JP2015171083A

JP2015171083A - 光伝送システム、光伝送装置および光波長調整方法

Info

Publication number: JP2015171083A
Application number: JP2014046508A
Authority: JP
Inventors: 正嗣備海; Masashi Binkai; 吉田　剛; Takeshi Yoshida; 剛吉田; 恵介松田; Keisuke Matsuda
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-03-10
Filing date: 2014-03-10
Publication date: 2015-09-28

Abstract

【課題】光波長多重信号の波長を高精度に設定および調整することができる光伝送システムを得ること。
【解決手段】光伝送システムであって、第１の光伝送装置は、送受信器を波長ごとに備え、送受信器は、第１の光を生成する波長可変光源１１と、第１の光を変調し、光信号として送信する光変調器１２と、を備え、第２の光伝送装置は、送受信器を波長ごとに備え、第２の光を生成する波長可変光源１１と、光信号と第２の光とが混合された信号を受信し、該信号を電気信号に変換するコヒーレントレシーバ１４とを備え、第２の光伝送装置の波長可変光源１１は、周波数差に基づいて第２の光の波長を補正し、第１の光伝送装置は、複数の波長のうちの１つの波長の第１の光を生成し第２の光伝送装置が該波長に対応する送受信器の光源の波長の補正を行うことを繰り返して、複数の波長に対応する複数の送受信器の波長を補正する。
【選択図】図２

Description

本発明は、光伝送システム、光伝送装置および光波長調整方法に関する。

光通信システムにおいて、コアメトロ網の高速大容量化を実現するために、従来より光波長多重技術が用いられている。近年ではコヒーレント検波方式とデジタル信号処理を組み合わせたデジタルコヒーレント技術が開発され、より高密度に波長を多重するシステムが検討されている。送受信側で使用されている各々の波長可変光源の間には設定波長の絶対量に誤差がある。より高密度に波長を多重するスーパーチャネル技術においてはこの誤差が特性を劣化させる大きな要因となり得る。したがって、波長可変光源から出力される波長を高精度に調整して配置することが重要である。

波長を調整する従来の技術では、まず送信側である特定波長の光パワーを低下させて送信し、受信側でその波長の隣接チャネルの符号誤り率からチャネルクロストーク量を評価する。このチャネルクロストーク量を元に光パワーを低下させたチャネルの波長のずれを検出し、送信側で光パワーを低下させたチャネルの波長ずれを補償する（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−１０４００８号公報

上記の従来の波長調整の技術では、符号誤り率から算出したチャネルクロストーク量を元に波長ずれを検出している。しかしながら、符号誤り率はチャネルクロストーク量のみならず、非線形光学効果の影響など、他の要因により変動する。このため、上記従来の波長調整方法では、波長調整の精度に限界があるという問題があった。また、波長を調整するために何度も処理を繰り返す必要があり調整に時間を要してしまうという問題があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、光波長多重信号の波長を高精度に設定および調整することができる光伝送システム、光伝送装置および光波長調整方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数の波長の光信号を送信する第１の光伝送装置と、前記複数の波長の光信号が混合された波長多重光を受信する第２の光伝送装置とを備える光伝送システムであって、前記第１の光伝送装置は、第１の送受信器を前記波長ごとに備え、前記第１の送受信器のうちの１つ以上である基準送受信器は、第１の光を生成する波長可変光源と、前記第１の光を変調し、前記光信号として送信する光変調器と、を備え、前記第２の光伝送装置は、第２の送受信器を前記波長ごとに備え、前記第２の送受信器は、第２の光を生成する光源と、前記基準送受信器から送信された前記光信号と前記第２の光とが混合された信号を受信し、該信号を電気信号に変換する同期検波部と、前記電気信号に基づいて前記基準送受信器から送信された前記光信号の搬送波周波数と前記第２の光の搬送波周波数との周波数差を求める信号処理部と、を備え、前記光源は、前記周波数差に基づいて前記第２の光の波長を補正し、前記基準送受信器は、前記複数の波長のうちの１つの波長の前記第１の光を生成し、前記第２の光伝送装置が、該波長に対応する前記第２の送受信器の前記光源の波長の補正を行うことを繰り返して、前記複数の波長に対応する複数の前記第２の送受信器の波長を補正することを特徴とする。

本発明によれば、光波長多重信号の波長を高精度に設定および調整することができるという効果を奏する。

図１は、本発明にかかる波長多重光伝送システムの構成例を示す図である。図２は、実施の形態の送受信器の構成例を示す図である。図３は、実施の形態の波長調整手順の一例を示すフローチャートである。図４は、波長多重光の一例を示す図である。

以下に、本発明にかかる光伝送システム、光伝送装置および光波長調整方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態．
図１は、本発明にかかる波長多重光伝送システム（光伝送システム）の構成例を示す図である。図１に示すように、本実施の形態の波長多重光伝送システムは、光信号を用いて双方向で通信する光伝送装置１０１，１０５を備える。光伝送装置１０１（第１の光伝送装置）は、送受信器１−１〜１−４を備え、光伝送装置１０５（第２の光伝送装置）は、送受信器２−１〜２−４を備える。ここでは、４波長を多重する波長多重光伝送システムを例に説明するが、多重する波長の数はこれに限定されない。光伝送装置１０１，１０５は、多重する波長の数に応じた送受信器を備える。

光伝送装置１０１の送受信器１−１〜１−４は、波長λ₁〜λ₄の光信号をそれぞれ送信する。混合分配器１０２は、光伝送装置１０１から受信した４つの波長の光信号を混合して伝送路１０３へ送出する。混合分配器１０４は、伝送路１０３から受信した光信号を分配し、光伝送装置１０５の送受信器２−１〜２−４に入力する。送受信器２−１〜２−４は、それぞれ波長λ₁〜λ₄の光信号を受信する。なお、ここでは、混合分配器１０２，混合分配器１０４を光伝送装置１０１，光伝送装置１０５外に備える例を示したが、混合分配器１０２，混合分配器１０４を、それぞれ光伝送装置１０１，光伝送装置１０５内に備えるようにしてもよい。

光伝送装置１０５から光伝送装置１０１の方向の伝送も同様であり、光伝送装置１０５の送受信器２−１〜２−４は、波長λ₁〜λ₄の光信号をそれぞれ送信する。混合分配器１０４は、光伝送装置１０５から受信した４つの波長の光信号を混合して伝送路１０３へ送出する。混合分配器１０２は、伝送路１０３から受信した光信号を分配し、光伝送装置１０１の送受信器１−１〜１−４に入力する。送受信器１−１〜１−４は、それぞれ波長λ₁〜λ₄の光信号を受信する。

図２は、本実施の形態の送受信器（送受信器１−１〜１−４，送受信器２−１〜２−４）の構成例を示す図である。本実施の形態の送受信器は、波長可変光源１１、光変調器１２、デジタル信号処理部１３およびコヒーレントレシーバ（同期検波部）１４を備える。波長可変光源１１は、連続光（無変調光）を生成して出力する光源であり、生成する連続光の波長を変更することが可能な光源である。波長可変光源１１は、少なくとも波長λ₁〜λ₄にそれぞれ波長を設定することが可能であるとする。また、波長可変光源１１は、波長の補正量（波長に対応する周波数の補正量）を入力されることにより、生成する光の波長を補正することが可能である。波長可変光源１１から出力された連続光は２つに分配され、分配された光のうちの一方は光変調器１２へ入力され、もう一方は、コヒーレントレシーバ１４にローカル光として入力され受信信号と混合干渉受信する（複数波長から成る受信光と、信号光と等しい波長の光を混合して干渉させることで信号成分を抽出する）ためのローカル光源として使用される。光変調器１２は、入力された光を変調して送信信号として出力する。

コヒーレントレシーバ１４は、受信した光信号（受信信号）とローカル光とを混合干渉させることで、自身に対応する波長（たとえば、送受信器２−１の場合は波長λ₁）の光信号を受信し、受信した光信号を電気信号に変換する。デジタル信号処理部１３は、コヒーレントレシーバ１４から入力される電気信号に対して所定の受信処理を行い、また、この電気信号に基づいて、受信信号の搬送波周波数とローカル光の搬送波周波数との間の周波数オフセット量を算出し、周波数オフセット量を波長可変光源１１にフィードバックする。これにより、送信側の送受信器と自身の波長可変光源１１により生成される光信号との間の周波数ずれを補正する。

次に、本実施の形態の波長調整方法について説明する。図３は、本実施の形態の波長調整手順の一例を示すフローチャートである。ここでは、光伝送装置１０１から１０５への方向の通信を想定し、光伝送装置１０１の送受信器１−１の波長可変光源１１を基準光源として説明する。すなわち、送受信器１−１を基準送受信器とする。基準光源とする波長可変光源１１は、送受信器１−１の波長可変光源１１に限定されず、送受信器１−２〜１−４の波長可変光源１１を基準光源としてもよい。

図３に示すように、まず、基準となる光源（波長可変光源１１）を有する送受信器１−１は、波長λ₁の光を送信する（ステップＳ１）。具体的には、光伝送装置１０１の送受信器１−１の波長可変光源１１は、波長λ₁の光を生成し、光変調器１２がこの光を変調して混合分配器１０２経由で伝送路１０３に送出する。

光伝送装置１０５の送受信器２−１は、混合分配器１０２、伝送路１０３および混合分配器１０４経由で光伝送装置１０１から波長λ₁の光を受信し、受信した波長λ₁の信号の搬送波周波数と送受信器２−１のローカル光源波長（送受信器２−１の波長可変光源１１が生成する光の波長）λ₁′の信号の搬送波周波数との周波数オフセット量Δｆ₁をデジタル信号処理により算出する（ステップＳ２）。なお、送受信器２−１は、波長λ₁の光を受信するため、理想的には送受信器２−１の波長可変光源１１が生成する光の波長（ローカル光源波長）はλ₁である。しかしながら、実際には一般に送受信器２−１の波長可変光源１１が生成する光の波長λ₁との間には差（誤差）がある。したがって、ここでは、送受信器２−１の波長可変光源１１が生成する光の波長をλ₁′とする。

次に、送受信器２−１のデジタル信号処理部１３は、周波数オフセット量Δｆ₁を、ローカル光源（送受信器２−１の光源）である波長可変光源１１にフィードバックし、ローカル光源の波長λ₁′をλ₁に補正する（ステップＳ３）。これにより、送受信器２−１の波長可変光源１１は、送受信器１−１から出力されたλ₁の光信号と同一の波長を高精度に出力することができる。したがって、基準波長λ₁を送受側で波長ずれなく設定することができる。

次に、送受信器２−２〜送受信器２−４においても、送受信器１−１の波長可変光源１１により生成される波長を基準として、ステップＳ１〜ステップＳ３と同様の操作を行い、それぞれのローカル光源波長λ₂′〜λ₄′を補正する（ステップＳ４）。具体的には、例えば、送受信器２−２のローカル光源の波長を補正する場合、送受信器１−１の波長可変光源１１の波長をλ₂に変更する。この波長の変更は、送受信器１−１のデジタル信号処理部１３が実施してもよいし、外部から設定することにより波長を変更してもよい。送受信器１−１の波長可変光源１１の波長をλ₂に変更した後に送受信器１−１から送信された光信号は、光伝送装置１０５の送受信器２−２で受信される。送受信器２−２のデジタル信号処理部１３は、送受信器２−２のローカル光源（送受信器２−２の波長可変光源１１）が生成する波長λ₂′の信号の搬送波周波数と送受信器１−１の波長可変光源１１から送信された波長λ₂の信号の搬送波周波数と間の周波数オフセット量Δｆ₂を算出する。そして、送受信器２−２のデジタル信号処理部１３は、周波数オフセット量Δｆ₂を、ローカル光源（送受信器２−２の光源）である波長可変光源１１にフィードバックして、波長λ₂′をλ₂に補正する。同様に、送受信器１−１の波長可変光源１１の波長をλ₃，λ₄に変更して、送受信器２−３，２−４の波長可変光源１１の波長をそれぞれλ₃，λ₄に補正する。なお、このλ₂′〜λ₄′の補正の間は、送受信器１−２〜１−４からは光信号を送信しないようすることが望ましい。

なお、送受信器１−１の波長可変光源１１により生成される波長を変更するタイミングはどのようなタイミングでもよいが、例えば、あらかじめ定めた一定時間（光伝送装置１０５において波長の補正が完了するのに要すると想定される時間）、ある波長で送信を継続した後に、波長を変更してもよい。または、光伝送装置１０５から波長の調整が終了したことを通知して、光伝送装置１０１の送受信器１−１が、この通知を受領した場合に波長変更するようにしてもよい。

以上の処理により、送受信器１−１と送受信器２−１〜２−４の間で周波数（波長）ずれが補正され、波長λ₁〜λ₄の波長多重システムの構築が完了し（ステップＳ５）、以降、光伝送装置１０１から光伝送装置１０５への伝送を、精度良く調整された波長を用いて実施することができる。図４は、本実施の形態の波長多重光の一例を示す図である。この例では、λ₁からλ₄について波長間隔ΔＦで配置している。各波長の配置はこの例に限定されない。λ₁からλ₄について、上記のように送信側と受信側で波長を調整することにより、簡易な処理で、精度良く波長を設定、調整することができる。

さらに、逆方向の光伝送装置１０５から光伝送装置１０１への通信に関しては、波長調整が完了している光伝送装置１０５の送受信器２−１〜２−４から、それぞれに対応する波長を送出し、光伝送装置１０１の送受信器１−１〜１−４で受信し、上記と同様の手順で波長調整を行う。このようにして、光伝送装置１０１と光伝送装置１０５の間の双方向の伝送について、高精度に波長調整が完了し、双方向で波長ずれのない波長多重光伝送システムが実現できる。

なお、本実施の形態では、全ての送受信器１−１〜１−４，送受信器２−１〜２−４を同様の構成としたが、最初に基準とする送受信器をあらかじめ１つ以上定めておく場合には、基準とする送受信器がλ₁からλ₄の波長に対応する波長可変光源１１を備えていればよく、その他の光受信器については、波長の補正が可能な光源であればよい（λ₁からλ₄の広い範囲で波長可変でなくてもよく、生成する光の波長に対して補正が想定される範囲で波長が変更可能であればよい）。

このように、本実施の形態では、光伝送装置の１つの送受信器の波長可変光源を基準光源として光信号を送信し、受信側の光伝送装置の送受信器では、受信した光信号と自身の波長可変光源が生成した信号との周波数オフセット量をデジタル信号処理により求めて、自身の波長可変光源の波長を補正するようにした。このため、簡易な処理で、精度良く波長を設定、調整することができる。

以上のように、本発明にかかる光伝送システム、光伝送装置および光波長調整方法は、波長多重光伝送システムに有用であり、特に、高密度に波長を多重する波長多重光伝送システムに適している。

１−１〜１−４，２−１〜２−４送受信器、１１波長可変光源、１２光変調器、１３デジタル信号処理部、１４コヒーレントレシーバ、１０１，１０５光伝送装置、１０２，１０４混合分配器、１０３伝送路。

Claims

複数の波長の光信号を送信する第１の光伝送装置と、前記複数の波長の光信号が混合された波長多重光を受信する第２の光伝送装置とを備える光伝送システムであって、
前記第１の光伝送装置は、
第１の送受信器を前記波長ごとに備え、
前記第１の送受信器のうちの１つ以上である基準送受信器は、
第１の光を生成する波長可変光源と、
前記第１の光を変調し、前記光信号として送信する光変調器と、
を備え、
前記第２の光伝送装置は、
第２の送受信器を前記波長ごとに備え、
前記第２の送受信器は、
第２の光を生成する光源と、
前記基準送受信器から送信された前記光信号と前記第２の光とが混合された信号を受信し、該信号を電気信号に変換する同期検波部と、
前記電気信号に基づいて前記基準送受信器から送信された前記光信号の搬送波周波数と前記第２の光の搬送波周波数との周波数差を求める信号処理部と、
を備え、
前記光源は、前記周波数差に基づいて前記第２の光の波長を補正し、
前記基準送受信器は、前記複数の波長のうちの１つの波長の前記第１の光を生成し、前記第２の光伝送装置が、該波長に対応する前記第２の送受信器の前記光源の波長の補正を行うことを繰り返して、前記複数の波長に対応する複数の前記第２の送受信器の波長を補正することを特徴とする光伝送システム。
前記第２の送受信器は、
前記第２の光を変調し、前記光信号として送信する光変調器、
を備え、
前記第１の光伝送装置は、複数の前記第２の送受信器から送信された前記複数の波長の光信号が混合された波長多重光を受信し、
前記基準送受信器以外の前記第１の送受信器は、
第１の光を生成する光源と、
波長を補正した後の前記第２の送受信器から送信された前記光信号と前記第１の光とが混合された信号を受信し、該信号を電気信号に変換する同期検波部と、
前記電気信号に基づいて前記第２の送受信器から送信された前記光信号の搬送波周波数と前記第１の光の搬送波周波数との周波数差を求める信号処理部と、
を備え、
前記第１の送受信器の前記光源および前記波長可変光源は、前記周波数差に基づいて前記第１の光の波長を補正することを特徴とする請求項１に記載の光伝送システム。
複数の波長の光信号を送信する第１の光伝送装置と、前記複数の波長の光信号が混合された波長多重光を受信する第２の光伝送装置とを備える光伝送システムにおける前記第１の光伝送装置であって、
第１の送受信器を前記波長ごとに備え、
前記第１の送受信器のうちの１つ以上である基準送受信器は、
第１の光を生成する波長可変光源と、
前記第１の光を変調し、前記光信号として送信する光変調器と、
を備え、
前記基準送受信器は、前記複数の波長のうちの１つの波長の前記第１の光を生成し、前記第２の光伝送装置において該波長に対応する光源の波長の補正が終了した後に前記第１の光の波長を変更し、前記第２の光伝送装置において変更後の波長に対応する光源の波長の調整が終了した後に前記第１の光の波長を補正することを繰り返すことにより、前記複数の波長に対応する複数の光源の波長を補正することを特徴とする光伝送装置。
複数の波長の光信号を送信し第１の送受信器を前記波長ごとに備える請求項３に記載の光伝送装置である第１の光伝送装置と、前記複数の波長の光信号が混合された波長多重光を受信する第２の光伝送装置とを備える光伝送システムにおける前記第２の光伝送装置であって、
第２の送受信器を前記波長ごとに備え、
前記第２の送受信器は、
第２の光を生成する光源と、
複数の前記第１の送受信器のうちの１つである前記基準送受信器から送信された前記光信号と前記第２の光とが混合された信号を受信し、該信号を電気信号に変換する同期検波部と、
前記電気信号に基づいて前記基準送受信器から送信された前記光信号の搬送波周波数と前記第２の光の搬送波周波数との周波数差を求める信号処理部と、
を備え、
前記光源は、前記周波数差に基づいて前記第２の光の波長を補正することを特徴とする光伝送装置。
複数の波長の光信号を送信する第１の光伝送装置と、前記複数の波長の光信号が混合された波長多重光を受信する第２の光伝送装置とを備える光伝送システムにおける光波長調整方法であって、
第１の送受信器を前記波長ごとに備え、前記第１の送受信器のうちの１つ以上である基準送受信器が、前記複数の波長のうちの１つの波長の第１の光を生成し、前記第１の光を変調して前記光信号として送信する第１のステップと、
第２の光を生成する光源を有する第２の送受信器を前記波長ごとに備える前記第２の光伝送装置が、前記第１のステップで前記基準送受信器から送信された前記光信号と前記第２の光とが混合された信号を受信し、該信号を電気信号に変換する第２のステップと、
前記電気信号に基づいて前記第１のステップで前記基準送受信器から送信された前記光信号の搬送波周波数と前記第２の光の搬送波周波数との周波数差を求める第３のステップと、
前記光源の生成する前記第２の光の波長を前記周波数差に基づいて補正する第４のステップと、
前記第４のステップの後に、基準送受信器の生成する前記第１の光の波長を変更して前記第１、第２、第３および第４のステップを繰り返して、前記複数の波長に対応する複数の前記第２の送受信器の波長を補正することを特徴とする光波長調整方法。