方法であって、前記光送信機と、前記光受信機とが、時刻同期した複数波長チャネルの信号を同時に処理することにより、伝送路における非線形光学効果を補償することを特徴とする。   The present invention relates to a plurality of optical nodes, a plurality of optical transmitters, and a plurality of optical receivers each including an optical amplifier that compensates for a loss of each span of an optical transmission signal, and a dispersion compensation function unit that compensates dispersion for each span. A digital coherent optical transmission system comprising: an optical transmitter, wherein the optical transmitter and the optical receiver simultaneously process time-synchronized signals of a plurality of wavelength channels, thereby causing nonlinearity in a transmission path It is characterized by compensating for optical effects.

本発明によれば、デジタル信号処理のみによる非線形光学効果補償の場合よりも、光学的補償を併用することにより、単純な構成によるSPMおよびXPM補償で信号品質を改善することが可能となり、かつ装置規模も小さくすることができるという効果が得られる。   According to the present invention, it is possible to improve the signal quality by SPM and XPM compensation with a simple configuration by using optical compensation together with the nonlinear optical effect compensation only by digital signal processing, and the apparatus. The effect that the scale can be reduced is obtained.

本発明の第1実施形態による光伝送システムの構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration of an optical transmission system according to a first embodiment of the present invention. 図1に示す光伝送システムの動作を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows operation | movement of the optical transmission system shown in FIG. 図1に示す光受信機61の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the optical receiver 61 shown in FIG. 図3に示す非線形等化部614の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the nonlinear equalization part 614 shown in FIG. 図3に示す非線形等化部614の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the nonlinear equalization part 614 shown in FIG. 非線形等化部の変形構成の意図を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the intention of the deformation | transformation structure of a nonlinear equalization part. 非線形等化部の変形構成の意図を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the intention of the deformation | transformation structure of a nonlinear equalization part. 実験系の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of an experimental system. 非線形効果補償の計算手順を示す図である。It is a figure which shows the calculation procedure of nonlinear effect compensation. 図8に示す実験系によって得られた本実施形態の効果を示す実験結果を示す図である。It is a figure which shows the experimental result which shows the effect of this embodiment obtained by the experimental system shown in FIG. 本発明の第2実施形態による光伝送システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the optical transmission system by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態による光伝送システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the optical transmission system by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態による光伝送システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the optical transmission system by 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態による光伝送システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the optical transmission system by 4th Embodiment of this invention. 図14に示す光伝送システムの動作を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows operation | movement of the optical transmission system shown in FIG. 本発明の第5実施形態による光伝送システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the optical transmission system by 5th Embodiment of this invention. 図16に示す光伝送システムの動作を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows operation | movement of the optical transmission system shown in FIG. 本発明の第6実施形態による光伝送システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the optical transmission system by 6th Embodiment of this invention. 図17に示す光伝送システムの動作を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows operation | movement of the optical transmission system shown in FIG. 光ノード4の構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing a configuration of an optical node 4. FIG. 光ノード4の構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing a configuration of an optical node 4. FIG. 光ノード4の構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing a configuration of an optical node 4. FIG. 光ノード4の構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing a configuration of an optical node 4. FIG. 光ノード4の構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing a configuration of an optical node 4. FIG. 光ノード4の構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing a configuration of an optical node 4. FIG. 光ノード4の構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing a configuration of an optical node 4. FIG. 光ノード4の構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing a configuration of an optical node 4. FIG. 光ノード4の構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing a configuration of an optical node 4. FIG. 光ノード4の構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing a configuration of an optical node 4. FIG. 光ノード4の構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing a configuration of an optical node 4. FIG. 光ノード4の構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing a configuration of an optical node 4. FIG. 光ノード4の構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing a configuration of an optical node 4. FIG. 光ノード4の構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing a configuration of an optical node 4. FIG. 光ノード4の構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing a configuration of an optical node 4. FIG. 光ノード4の構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing a configuration of an optical node 4. FIG. 光ノード4の構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing a configuration of an optical node 4. FIG. 光ノード4の構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing a configuration of an optical node 4. FIG. 光ノード4の構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing a configuration of an optical node 4. FIG. 光ノード4の構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing a configuration of an optical node 4. FIG. 光ノード4の構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing a configuration of an optical node 4. FIG. 光ノード4の構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing a configuration of an optical node 4. FIG. 光ノード4の構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing a configuration of an optical node 4. FIG. 光ノード4の構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing a configuration of an optical node 4. FIG. 光ノード4の構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing a configuration of an optical node 4. FIG. 光ノード4の構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing a configuration of an optical node 4. FIG. 偏波間遅延付与機能部43の構成を示す図である。4 is a diagram illustrating a configuration of an inter-polarization delay providing function unit 43. FIG. 偏波間遅延付与機能部43の構成を示す図である。4 is a diagram illustrating a configuration of an inter-polarization delay providing function unit 43. FIG. 偏波間遅延付与機能部43の構成を示す図である。4 is a diagram illustrating a configuration of an inter-polarization delay providing function unit 43. FIG. 波長間遅延付与機能部44の構成を示す図である。3 is a diagram illustrating a configuration of an inter-wavelength delay providing function unit 44. FIG. 波長間遅延付与機能部44の構成を示す図である。3 is a diagram illustrating a configuration of an inter-wavelength delay providing function unit 44. FIG. 波長間遅延付与機能部44の構成を示す図である。3 is a diagram illustrating a configuration of an inter-wavelength delay providing function unit 44. FIG. 偏波間遅延付与+波長間遅延付与機能部45の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the delay provision + polarization delay provision function part 45 between polarization waves. 偏波間遅延付与+波長間遅延付与機能部45の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the delay provision + polarization delay provision function part 45 between polarization waves. 偏波間遅延付与+波長間遅延付与機能部45の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the delay provision + polarization delay provision function part 45 between polarization waves. 偏波間遅延付与+波長間遅延付与機能部45の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the delay provision + polarization delay provision function part 45 between polarization waves. 偏波間遅延付与+波長間遅延付与機能部45の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the delay provision + polarization delay provision function part 45 between polarization waves. 偏波間遅延付与+波長間遅延付与機能部45の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the delay provision + polarization delay provision function part 45 between polarization waves. 中継装置で分散補償を行わないシステムにおける非線形光学効果を補償する方法を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the method of compensating the nonlinear optical effect in the system which does not perform dispersion compensation with a relay apparatus.

<第1実施形態>
以下、図面を参照して、本発明の第1実施形態による光伝送システムを説明する。図1は同実施形態の構成を示すブロック図である。この図において、符号11は、波長1を使用する光送信機である。符号12は、波長2を使用する光送信機である。符号13は、波長N(Nは自然数)を使用する光送信機である。符号2は、光送信機11、12、13が出力する光信号を合波する合波部である。符号3は、光ファイバである。符号4は、光ファイバ3を介して伝送される光信号を中継するために光学分散補償機能を有する光ノードである。符号5は、光信号を分波する分波部である。
<First Embodiment>
Hereinafter, an optical transmission system according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the embodiment. In this figure, reference numeral 11 denotes an optical transmitter that uses the wavelength 1. Reference numeral 12 denotes an optical transmitter that uses the wavelength 2. Reference numeral 13 denotes an optical transmitter that uses a wavelength N (N is a natural number). Reference numeral 2 denotes a multiplexing unit that multiplexes optical signals output from the optical transmitters 11, 12, and 13. Reference numeral 3 denotes an optical fiber. Reference numeral 4 denotes an optical node having an optical dispersion compensation function for relaying an optical signal transmitted through the optical fiber 3. Reference numeral 5 denotes a demultiplexing unit that demultiplexes the optical signal.

符号61、62、63は、複数の波長チャネルを同時処理して非線形劣化を補償する非線形劣化補償機能を有する光受信機である。図1に示す光伝送システムは、複数の送受信機と複数の中継器(光ノード)からなるデジタルコヒーレントWDM伝送システムである。複数の送受信機は、デジタル信号処理により非線形光学効果(SPMおよびXPM)を補償する機能を有し、中継器(光ノード)においてはスパン毎に分散補償することで、信号歪を光学的に補償し、光パワーの強いファイバ入力端における波形がどのスパンにおいても一定にできる。従って、例えばMスパン分の非線形光学補償を、1スパン分の位相回転をM倍した位相回転を1回行うことで実現できる。「同時処理」とは、複数の光送信機同士又は複数の光受信機同士の少なくともいずれか一方が、複数波長チャネル(自波長チャネルおよび他波長チャネルを含む)の光パワーを、同時に処理することである。   Reference numerals 61, 62, and 63 denote optical receivers having a non-linear degradation compensation function that simultaneously processes a plurality of wavelength channels to compensate for non-linear degradation. The optical transmission system shown in FIG. 1 is a digital coherent WDM transmission system including a plurality of transceivers and a plurality of repeaters (optical nodes). Multiple transceivers have a function to compensate for nonlinear optical effects (SPM and XPM) by digital signal processing, and optical compensation for signal distortion is achieved by dispersion compensation in each repeater (optical node). However, the waveform at the fiber input end where the optical power is strong can be made constant in any span. Therefore, for example, nonlinear optical compensation for M spans can be realized by performing phase rotation once, which is M times the phase rotation for one span. “Simultaneous processing” means that at least one of a plurality of optical transmitters or a plurality of optical receivers simultaneously processes the optical power of a plurality of wavelength channels (including self-wavelength channels and other wavelength channels). It is.

図2は、図1に示す光伝送システムの動作を示す説明図である。図2において、光強度と分散の変化のグラフ、及び伝送距離を経ることによる波形の進展を2波長を例に模式的に表している。スパン毎に分散補償されるため、ファイバ入力波形はスパン毎に一定となり、その結果光受信機において1回の位相回転で非線形補償を実現することができる。   FIG. 2 is an explanatory diagram showing the operation of the optical transmission system shown in FIG. In FIG. 2, a graph of changes in light intensity and dispersion, and the progress of the waveform over the transmission distance are schematically shown by taking two wavelengths as an example. Since dispersion compensation is performed for each span, the fiber input waveform is constant for each span. As a result, nonlinear compensation can be realized with one phase rotation in the optical receiver.

次に、図3を参照して、図1に示す光受信機61の構成を説明する。図3は、図1に示す光受信機61の構成を示すブロック図である。光受信機61、62、63の構成は、同じ構成であるため、ここでは、光受信機61を例にして説明する。図3に示す構成は、1回の位相回転で非線形補償を実現する光受信機61の構成である。光受信機61は、光信号を電気信号に変換するO/E変換部611、アナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換部612、A/D変換の標本化時刻を合わせるトリガ信号生成部613、非線形等化部614及び復調部615から構成される。受信WDM光信号(波長1、波長2、・・・、波長Nを含む)は、O/E変換部611およびA/D変換部612を通過しそれぞれ電気デジタル信号に変換され、非線形等化部614において1回の位相回転が施され非線形効果が補償され、復調部615において信号データ識別が行われる。   Next, the configuration of the optical receiver 61 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the optical receiver 61 shown in FIG. Since the optical receivers 61, 62, and 63 have the same configuration, the optical receiver 61 will be described as an example here. The configuration shown in FIG. 3 is a configuration of the optical receiver 61 that realizes nonlinear compensation by one phase rotation. The optical receiver 61 includes an O / E converter 611 that converts an optical signal into an electrical signal, an A / D converter 612 that converts an analog signal into a digital signal, and a trigger signal generator that matches the sampling time of A / D conversion. 613, a non-linear equalization unit 614 and a demodulation unit 615. The received WDM optical signal (including wavelength 1, wavelength 2,..., Wavelength N) passes through the O / E conversion unit 611 and the A / D conversion unit 612 and is converted into an electric digital signal, respectively, and a nonlinear equalization unit In 614, one phase rotation is performed to compensate for the nonlinear effect, and signal data identification is performed in the demodulator 615.

次に、図4を参照して、図3に示す非線形等化部614の構成を説明する。図4は、図3に示す非線形等化部614の構成を示す図である。非線形等化部614は、スキュー調整部6141および位相回転部6142から構成される。スキュー調整部6141は、図3におけるA/D変換部612内部の変換遅延を補償するためのものである。図3に示すA/D変換部612では、各WDM光信号に対しA/D変換を開始する時刻を合わせるため、共通のトリガ信号を基準にしている。一方でA/D変換部612内部で変換に要する時間は、使用するA/D変換器の製造個体差のため異なり、変換された各WDMデジタル信号間で時間差が生じる。例えば数百ピコ秒程度の時間差が生じることがある。スキュー調整部6141はこれらの時間差を解消するためのものである。   Next, the configuration of the nonlinear equalizer 614 shown in FIG. 3 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the nonlinear equalization unit 614 shown in FIG. The nonlinear equalization unit 614 includes a skew adjustment unit 6141 and a phase rotation unit 6142. The skew adjustment unit 6141 is for compensating for the conversion delay inside the A / D conversion unit 612 in FIG. The A / D conversion unit 612 shown in FIG. 3 uses a common trigger signal as a reference in order to match the time at which A / D conversion is started for each WDM optical signal. On the other hand, the time required for conversion in the A / D conversion unit 612 differs due to individual manufacturing differences of the A / D converters used, and a time difference occurs between each converted WDM digital signal. For example, a time difference of about several hundred picoseconds may occur. The skew adjustment unit 6141 is for eliminating these time differences.

非線形効果のXPMは、光ファイバ中の光信号のうち、時刻が揃った各波長の光信号パワーが互いに影響を与える。従って異なる時刻の光信号を受信すると、異なる時刻の光信号パワーを用いて計算することになり、XPM補償効果が低減する可能性がある。XPM補償効果を高めるためには時刻を揃える必要があり、スキュー調整部6141によってこれを施す。従来の方法(例えば参考文献:Photonics Journal vol.2, no.5, 2010, pp.816-832, "Nonlinear impairment compensation for polarization-division multiplexed WDM transmission using digital backward propagation")では、1つの受信機で受信した信号の周波数成分をフィルタを用いて分割し、それぞれを別の波長チャネルとみなして処理を施していた。そのためスキュー調整は不要であった。   In the XPM of the nonlinear effect, the optical signal powers of the respective wavelengths having the same time among the optical signals in the optical fiber influence each other. Therefore, when optical signals at different times are received, calculation is performed using optical signal powers at different times, which may reduce the XPM compensation effect. In order to enhance the XPM compensation effect, it is necessary to align the time, and this is performed by the skew adjustment unit 6141. Conventional methods (eg, Reference: Photonics Journal vol.2, no.5, 2010, pp.816-832, "Nonlinear impairment compensation for polarization-division multiplexed WDM transmission using digital backward propagation") The frequency component of the received signal is divided using a filter, and each signal is processed as a separate wavelength channel. Therefore, skew adjustment is not necessary.

しかし、参考文献の例では、受信できる波長帯域は光受信機の帯域で制限され、50GHz間隔の波長分割多重伝送における1波長チャネル相当分の帯域しかなく、複数波長チャネルを扱うことができない。従って、複数波長チャネルを扱うためには、本実施形態のように、複数の光受信機を用いて時刻同期した処理を施す必要がある。「同期」とは、サンプリング周波数が同じであり、波長チャネル間のデータにスキュー(時間差)がある場合は、信号処理でスキューを無くすように、複数の光送信機同士又は複数の光受信機同士の少なくともいずれか一方が「時刻同期」することである。   However, in the example of the reference document, the receivable wavelength band is limited by the band of the optical receiver, and there is only a band corresponding to one wavelength channel in wavelength division multiplex transmission at intervals of 50 GHz, and a plurality of wavelength channels cannot be handled. Therefore, in order to handle a plurality of wavelength channels, it is necessary to perform time-synchronized processing using a plurality of optical receivers as in this embodiment. “Synchronous” means that when the sampling frequency is the same and there is a skew (time difference) in the data between wavelength channels, multiple optical transmitters or multiple optical receivers are used to eliminate the skew in signal processing. At least one of these is “time synchronization”.

なお、スキュー調整部6141の代わりに、図3におけるA/D変換の標本化時刻を合わせるトリガ信号を入力する時間を調整しても同様の効果がある。位相回転部6142は、複数波長の信号を処理し非線形効果を補償する。この処理は後述する。このように、各波長のデジタル信号は、スキュー調整部6141、位相回転部6142を通り、非線形効果が補償された信号となる。   It is to be noted that the same effect can be obtained by adjusting the time for inputting the trigger signal for matching the sampling time of the A / D conversion in FIG. 3 instead of the skew adjustment unit 6141. The phase rotation unit 6142 processes signals of a plurality of wavelengths and compensates for nonlinear effects. This process will be described later. As described above, the digital signal of each wavelength passes through the skew adjustment unit 6141 and the phase rotation unit 6142, and becomes a signal in which the nonlinear effect is compensated.

次に、図5に図3に示す非線形等化部614の変形例を説明する。図5は、図3に示す非線形等化部614の変形例を示す図である。図5に示す構成では、スキュー調整部6141と位相回転部6142の後にそれぞれ波長分散調整部6143を追加している。本変形構成を用いる意図を図6、図7を参照して説明する。分散係数が比較的大きいファイバ(例えばシングルモードファイバ)の場合、波長分散により伝搬途中の波形歪が大きくなりビットの境界のピークパワーが、ファイバ入射端時のパワーより大きくなる場合がある。SPMおよびXPMは、伝送信号のピークパワーに比例するので、SPM・XPM補償は、ファイバ入射端の波形情報を用いるのではなく、ピークパワーが最大となる伝搬途中の波形情報を用いるほうが、より補償効果が得られることになる。   Next, a modification of the nonlinear equalization unit 614 shown in FIG. 3 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram showing a modification of the nonlinear equalization unit 614 shown in FIG. In the configuration shown in FIG. 5, a chromatic dispersion adjustment unit 6143 is added after the skew adjustment unit 6141 and the phase rotation unit 6142, respectively. The intention to use this modified configuration will be described with reference to FIGS. In the case of a fiber having a relatively large dispersion coefficient (for example, a single mode fiber), waveform distortion during propagation increases due to chromatic dispersion, and the peak power at the bit boundary may be larger than the power at the fiber incident end. Since SPM and XPM are proportional to the peak power of the transmission signal, SPM / XPM compensation does not use the waveform information at the fiber incident end, but compensates more by using the waveform information during propagation at which the peak power is maximum. An effect will be obtained.

図7は、図6に基づく非線形等化処理の動作フローを示す図である。まず、伝搬途中のピークパワーが最大となる波形になるように分散補償(波長分散調整)を行う(ステップS1)。そして、ピークパワー最大時の情報を利用して1回の位相回転を行う(ステップS2)。ただし、信号パワーは、ファイバ入射端のパワーではなくて、ステップS1で得られた波形のピークパワーを用いる。続いて、波長分散調整を行って、ステップS1の分散補償をキャンセルする(ステップS3)。   FIG. 7 is a diagram showing an operation flow of the nonlinear equalization processing based on FIG. First, dispersion compensation (chromatic dispersion adjustment) is performed so that the peak power during propagation becomes a maximum waveform (step S1). Then, one phase rotation is performed using the information at the time of maximum peak power (step S2). However, the signal power is not the power at the fiber incident end, but the peak power of the waveform obtained in step S1. Subsequently, chromatic dispersion adjustment is performed to cancel the dispersion compensation in step S1 (step S3).

分散補償を行うため、デジタル信号処理の負荷が大きくなるが、システム全体が分散補償されているため、スパン数分の分散補償を行う必要はなく、位相回転の前後に1回ずつ分散補償をすればよいだけであるので、デジタル信号処理回路規模は、あまり大きくならない。以上のようにファイバの分散係数が大きい場合には、伝搬途中のピークパワーに基づくSPM・XPM補償を行うことにより、より補償効果を向上させることが可能となる。調整する波長分散量の最適値は、システムの最小・最大積算分散量の間で、例えば局所探索法を用いて予め何度か測定を繰り返すことで見積もることができる。   Because dispersion compensation is performed, the load of digital signal processing increases. However, since the entire system is dispersion-compensated, there is no need to perform dispersion compensation for the number of spans, and dispersion compensation should be performed once before and after phase rotation. Therefore, the digital signal processing circuit scale is not so large. As described above, when the dispersion coefficient of the fiber is large, it is possible to further improve the compensation effect by performing SPM / XPM compensation based on the peak power during propagation. The optimum value of the chromatic dispersion amount to be adjusted can be estimated by repeating measurement several times in advance using, for example, a local search method between the minimum and maximum integrated dispersion amounts of the system.

第1実施形態の効果を確認する実験結果について説明する。図8は実験系の構成を示す図である。188.5THz、188.55THzのレーザ光源(Laser Diode:LD)を、それぞれ光変調器(I/Q Modulator:IQ Mod.)を通すことで、50GHz間隔の2チャネル32Gbaud(11ビット疑似ランダムパターン(PN11))の偏波多重(Polarization division multiplexing:PDM)QPSK信号で変調する。減衰器(Attenuator:Att.)を通した後、これらを50/100GHzのインターリーブフィルタ(ILF)により合波する。エルビウム添加ファイバ増幅器(Erbium doped fiber amplifier:EDFA)で増幅し、音響光学変調器(Acoust-optic modulator:AOM)をスイッチとして周回伝送系に挿入して伝送する。   An experimental result for confirming the effect of the first embodiment will be described. FIG. 8 is a diagram showing the configuration of the experimental system. By passing a laser light source (Laser Diode: LD) of 188.5 THz and 188.55 THz through an optical modulator (I / Q Modulator: IQ Mod.), Respectively, two channels 32 Gbaud (11-bit pseudorandom pattern (11-bit pseudo random pattern ( PN11)) is modulated by a polarization division multiplexing (PDM) QPSK signal. After passing through an attenuator (Attenuator: Att.), They are combined by a 50/100 GHz interleave filter (ILF). Amplification is performed by an erbium doped fiber amplifier (EDFA), and an acousto-optic modulator (AOM) is inserted into a circular transmission system as a switch for transmission.

信号光源および局発光(LD)は、線幅<100kHz以下の外部共振器型のレーザである。偏波多重部(PDM)では、カプラで信号を2分岐した後、一方のみ320シンボル分の遅延を加えて、偏波ビームカプラで合波することにより偏波多重信号が得られる。伝送路は、分散シフトファイバ(Dispersion shifted fiber:DSF)20kmと光ノード部から成る。実験に用いたDSFの零分散波長は、1573nmであった。光ノード部は、伝送路の損失を補償する光アンプとマルチチャネル可変光学分散補償器(Tunable optical dispersion compensator:TODC)を集積化したLiquid crystal on silicon(LCOS)技術を用いた波長選択スイッチ(Wavelength selective switch:WSS,Finisar社WaveShaper利用)からなる。   The signal light source and local light (LD) are external resonator type lasers having a line width <100 kHz or less. In the polarization multiplexing unit (PDM), after the signal is branched into two by the coupler, a delay of 320 symbols is added to only one of them, and the polarization multiplexed signal is multiplexed by the polarization beam coupler to obtain a polarization multiplexed signal. The transmission line is composed of a dispersion shifted fiber (DSF) 20 km and an optical node unit. The zero dispersion wavelength of the DSF used in the experiment was 1573 nm. The optical node unit includes a wavelength selective switch (Wavelength) using a liquid crystal on silicon (LCOS) technology in which an optical amplifier that compensates for a loss in a transmission path and a multi-channel variable optical dispersion compensator (TODC) are integrated. selective switch: WSS, using Finical Corporation WaveShaper).

DSFでの波長分散は光ノード部で完全に補償される。またWSS部分で利得等化も行う。16周回後の受信信号の光SN(Optical signal-to-noise ratio:OSNR)が18dB一定になるように、ASEノイズ付加部を調整した。周波数188.5THz、188.55THzの各信号は、光フロントエンドで電気信号に変換され、サンプリングオシロスコープで同期受信し、オフラインで非線形効果補償を行った後、信号処理で復調される。本実験では、1シンボル時間の10分の1程度の時間差以内で同期受信することで、後述の非線形補償効果がより明確に得られた。   The chromatic dispersion in the DSF is completely compensated at the optical node unit. Gain equalization is also performed in the WSS portion. The ASE noise adding unit was adjusted so that the optical SN (Optical signal-to-noise ratio: OSNR) of the received signal after 16 rounds was constant at 18 dB. Each signal having a frequency of 188.5 THz and 188.55 THz is converted into an electrical signal by an optical front end, synchronously received by a sampling oscilloscope, subjected to nonlinear effect compensation offline, and then demodulated by signal processing. In this experiment, the nonlinear compensation effect described later was obtained more clearly by performing synchronous reception within a time difference of about 1/10 of one symbol time.

図9は、非線形効果補償の計算手順を示す図である。波長188.5THz(Ch.1)、188.55THz(Ch.2)の各信号に対し、偏波毎に遅延時間τ1x、τ1y、τ2x、τ2yに相当するスキュー調整を行い、D1ch1およびD1ch2で表される波長分散量を調整する(Fはフーリエ変換、F−1は逆フーリエ変換を表す)。次に、以下の(1)式で表される位相回転を、各偏波成分に対して複素指数関数で1回施す。
Δθ=(αSPMch1+αXPMch2)γeffM ・・・(1)
ただし、αSPM,αXPMはそれぞれSPM補償係数、XPM補償係数であり、Pch1,Pch2はCh.1およびCh.2の各偏波成分の絶対値2乗を計算することで得られるファイバ入力パワーであり、γ,Leff,Mはそれぞれ非線形係数、有効長、スパン数である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a calculation procedure for nonlinear effect compensation. For each signal having a wavelength of 188.5 THz (Ch.1) and 188.55 THz (Ch.2), skew adjustment corresponding to delay times τ 1x , τ 1y , τ 2x , and τ 2y is performed for each polarization, and D1 The amount of chromatic dispersion represented by ch1 and D1 ch2 is adjusted (F represents Fourier transform and F- 1 represents inverse Fourier transform). Next, phase rotation represented by the following equation (1) is performed once for each polarization component with a complex exponential function.
Δθ = (α SPM P ch1 + α XPM P ch2 ) γ m L eff M (1)
However, α SPM and α XPM are an SPM compensation coefficient and an XPM compensation coefficient, respectively, and P ch1 and P ch2 are Ch. 1 and Ch. 2 is the fiber input power obtained by calculating the square of the absolute value of each polarization component, and γ m , L eff , and M are the nonlinear coefficient, effective length, and number of spans, respectively.

その後D1−1 ch1を施すことで元の波長分散量に戻し、復調処理する。本実験の測定対象波長が188.5THz(Ch.1)であるため、この波長のみ復調しているが、もう一方の波長についても同様の処理で復調することができる。遅延時間τ1x、τ1y、τ2x、τ2yの具体的な値は、複数の受信機間の処理時間の違いを既知の情報パターンの信号を受信するなどの手段で予め測定し、それを補償するように設定する。復調処理では、デジタルコヒーレントシステムで通常用いられる偏波分離、周波数オフセット補償、位相推定、硬判定処理を行い信号データが識別される。図9に示す例では2チャネルの例のみ示しているが、チャネル数が増加した場合は(1)式の第2項がチャネル数分に増やすことで計算できる。 Thereafter, D1 −1 ch1 is applied to return to the original chromatic dispersion amount, and demodulation processing is performed. Since the measurement target wavelength in this experiment is 188.5 THz (Ch. 1), only this wavelength is demodulated, but the other wavelength can also be demodulated by the same processing. The specific values of the delay times τ 1x , τ 1y , τ 2x , τ 2y are obtained by measuring the difference in processing time between a plurality of receivers in advance by means such as receiving a signal of a known information pattern, Set to compensate. In the demodulation processing, signal data is identified by performing polarization separation, frequency offset compensation, phase estimation, and hard decision processing normally used in a digital coherent system. In the example shown in FIG. 9, only the example of two channels is shown, but when the number of channels increases, the calculation can be performed by increasing the second term of the equation (1) to the number of channels.

図10は、図8に示す実験系によって得られた本実施形態の効果を示す実験結果である。図10(a)は、ファイバ入力パワーを変化させて、非線形効果による受信信号品質(Q値)を示している。非線形効果を補償しない場合(凡例● No comp.)と、SPM補償する場合(凡例□ SPM comp.)、XPM補償する場合(凡例◇ XPM comp.)、SPM及びXPMの両方を補償する場合(凡例△ SPM+XPM)を併せて示している。ファイバ入力パワーが高くなると受信信号品質が低くなり、非線形効果を補償するほど受信信号品質が高くなる様子が分かる。図10(b)は、非線形効果補償によって得られた同図(a)における受信信号品質の改善量を示している。ファイバ入力パワーが1dBm/chの場合、SPMとXPMの両方を補償した場合、受信信号品質はQ値で約2.4dB程度改善している。また図10(b)には受信信号の位相配置コンスタレーションも併せて示しており、非線形効果の補償により位相分布が収束しており、受信信号品質が改善している様子が分かる。   FIG. 10 shows experimental results showing the effects of the present embodiment obtained by the experimental system shown in FIG. FIG. 10A shows the received signal quality (Q value) due to the nonlinear effect by changing the fiber input power. Non-linear effects are not compensated (Legend ● No comp.), SPM compensation (Legend □ SPM comp.), XPM compensation (Legend ◇ XPM comp.), Both SPM and XPM are compensated (Legend) ΔSPM + XPM) is also shown. It can be seen that the received signal quality decreases as the fiber input power increases, and the received signal quality increases as the nonlinear effect is compensated. FIG. 10B shows an improvement in received signal quality in FIG. 10A obtained by nonlinear effect compensation. When the fiber input power is 1 dBm / ch, when both SPM and XPM are compensated, the received signal quality is improved by about 2.4 dB in terms of Q value. FIG. 10B also shows the phase arrangement constellation of the received signal, and it can be seen that the phase distribution is converged by compensation of the nonlinear effect, and the received signal quality is improved.

よって、本実施形態の光学的分散補償と、デジタル信号処理によるSPMおよびXPM補償を組み合わせることで、非線形光学効果を補償できることが分かる。更に、SPMおよびXPMの補償は、単純な位相回転を1回施すのみで良いので、受信端での信号処理が軽減されて、受信回路規模を抑えることができることになる。例えば非特許文献1から換算すると従来の手法における計算回数はおよそ160回であるのに対し、本実施形態ではそれを1回に低減できる。   Therefore, it can be seen that the nonlinear optical effect can be compensated by combining the optical dispersion compensation of the present embodiment with the SPM and XPM compensation by digital signal processing. Further, since compensation for SPM and XPM need only be performed once for simple phase rotation, signal processing at the receiving end is reduced, and the receiving circuit scale can be reduced. For example, when converted from Non-Patent Document 1, the number of calculations in the conventional method is about 160, whereas in the present embodiment, it can be reduced to one.

<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態による光伝送システムを説明する。図11は、本発明の第2実施形態の構成を示す図である。図1に示す第1実施形態の場合は、ポイントートゥーポイントの伝送システムであったが、図11は、光ノードが多方路を有する、光クロスコネクト(Optical Cross Connect:OXC)やマルチディグリーROADM(reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexing)システムに相当する。図11において、図1に示す構成(第1実施形態)と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。図11において、符号11〜14は、光送信機である。符号2は、合波部である。符号3は、光ファイバである。符号4は、光ノードである。符号5は、分波部である。符号61〜65は、光受信機である。
Second Embodiment
Next, an optical transmission system according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 11 is a diagram showing a configuration of the second exemplary embodiment of the present invention. The first embodiment shown in FIG. 1 is a point-to-point transmission system, but FIG. 11 shows an optical cross connect (OXC) or multi-degree ROADM in which an optical node has multiple paths. (Reconfigurable Optical Add / Drop Multiplexing) system. In FIG. 11, the same components as those in the configuration shown in FIG. 1 (first embodiment) are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. In FIG. 11, reference numerals 11 to 14 denote optical transmitters. Reference numeral 2 denotes a multiplexing unit. Reference numeral 3 denotes an optical fiber. Reference numeral 4 denotes an optical node. Reference numeral 5 denotes a demultiplexing unit. Reference numerals 61 to 65 denote optical receivers.

第1実施形態と同じく、各光ノードにおいてスパン毎の光学的分散補償と、受信機においてデジタル信号処理によるSPMおよびXPM補償を1回施す。波長1と波長2は、光送信機11、12から光受信機61、62まで同一の経路を通るため、デジタル信号処理でSPM、XPMを1回で補償することができる。複数の方路から信号が入力される光ノードにおいては、経路に応じて、分散補償量を変える必要がある。このため、光ノード4は、スパン毎に分散補償を行うために、波長チャネルによって経路が異なる場合には伝送経路に応じた分散補償を行う。本実施形態においては、光伝送システムの途中の経路で波長チャネル数が増減した場合、XPM補償効果が低減することがある。   As in the first embodiment, optical dispersion compensation for each span is performed at each optical node, and SPM and XPM compensation by digital signal processing is performed once at the receiver. Since the wavelength 1 and the wavelength 2 pass through the same path from the optical transmitters 11 and 12 to the optical receivers 61 and 62, SPM and XPM can be compensated once by digital signal processing. In an optical node to which signals are input from a plurality of routes, it is necessary to change the dispersion compensation amount according to the route. For this reason, in order to perform dispersion compensation for each span, the optical node 4 performs dispersion compensation according to the transmission path when the path differs depending on the wavelength channel. In the present embodiment, the XPM compensation effect may be reduced when the number of wavelength channels increases or decreases along the path in the optical transmission system.

例えば図12を参照して説明すると、送信機から受信機にかけて同一の経路を通る元々の波長1・波長2と、途中で合流する波長3とは、通過ノード数すなわちスパン数が異なる。このとき、(1)式のように波長1・波長2のスパン数から位相回転量を計算すると、波長3に対してのスパン数とは異なるため、波長3から受けるXPMの補償効果が低減する。一方で、複数波長を1つのチャネルとみなし伝送容量拡大を図るスーパーチャネル伝送方式では、1つのチャネルを構成する複数波長は、送信機から受信機にかけて必ず同一の経路を通過するため、この光伝送システムにおいてもXPM補償効果がある。   For example, referring to FIG. 12, the number of passing nodes, that is, the number of spans, differs between the original wavelength 1 and wavelength 2 that pass through the same path from the transmitter to the receiver and wavelength 3 that joins in the middle. At this time, if the amount of phase rotation is calculated from the number of spans of wavelength 1 and wavelength 2 as in equation (1), the compensation effect of XPM received from wavelength 3 is reduced because it differs from the number of spans for wavelength 3. . On the other hand, in the super channel transmission system that considers a plurality of wavelengths as one channel and expands the transmission capacity, the plurality of wavelengths constituting one channel always pass the same path from the transmitter to the receiver. The system also has an XPM compensation effect.

<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態による光伝送システムを説明する。図13は、第3実施形態による光伝送システムの構成を示す図である。図13において、図1に示す構成(第1実施形態)と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。第1実施形態では受信端でSPMおよびXPM補償を行なっていたものを、第3実施形態では、光送信機11〜13で予等化する点が異なる。信号の位相成分を制御できるベクトル変調器を用いれば、伝送途中でうけるSPM・XPMによる非線形効果をキャンセルするように、変調することが可能である。受信信号を用いてデジタル信号処理にてSPM・XPM補償する場合には、受信信号にはASEノイズが含まれているため、SPM・XPM以外の影響を受けていることになる。一方送信機で予等化する場合には、無歪、無雑音の信号を処理するため、よりSPM・XPM補償の効果が期待できる。本実施形態は、伝送路で生じる波長分散や非線形効果の影響が既知である場合、もしくは未知であっても受信端で計測した非線形効果を送信端にフィードバックできる場合に適している。
<Third Embodiment>
Next, an optical transmission system according to a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of an optical transmission system according to the third embodiment. In FIG. 13, the same components as those in the configuration shown in FIG. 1 (first embodiment) are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. In the first embodiment, the SPM and XPM compensation performed at the receiving end is different from the third embodiment in that pre-equalization is performed by the optical transmitters 11 to 13. If a vector modulator capable of controlling the phase component of the signal is used, it is possible to perform modulation so as to cancel the nonlinear effect caused by SPM / XPM during transmission. When SPM / XPM compensation is performed by digital signal processing using a received signal, the received signal includes ASE noise, and therefore, it is affected by other than SPM / XPM. On the other hand, when pre-equalization is performed by a transmitter, a distortion-free and noise-free signal is processed, so that the effect of SPM / XPM compensation can be expected. This embodiment is suitable for cases where the influence of chromatic dispersion and nonlinear effects occurring in the transmission path is known, or when the nonlinear effects measured at the receiving end can be fed back to the transmitting end even if unknown.

さらに、デジタル信号処理によるSPM・XPM補償を、送信・受信における位相回転量の和が(1)式を満足すれば、送信機における予等化と、受信機における処理に分けて両方で行うことでも構わない。このとき、時刻同期は複数の送信機間、もしくは複数の受信機間で必要であり、送信機と受信機の間の同期は必要でない。   Furthermore, SPM / XPM compensation by digital signal processing should be performed in both the pre-equalization in the transmitter and the processing in the receiver if the sum of the phase rotation amounts in transmission / reception satisfies equation (1). It doesn't matter. At this time, time synchronization is necessary between a plurality of transmitters or between a plurality of receivers, and synchronization between a transmitter and a receiver is not necessary.

なお、ここでは、受信端で計測した影響を送信端にフィードバックする構成自体の説明は省略したが、同一経路の逆方向の通信路その他の通信路を用いてフィードバックすればよい。   Although the description of the configuration itself that feeds back the influence measured at the receiving end to the transmitting end is omitted here, the feedback may be performed using a reverse communication path of the same path or other communication paths.

<第4実施形態>
次に、本発明の第4実施形態による光伝送システムを説明する。図14は、本発明の第4実施形態による光伝送システムの構成を示す図である。図14において、図1に示す構成(第1実施形態)と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。第4実施形態による光伝送システムと第1実施形態による光伝送システムとの違いは、各光ノード4においてスパン毎に光学分散補償するのに加え、偏波間の遅延を光学的に付与することである。この結果、チャネル間非線形効果の1つである相互偏波偏重(Cross polarization modulation:XPolM)の発生を抑圧することができる。偏波間の遅延を光学的に付与する手段としては、偏波保持光ファイバ、偏波合分波器と遅延線の組み合わせ、LCOS技術を用いたWSSデバイスなどがある。本実施形態では、デジタル信号処理によるSPM・XPM補償に加え、光学的にXPolMが抑圧できるため、非線形効果の影響がより低減され更なる受信信号品質の改善が実現できる。本実施形態は、非線形効果のうちXPolMの影響が大きい伝送路に適している。
<Fourth embodiment>
Next, an optical transmission system according to a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 14 is a diagram showing a configuration of an optical transmission system according to the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 14, the same components as those in the configuration shown in FIG. 1 (first embodiment) are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The difference between the optical transmission system according to the fourth embodiment and the optical transmission system according to the first embodiment is that, in addition to optical dispersion compensation for each span in each optical node 4, an optical delay is provided between the polarizations. is there. As a result, it is possible to suppress the occurrence of cross polarization modulation (XPolM), which is one of the nonlinear effects between channels. Examples of means for optically providing a delay between polarizations include a polarization maintaining optical fiber, a combination of a polarization multiplexer / demultiplexer and a delay line, and a WSS device using LCOS technology. In the present embodiment, in addition to SPM / XPM compensation by digital signal processing, XPolM can be optically suppressed. Therefore, the influence of nonlinear effects is further reduced, and further improvement of received signal quality can be realized. This embodiment is suitable for a transmission line in which the influence of XPolM is large among nonlinear effects.

図15は、図14に示す光伝送システムの動作を示す説明図である。図15において、光強度と分散の変化のグラフ、及び伝送距離を経ることによる波形の進展を2波長を例に模式的に表している。スパン毎に分散補償されるため、ファイバ入力波形はスパン毎に一定となり、その結果光受信機において1回の位相回転で非線形補償を実現することができる。   FIG. 15 is an explanatory diagram showing the operation of the optical transmission system shown in FIG. In FIG. 15, a graph of changes in light intensity and dispersion, and the progress of the waveform by passing through the transmission distance are schematically represented by taking two wavelengths as an example. Since dispersion compensation is performed for each span, the fiber input waveform is constant for each span. As a result, nonlinear compensation can be realized with one phase rotation in the optical receiver.

<第5実施形態>
次に、本発明の第5実施形態による光伝送システムを説明する。図16は、第5実施形態による光伝送システムの構成を示す図である。図16において、図1に示す構成(第1実施形態)と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。第5実施形態による光伝送システムと第1実施形態による光伝送システムとの違いは、各光ノード4においてスパン毎に光学分散補償するのに加え、波長間の遅延を光学的に付与することである。この結果XPMの発生を抑圧することができる。波長間の遅延を光学的に付与する手段としては、波長合分波器と遅延線の組み合わせ、LCOS技術を用いたWSSデバイスなどがある。本実施形態では、各光ノードでXPMの発生を抑圧するのに加えて、受信機での補償を組み合わせることで、よりXPM補償効果が期待できる。また各光ノードでXPMの発生が十分抑圧されれば、受信機におけるXPM補償の必要がなくなり、デジタル信号処理の処理軽減と回路規模の削減が実現できる。
<Fifth Embodiment>
Next, an optical transmission system according to a fifth embodiment of the present invention will be described. FIG. 16 is a diagram illustrating a configuration of an optical transmission system according to the fifth embodiment. In FIG. 16, the same parts as those in the configuration shown in FIG. 1 (first embodiment) are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The difference between the optical transmission system according to the fifth embodiment and the optical transmission system according to the first embodiment is that, in addition to optical dispersion compensation for each span in each optical node 4, optical delay is optically added. is there. As a result, the occurrence of XPM can be suppressed. Means for optically providing a delay between wavelengths includes a combination of a wavelength multiplexer / demultiplexer and a delay line, a WSS device using LCOS technology, and the like. In this embodiment, in addition to suppressing the occurrence of XPM at each optical node, a XPM compensation effect can be further expected by combining compensation at the receiver. Further, if the occurrence of XPM is sufficiently suppressed in each optical node, there is no need for XPM compensation in the receiver, and digital signal processing reduction and circuit scale reduction can be realized.

図17は、図16に示す光伝送システムの動作を示す説明図である。図17において、光強度と分散の変化のグラフ、及び伝送距離を経ることによる波形の進展を2波長を例に模式的に表している。スパン毎に分散補償されるため、ファイバ入力波形はスパン毎に一定となり、その結果光受信機において1回の位相回転で非線形補償を実現することができる。   FIG. 17 is an explanatory diagram showing the operation of the optical transmission system shown in FIG. In FIG. 17, a graph of changes in light intensity and dispersion, and the progress of the waveform through the transmission distance are schematically shown by taking two wavelengths as an example. Since dispersion compensation is performed for each span, the fiber input waveform is constant for each span. As a result, nonlinear compensation can be realized with one phase rotation in the optical receiver.

<第6実施形態>
次に、本発明の第6実施形態による光伝送システムを説明する。図18は、本発明の第6実施形態による光伝送システムの構成を示す図である。図18において、図1に示す構成(第1実施形態)と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。図18に示す光ノード4は、第4実施形態による光ノード4と第5実施形態に光ノード4とを組み合わせたものである。これにより、各光ノード4においてスパン毎に光学分散補償するのに加え、偏波間ならびに波長間の遅延を光学的に付与することで、XPolMならびにXPMの発生を抑圧することができる。
<Sixth Embodiment>
Next, an optical transmission system according to a sixth embodiment of the present invention will be described. FIG. 18 is a diagram showing a configuration of an optical transmission system according to the sixth embodiment of the present invention. In FIG. 18, the same parts as those in the configuration shown in FIG. 1 (first embodiment) are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. An optical node 4 shown in FIG. 18 is a combination of the optical node 4 according to the fourth embodiment and the optical node 4 in the fifth embodiment. Thereby, in addition to optical dispersion compensation for each span in each optical node 4, it is possible to suppress the occurrence of XPolM and XPM by optically providing a delay between polarizations and wavelengths.

図19は、図17に示す光伝送システムの動作を示す説明図である。図19において、光強度と分散の変化のグラフ、及び伝送距離を経ることによる波形の進展を2波長を例に模式的に表している。スパン毎に分散補償されるため、ファイバ入力波形はスパン毎に一定となり、その結果光受信機において1回の位相回転で非線形補償を実現することができる。   FIG. 19 is an explanatory diagram showing the operation of the optical transmission system shown in FIG. In FIG. 19, a graph of changes in light intensity and dispersion, and the progress of the waveform due to passing through the transmission distance are schematically shown by taking two wavelengths as an example. Since dispersion compensation is performed for each span, the fiber input waveform is constant for each span. As a result, nonlinear compensation can be realized with one phase rotation in the optical receiver.

なお、第4、第5、第6実施形態は、それぞれ第2実施形態のように光ノードが多方路を有するOXCやROADMシステムにも適用できる。更に第3実施形態のように送信機におけるデジタル信号処理、並びに送信機・受信機の両方におけるデジタル信号処理でSPM・XPM補償する実施形態にも適用できる。   Note that the fourth, fifth, and sixth embodiments can also be applied to OXC and ROADM systems in which optical nodes have multiple paths as in the second embodiment. Furthermore, the present invention can also be applied to an embodiment in which SPM / XPM compensation is performed by digital signal processing in a transmitter and digital signal processing in both a transmitter and a receiver as in the third embodiment.

次に、前述した光ノード4の構成を説明する。図20〜図45は、前述した光ノード4の構成を示す図である。前述した第1〜第6実施形態において、光ノード4の必須機能は、スパン毎の分散補償を行う分散補償機能部41とスパン毎の損失を補償する光増幅器42である。これらの2つの機能はどの順番でも構わない。図20は、分散補償機能部41、光増幅器42の順で構成した例である。図21は、光増幅器42、分散補償機能部41の順で構成した例である。   Next, the configuration of the optical node 4 described above will be described. 20 to 45 are diagrams showing the configuration of the optical node 4 described above. In the first to sixth embodiments described above, the essential functions of the optical node 4 are the dispersion compensation function unit 41 that performs dispersion compensation for each span and the optical amplifier 42 that compensates for the loss for each span. These two functions can be in any order. FIG. 20 shows an example in which the dispersion compensation function unit 41 and the optical amplifier 42 are configured in this order. FIG. 21 shows an example in which the optical amplifier 42 and the dispersion compensation function unit 41 are configured in this order.

図22〜図25は第4実施形態による光ノード4の構成を示す図である。第4実施形態による光ノード4は、必須である分散補償機能部41と光増幅器42に加えて偏波間遅延付与機能部43を追加している。図22は、分散補償機能部41、偏波間遅延付与機能部43、光増幅器42の順で構成した例である。図23は、偏波間遅延付与機能部43、分散補償機能部41、光増幅器42の順で構成した例である。図24は、光増幅器42、分散補償機能部41、偏波間遅延付与機能部43の順で構成した例である。図25は、光増幅器42、偏波間遅延付与機能部43、分散補償機能部41の順で構成した例である。   22 to 25 are diagrams showing the configuration of the optical node 4 according to the fourth embodiment. In the optical node 4 according to the fourth embodiment, an inter-polarization delay providing function unit 43 is added in addition to the essential dispersion compensation function unit 41 and the optical amplifier 42. FIG. 22 shows an example in which the dispersion compensation function unit 41, the inter-polarization delay providing function unit 43, and the optical amplifier 42 are configured in this order. FIG. 23 shows an example in which the interpolarization delay imparting function unit 43, the dispersion compensation function unit 41, and the optical amplifier 42 are configured in this order. FIG. 24 shows an example in which the optical amplifier 42, the dispersion compensation function unit 41, and the inter-polarization delay providing function unit 43 are configured in this order. FIG. 25 shows an example in which the optical amplifier 42, the inter-polarization delay imparting function unit 43, and the dispersion compensation function unit 41 are configured in this order.

図26〜図29は第5実施形態による光ノード4の構成を示す図である。第5実施形態による光ノード4は、必須である分散補償機能部41と光増幅器42に加えて波長間遅延付与機能部44を追加している。図26は、分散補償機能部41、波長間遅延付与機能部44、光増幅器42の順で構成した例である。図27は、波長間遅延付与機能部44、分散補償機能部41、光増幅器42の順で構成した例である。図28は、光増幅器42、分散補償機能部41、波長間遅延付与機能部44の順で構成した例である。図29は、光増幅器42、波長間遅延付与機能部44、分散補償機能部41の順で構成した例である。   26 to 29 are diagrams showing the configuration of the optical node 4 according to the fifth embodiment. In the optical node 4 according to the fifth embodiment, an inter-wavelength delay providing function unit 44 is added in addition to the essential dispersion compensation function unit 41 and the optical amplifier 42. FIG. 26 shows an example in which the dispersion compensation function unit 41, the inter-wavelength delay imparting function unit 44, and the optical amplifier 42 are configured in this order. FIG. 27 shows an example in which an inter-wavelength delay adding function unit 44, a dispersion compensation function unit 41, and an optical amplifier 42 are configured in this order. FIG. 28 shows an example in which the optical amplifier 42, the dispersion compensation function unit 41, and the inter-wavelength delay addition function unit 44 are configured in this order. FIG. 29 shows an example in which an optical amplifier 42, an inter-wavelength delay adding function unit 44, and a dispersion compensation function unit 41 are configured in this order.

図30〜図41は、第6実施形態による光ノード4の構成を示す図である。第6実施形態による光ノード4は、必須である分散補償機能部41と光増幅器42に加えて、偏波間遅延付与機能部43と波長間遅延付与機能部44とを追加している。図30は、分散補償機能部41、波長間遅延付与機能部44、偏波間遅延付与機能部43、光増幅器42の順で構成した例である。図31は、分散補償機能部41、偏波間遅延付与機能部43、波長間遅延付与機能部44、光増幅器42の順で構成した例である。図32は、波長間遅延付与機能部44、分散補償機能部41、偏波間遅延付与機能部43、偏波間遅延付与機能部43の順で構成した例である。図33は、偏波間遅延付与機能部43、分散補償機能部41、波長間遅延付与機能部44、光増幅器42の順で構成した例である。図34は、波長間遅延付与機能部44、偏波間遅延付与機能部43、分散補償機能部41、光増幅器42の順で構成した例である。図35は、偏波間遅延付与機能部43、波長間遅延付与機能部44、分散補償機能部41、光増幅器42の順で構成した例である。   30 to 41 are diagrams showing the configuration of the optical node 4 according to the sixth embodiment. In the optical node 4 according to the sixth embodiment, in addition to the essential dispersion compensation function unit 41 and the optical amplifier 42, an inter-polarization delay imparting function unit 43 and an inter-wavelength delay imparting function unit 44 are added. FIG. 30 shows an example in which a dispersion compensation function unit 41, an inter-wavelength delay imparting function unit 44, an inter-polarization delay imparting function unit 43, and an optical amplifier 42 are configured in this order. FIG. 31 shows an example in which a dispersion compensation function unit 41, an inter-polarization delay imparting function unit 43, an inter-wavelength delay imparting function unit 44, and an optical amplifier 42 are configured in this order. FIG. 32 is an example in which an inter-wavelength delay imparting function unit 44, a dispersion compensation function unit 41, an inter-polarization delay imparting function unit 43, and an inter-polarization delay imparting function unit 43 are configured in this order. FIG. 33 shows an example in which an inter-polarization delay imparting function unit 43, a dispersion compensation function unit 41, an inter-wavelength delay imparting function unit 44, and an optical amplifier 42 are configured in this order. FIG. 34 shows an example in which an inter-wavelength delay imparting function unit 44, an inter-polarization delay imparting function unit 43, a dispersion compensation function unit 41, and an optical amplifier 42 are configured in this order. FIG. 35 shows an example in which an inter-polarization delay imparting function unit 43, an inter-wavelength delay imparting function unit 44, a dispersion compensation function unit 41, and an optical amplifier 42 are configured in this order.

図36は、光増幅器42、分散補償機能部41、分散補償機能部41、偏波間遅延付与機能部43の順で構成した例である。図37は、光増幅器42、分散補償機能部41、偏波間遅延付与機能部43、波長間遅延付与機能部44の順で構成した例である。図38は、光増幅器42、波長間遅延付与機能部44、分散補償機能部41、偏波間遅延付与機能部43の順で構成した例である。図39は、光増幅器42、偏波間遅延付与機能部43、分散補償機能部41、波長間遅延付与機能部44の順で構成した例である。図40は、光増幅器42、波長間遅延付与機能部44、偏波間遅延付与機能部43、分散補償機能部41の順で構成した例である。図41は、光増幅器42、偏波間遅延付与機能部43、波長間遅延付与機能部44、分散補償機能部41の順で構成した例である。   FIG. 36 shows an example in which the optical amplifier 42, the dispersion compensation function unit 41, the dispersion compensation function unit 41, and the inter-polarization delay providing function unit 43 are configured in this order. FIG. 37 shows an example in which the optical amplifier 42, the dispersion compensation function unit 41, the inter-polarization delay imparting function unit 43, and the inter-wavelength delay imparting function unit 44 are configured in this order. FIG. 38 shows an example in which an optical amplifier 42, an inter-wavelength delay imparting function unit 44, a dispersion compensation function unit 41, and an inter-polarization delay imparting function unit 43 are configured in this order. FIG. 39 shows an example in which an optical amplifier 42, an inter-polarization delay imparting function unit 43, a dispersion compensation function unit 41, and an inter-wavelength delay imparting function unit 44 are configured in this order. FIG. 40 shows an example in which an optical amplifier 42, an inter-wavelength delay imparting function unit 44, an inter-polarization delay imparting function unit 43, and a dispersion compensation function unit 41 are configured in this order. FIG. 41 shows an example in which an optical amplifier 42, an inter-polarization delay imparting function unit 43, an inter-wavelength delay imparting function unit 44, and a dispersion compensation function unit 41 are configured in this order.

図42〜図45は、必須である分散補償機能部41と光増幅器42に加えて、偏波間遅延と波長間遅延とを付与する偏波間遅延付与+波長間遅延付与機能部45を備える光ノード4の構成を示す図である。図42は、分散補償機能部41、偏波間遅延付与+波長間遅延付与機能部45、光増幅器42の順で構成した例である。図43は、偏波間遅延付与+波長間遅延付与機能部45、分散補償機能部41、光増幅器42の順で構成した例である。図44は、光増幅器42、分散補償機能部41、偏波間遅延付与+波長間遅延付与機能部45の順で構成した例である。図45は、光増幅器42、偏波間遅延付与+波長間遅延付与機能部45、分散補償機能部41の順で構成した例である。   42 to 45 show an optical node provided with an interpolarization delay granting / interwavelength delay granting function unit 45 for providing an interpolarization delay and an interwavelength delay in addition to the essential dispersion compensation function unit 41 and the optical amplifier 42. FIG. FIG. 42 shows an example in which the dispersion compensation function unit 41, the inter-polarization delay provision + inter-wavelength delay provision function unit 45, and the optical amplifier 42 are configured in this order. FIG. 43 shows an example in which an interpolarization delay grant + interwavelength delay grant function unit 45, a dispersion compensation function unit 41, and an optical amplifier 42 are configured in this order. FIG. 44 shows an example in which the optical amplifier 42, the dispersion compensation function unit 41, and the interpolarization delay grant + interwavelength delay grant function unit 45 are configured in this order. FIG. 45 shows an example in which an optical amplifier 42, an interpolarization delay grant + interwavelength delay grant function unit 45, and a dispersion compensation function unit 41 are configured in this order.

図20〜図45に示す光ノード4において分散補償機能部41を分散補償ファイバ(Dispersion Compensation Fiber:DCF)を用いて行う場合には、DCFのコア径が、通常の伝送路ファイバよりも小さく、DCF内での非線形発生が問題となるため、光信号パワーが小さいところで用いるのが通常である。そのためDCFは光増幅機能の前で用いる構成にするのがよい。一方、分散補償機能部41を第1実施形態に示すLCOS WSSのTODC機能により実現する場合には、光信号パワーに依存しないため、どの構成でも構わない。   When the dispersion compensation function unit 41 is performed using a dispersion compensation fiber (DCF) in the optical node 4 shown in FIGS. 20 to 45, the core diameter of the DCF is smaller than that of a normal transmission line fiber. Since generation of nonlinearity in the DCF becomes a problem, it is usually used where the optical signal power is small. For this reason, the DCF is preferably used before the optical amplification function. On the other hand, when the dispersion compensation function unit 41 is realized by the TODC function of the LCOS WSS shown in the first embodiment, it does not depend on the optical signal power, and any configuration may be used.

次に、偏波間遅延付与機能部43の構成を説明する。図46〜図48は、前述した偏波間遅延付与機能部43の構成を示す図である。図46は、波長分波機能部431によって3波長に分波して、偏波間遅延付与部432により波長毎に異なる偏波間遅延量を付加してから、波長合波機能部433により合波する構成を示している。ここで、波長分波機能部431に周回性を有するAWG(Arrayed Waveguide Grating)を用いると、3波長周期で、同一ポートに信号がルーチングされるので、広い波長範囲での動作が可能になる。   Next, the configuration of the inter-polarization delay providing function unit 43 will be described. 46 to 48 are diagrams illustrating the configuration of the above-described inter-polarization delay imparting function unit 43. FIG. 46, the wavelength demultiplexing function unit 431 demultiplexes the signals into three wavelengths, the interpolarization delay adding unit 432 adds different interpolarization delay amounts for each wavelength, and then the wavelength multiplexing function unit 433 multiplexes them. The configuration is shown. Here, when an AWG (Arrayed Waveguide Grating) having circularity is used for the wavelength demultiplexing function unit 431, signals are routed to the same port in three wavelength periods, so that an operation in a wide wavelength range is possible.

図47は、波長分波機能部431と波長合波機能部433にILFを用いた場合の構成である。奇数番目と偶数番目の波長チャネルがそれぞれ別の経路で、偏波間遅延付与部432より異なる偏波間遅延量を付与されることになる。図48は、LCOS WSS(例えばFinisar社WaveShaper)を用いた波長毎偏波間遅延付与部434の構成を示している。LCOS WSSの内部で波長チャネル毎に異なる偏波間遅延量を付与することが可能であるので、一つのデバイスでシンプルな構成が可能である。なお、図46および図47での偏波間遅延付与部432は、その遅延量が可変である必要はなく、波長毎に異なる固定の遅延量でも構わない。   FIG. 47 shows a configuration when an ILF is used for the wavelength demultiplexing function unit 431 and the wavelength multiplexing function unit 433. The odd-numbered wavelength channel and the even-numbered wavelength channel are provided with different inter-polarization delay amounts from the inter-polarization delay applying unit 432 through different paths. FIG. 48 illustrates the configuration of the inter-wavelength delay applying section 434 using the LCOS WSS (for example, Finical Corporation WaveShaper). Since it is possible to give different amounts of inter-polarization delay for each wavelength channel inside the LCOS WSS, a simple configuration is possible with one device. 46 and 47, the delay amount providing unit 432 between polarizations does not need to be variable, and may be a fixed delay amount that differs for each wavelength.

次に、波長間遅延付与機能部44の構成を説明する。図49〜図51は、波長間遅延付与機能部44の構成を示す図である。図49は、波長分波機能部441によって3波長に分波して、遅延付与部442により波長毎に異なる遅延量を付与してから、波長合波機能部443により合波する構成を示している。ここで、波長分波機能部441に周回性を有するAWG(Arrayed Waveguide Grating)を用いると、3波長周期で、同一ポートに信号がルーチングされるので、広い波長範囲での動作が可能になる。   Next, the configuration of the inter-wavelength delay imparting function unit 44 will be described. 49 to 51 are diagrams showing the configuration of the inter-wavelength delay adding function unit 44. FIG. 49 shows a configuration in which the wavelength demultiplexing function unit 441 demultiplexes into three wavelengths, the delay applying unit 442 adds a different delay amount for each wavelength, and then combines by the wavelength combining function unit 443. Yes. Here, when an AWG (Arrayed Waveguide Grating) having circularity is used for the wavelength demultiplexing function unit 441, signals are routed to the same port in three wavelength periods, so that it is possible to operate in a wide wavelength range.

図50は、波長分波機能部441と波長合波機能部443にILFを用いた場合の構成である。奇数番目と偶数番目の波長チャネルがそれぞれ別の経路で、遅延付与部442より異なる遅延量を付与されることになる。図51は、LCOS WSS(例えばFinisar社WaveShaper)を用いた波長毎遅延付与部444の構成を示している。LCOS WSSの内部で波長チャネル毎に異なる偏波間遅延量を付与することが可能であるので、一つのデバイスでシンプルな構成が可能である。なお、図49および図50での遅延付与部442は、その遅延量が可変である必要はなく、波長毎に異なる固定の遅延量でも構わない。   FIG. 50 shows a configuration when ILF is used for the wavelength demultiplexing function unit 441 and the wavelength multiplexing function unit 443. The odd and even wavelength channels are assigned different delay amounts from the delay applying unit 442 on different paths. FIG. 51 shows the configuration of the delay-by-wavelength imparting unit 444 using LCOS WSS (for example, Finisar WaveShaper). Since it is possible to give different amounts of inter-polarization delay for each wavelength channel inside the LCOS WSS, a simple configuration is possible with one device. Note that the delay adding unit 442 in FIGS. 49 and 50 does not have to be variable in delay amount, and may be a fixed delay amount that differs for each wavelength.

次に、偏波間遅延付与+波長間遅延付与機能部45の構成を説明する。図52〜図57は、偏波間遅延付与+波長間遅延付与機能部45の構成を示す図である。図52は、波長分波機能部451によって3波長に分波して、偏波間遅延付与部452、遅延付与部453により波長毎に異なる遅延量を付与してから、波長合波機能部454により合波する構成を示している。図53は、波長分波機能部451によって3波長に分波して、遅延付与部453、偏波間遅延付与部452により波長毎に異なる遅延量を付与してから、波長合波機能部454により合波する構成を示している。ここで、波長分波機能部451に周回性を有するAWG(Arrayed Waveguide Grating)を用いると、3波長周期で、同一ポートに信号がルーチングされるので、広い波長範囲での動作が可能になる。   Next, the configuration of the interpolarization delay addition + interwavelength delay addition function unit 45 will be described. 52 to 57 are diagrams showing the configuration of the inter-polarization delay grant + inter-wavelength delay grant function unit 45. In FIG. 52, the wavelength demultiplexing function unit 451 demultiplexes the signals into three wavelengths, and the inter-polarization delay applying unit 452 and the delay applying unit 453 provide different delay amounts for each wavelength, and then the wavelength multiplexing function unit 454 A configuration for multiplexing is shown. In FIG. 53, the wavelength demultiplexing function unit 451 demultiplexes the signals into three wavelengths, the delay adding unit 453 and the interpolarization delay adding unit 452 add different delay amounts for each wavelength, and then the wavelength multiplexing function unit 454 A configuration for multiplexing is shown. Here, when an AWG (Arrayed Waveguide Grating) having circularity is used for the wavelength demultiplexing function unit 451, signals are routed to the same port in three wavelength periods, so that an operation in a wide wavelength range is possible.

図54は、波長分波機能部451と波長合波機能部454にILFを用いた場合の構成である。奇数番目と偶数番目の波長チャネルがそれぞれ別の経路で、偏波間遅延付与部452、遅延付与部453により異なる遅延量を付与されることになる。図55は、波長分波機能部451と波長合波機能部454にILFを用いた場合の構成である。奇数番目と偶数番目の波長チャネルがそれぞれ別の経路で、遅延付与部453、偏波間遅延付与部452により異なる遅延量を付与されることになる。   FIG. 54 shows a configuration when an ILF is used for the wavelength demultiplexing function unit 451 and the wavelength multiplexing function unit 454. The odd-numbered wavelength channel and the even-numbered wavelength channel are provided on different paths, and different delay amounts are provided by the inter-polarization delay applying unit 452 and the delay applying unit 453. FIG. 55 shows a configuration when an ILF is used for the wavelength demultiplexing function unit 451 and the wavelength multiplexing function unit 454. The odd-numbered wavelength channel and the even-numbered wavelength channel are provided on different paths, and different delay amounts are provided by the delay applying unit 453 and the inter-polarization delay applying unit 452.

図56は、LCOS WSS(例えばFinisar社WaveShaper)を用いた波長毎偏波間遅延付与部455、波長毎遅延付与部456の構成を示している。図57は、LCOS WSS(例えばFinisar社WaveShaper)を用いた波長毎遅延付与部456、波長毎偏波間遅延付与部455の構成を示している。LCOS WSSの内部で波長チャネル毎に異なる偏波間遅延量を付与することが可能であるので、一つのデバイスでシンプルな構成が可能である。   FIG. 56 shows the configuration of the inter-wavelength polarization delay applying unit 455 and the per-wavelength delay applying unit 456 using LCOS WSS (for example, Finsar WaveShaper). FIG. 57 shows the configuration of a delay delay unit for each wavelength 456 and an inter-polarization delay grant unit for each wavelength 455 using LCOS WSS (for example, Finical Corporation WaveShaper). Since it is possible to give different amounts of inter-polarization delay for each wavelength channel inside the LCOS WSS, a simple configuration is possible with one device.

なお、前述した説明において、1スパン分の位相回転をN倍した位相回転を1回行うことで非線形補償する例を説明したが、位相回転を複数回に分割してもよく、1スパン分の位相回転に伝播距離を乗じて1スパン分の距離を除した位相回転することで非線形補償してもよい。   In the above description, an example in which nonlinear compensation is performed by performing phase rotation of N times the phase rotation for one span once has been described. However, the phase rotation may be divided into a plurality of times and may be divided for one span. Nonlinear compensation may be performed by multiplying the phase rotation by the propagation distance and rotating the phase by dividing the distance of one span.

以上説明したように、光学的分散補償機能を備えることでDSP(Digital Signal Processor)での等化処理を軽減することができる光伝送システムを提供することが可能となる。特に、波長分散によりピークパワーが最大となる伝搬途中の波形情報を用いて位相回転を補償すること、又は自チャネル強度によるSPMのみならず隣接チャネル強度によるXPMによる位相回転を補償することの少なくともいずれか一つを行うようにした。これにより、デジタル信号処理のみによる非線形光学効果補償の場合よりも、光学的補償を併用することにより、単純な構成によるSPMおよびXPM補償で信号品質を改善することが可能となり、かつ装置規模も小さくすることができる。   As described above, by providing an optical dispersion compensation function, it is possible to provide an optical transmission system that can reduce equalization processing in a DSP (Digital Signal Processor). In particular, at least one of compensating phase rotation using waveform information during propagation in which peak power is maximized due to chromatic dispersion, or compensating for phase rotation due to XPM due to adjacent channel strength as well as SPM due to self channel strength. I tried to do one. As a result, it is possible to improve the signal quality by SPM and XPM compensation with a simple configuration by using optical compensation together with the nonlinear optical effect compensation only by digital signal processing, and the apparatus scale is also small. can do.

以上、図面を参照して本発明の実施の形態を説明してきたが、上記実施の形態は本発明の例示に過ぎず、本発明が上記実施の形態に限定されるものではないことは明らかである。したがって、本発明の技術思想及び範囲を逸脱しない範囲で構成要素の追加、省略、置換、その他の変更を行っても良い。   As mentioned above, although embodiment of this invention has been described with reference to drawings, the said embodiment is only the illustration of this invention, and it is clear that this invention is not limited to the said embodiment. is there. Accordingly, additions, omissions, substitutions, and other changes of the components may be made without departing from the technical idea and scope of the present invention.

WDMデジタルコヒーレント伝送システムにおいて、非線形光学効果補償の効率改善とデジタル信号処理部の負荷を低減するのに有用である。   In a WDM digital coherent transmission system, it is useful for improving the efficiency of nonlinear optical effect compensation and reducing the load on the digital signal processing unit.

11〜14・・・光送信機、2・・・合波部、3・・・光ファイバ、4・・・光ノード、5・・・分波部、61〜64・・・光受信機、41・・・分散補償機能部、42・・・光増幅器、43・・・偏波間遅延付与機能部、44・・・波長間遅延付与機能部、45・・・偏波間遅延付与+波長間遅延付与機能部   11-14 ... Optical transmitter, 2 ... Multiplexing unit, 3 ... Optical fiber, 4 ... Optical node, 5 ... Demultiplexing unit, 61-64 ... Optical receiver, 41: Dispersion compensation function unit, 42: Optical amplifier, 43: Inter-polarization delay imparting function unit, 44: Inter-wavelength delay imparting function unit, 45 ... Inter-polarization delay provision + inter-wavelength delay Granting function

Claims (8)

光学的分散補償をスパン毎に行う光学的分散補償機能部を備え、
ピークパワーが最大となる伝搬途中の波形情報を用いて位相回転を補償すること、または隣接チャネル強度に基づく相互位相変調による位相回転を補償することのうち、いずれか一方または両方を行うことを特徴とする光伝送システム。
It has an optical dispersion compensation function unit that performs optical dispersion compensation for each span.
Compensate for phase rotation using waveform information during propagation that maximizes peak power, or compensate for phase rotation due to cross-phase modulation based on adjacent channel strength, or both And optical transmission system.
光伝送信号のスパン毎の損失を補償する光増幅器と、スパン毎の分散を補償する分散補償機能部とを備える複数の光ノードと、複数の光送信機と、複数の光受信機とからなるデジタルコヒーレント光伝送システムであって、
前記光送信機と、前記光受信機は、時刻同期した複数波長チャネルの信号を同時に処理することにより、伝送路における非線形光学効果を補償することを特徴とする光伝送システム。
An optical amplifier that compensates for loss per span of an optical transmission signal, a plurality of optical nodes that include a dispersion compensation function unit that compensates dispersion for each span, a plurality of optical transmitters, and a plurality of optical receivers A digital coherent optical transmission system,
The optical transmitter and the optical receiver compensate for nonlinear optical effects in a transmission line by simultaneously processing signals of a plurality of wavelength channels synchronized in time.
前記光ノードは、波長チャネル間の時間差を付与する機能部、偏波間の時間差を付与する機能部、波長チャネル間と偏波間の両方に時間差を付与する機能部のうち、少なくとも1つを備えることを特徴とする請求項2に記載の光伝送システム。   The optical node includes at least one of a functional unit that gives a time difference between wavelength channels, a functional unit that gives a time difference between polarized waves, and a functional unit that gives a time difference between both wavelength channels and between polarized waves. The optical transmission system according to claim 2. スキューを調整するスキュー調整部と、位相を回転する位相回転部とを備え、前記非線形光学効果の補償は、スキュー調整と位相回転によって行うことを特徴とする請求項2または3に記載の光伝送システム。   4. The optical transmission according to claim 2, further comprising: a skew adjustment unit that adjusts a skew; and a phase rotation unit that rotates a phase, wherein the compensation of the nonlinear optical effect is performed by skew adjustment and phase rotation. system. 前記位相回転部の前後に波長分散を調整する波長分散調整部をさらに備えることを特徴とする請求項4に記載の光伝送システム。   The optical transmission system according to claim 4, further comprising a chromatic dispersion adjusting unit that adjusts chromatic dispersion before and after the phase rotation unit. 前記非線形光学効果の補償は、1回の位相回転により行うことを特徴とする請求項4に記載の光伝送システム。   The optical transmission system according to claim 4, wherein the nonlinear optical effect is compensated by one phase rotation. 波長分散を補償する前置補償機能部と、光学的分散補償を行う光学的分散補償機能部とのうち、いずれか一方または両方を備える光伝送システムが行う光伝送方法であって、
前記波長分散によりピークパワーが最大となる伝搬途中の波形情報を用いて位相回転を補償すること、または隣接チャネル強度に基づく相互位相変調による位相回転を補償することのうち、いずれか一方または両方を行うことを特徴とする光伝送方法。
An optical transmission method performed by an optical transmission system including any one or both of a pre-compensation function unit that compensates chromatic dispersion and an optical dispersion compensation function unit that performs optical dispersion compensation,
Either or both of compensating for phase rotation using waveform information during propagation in which peak power is maximized due to chromatic dispersion, or compensating for phase rotation due to cross-phase modulation based on adjacent channel strength, An optical transmission method characterized by performing.
光伝送信号のスパン毎の損失を補償する光増幅器と、スパン毎の分散を補償する分散補償機能部とを備える複数の光ノードと、複数の光送信機と、複数の光受信機とからなるデジタルコヒーレント光伝送システムが行う光伝送方法であって、
前記光送信機と、前記光受信機とが、時刻同期した複数波長チャネルの信号を同時に処理することにより、伝送路における非線形光学効果を補償することを特徴とする光伝送方法。
An optical amplifier that compensates for loss per span of an optical transmission signal, a plurality of optical nodes that include a dispersion compensation function unit that compensates dispersion for each span, a plurality of optical transmitters, and a plurality of optical receivers An optical transmission method performed by a digital coherent optical transmission system,
An optical transmission method, wherein the optical transmitter and the optical receiver simultaneously process signals of a plurality of wavelength channels synchronized in time to compensate for a nonlinear optical effect in a transmission path.
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