JP3464424B2 - 波長分散の補償方法および光伝送システム - Google Patents

波長分散の補償方法および光伝送システム

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    • H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
    • H04B10/2507—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion
    • H04B10/2543—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to fibre non-linearities, e.g. Kerr effect
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の中継区間を
有する光伝送路を用いて波長多重信号光を伝送するとき
の波長分散の補償方法およびその方法を用いた光伝送シ
ステムに関し、特に、各波長の光信号間で発生する相互
位相変調の影響の低減を図った波長分散の補償方法およ
び光伝送システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、長距離の光伝送システムでは光信
号を電気信号に変換し、タイミング再生(retiming)、波
形等化(reshaping)および識別再生(regenerating)を行
う光再生中継器を用いて伝送を行っていた。しかし、現
在では光増幅器の実用化が進み、光増幅器を線形中継器
として用いる光増幅中継伝送方式が検討されている。光
再生中継器を光増幅中継器に置き換えることにより、中
継器内の部品点数が大幅に削減され、信頼性が確保され
るとともに大幅なコストダウンが見込まれる。また、光
伝送システムの大容量化を実現する方法のひとつとし
て、１本の光伝送路に２以上の異なる波長を持つ光信号
を多重して伝送する波長多重（ＷＤＭ）光伝送方式が注
目されている。上記の光増幅中継伝送方式とＷＤＭ光伝
送方式とを組み合わせたＷＤＭ光増幅中継伝送方式にお
いては、光増幅器を用いてＷＤＭ信号光を一括して増幅
することが可能であり、簡素な構成（経済的）で、大容
量かつ長距離伝送が実現可能である。
【０００３】従来のＷＤＭ光増幅中継伝送システムで
は、光伝送路の非線形効果による伝送波形歪みの要因と
して、自己位相変調（self phase modulation；ＳＰ
Ｍ）、相互位相変調（cross phase modulation；ＸＰ
Ｍ）および４光波混合（four-wave-mixing；ＦＷＭ）が
あり、この光伝送路の非線形効果による伝送特性の劣化
を低減するため、光伝送路の波長分散を管理する方法が
用いられている。
【０００４】例えば、N.S.Berganoらの論文「Wavelengt
h Division Multiplexing in Long-Haul Transmission
Systems, IEEE Journal of Lightwave Technology, vo
l. 14, no. 6, pp. 1299-1308, 1996」では、約９００
ｋｍの長さを有し１５８５ｎｍの零分散波長を持つ分散
シフトファイバ（Dispersion-shifted fiber；ＤＳＦ）
と、約１００ｋｍの長さを有し１３１０ｎｍの零分散波
長を持つシングルモードファイバ（ＳＭＦ）とを組み合
わせた光伝送路を用いている。この光伝送路の平均零分
散波長は約１５５８ｎｍであり、信号光波長は１５５６
ｎｍから１５６０ｎｍまでである。ＤＳＦの波長分散
は、約−２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、信号光と自然放出
光の群速度や信号光同士の群速度がそれぞれ異なり、非
線形効果の相互作用時間を短くすることができるため、
４光波混合などによる伝送波形歪みを緩和できる。
【０００５】また、ＷＤＭ光伝送システムの更なる大容
量化および長距離化を実現するためには、その光伝送路
に要求される主な課題として、（ａ）低い伝送損失、
（ｂ）大きい非線形実効断面積、（ｃ）信号光波長と光
伝送路の零分散波長が一致しないこと、（ｄ）累積波長
分散の絶対値が比較的小さいこと、（ｅ）累積波長分散
の補償間隔が中継間隔に対して十分に大きいこと、
（ｆ）波長分散スロープが小さい、または、それを補償
できること、などが挙げられる。
【０００６】上記のような課題への対策として、正の波
長分散を持つ１．３μｍ零分散ファイバと負の波長分散
を持つ分散補償ファイバを組み合わせて光伝送路として
用いることが提案されている。
【０００７】例えばM.Murakamiらによる論文「Long-hau
l 16×10 WDM transmission experiment using high or
der fiber dispersion management technique, ECOC'9
8, p.313, 1998」等で提案されたシステムでは、伝送区
間の前半に正の波長分散を持つ１．３μｍ零分散ファイ
バが用いられ、伝送区間の後半に負の波長分散を持つ分
散補償ファイバが用いるられる。後半の光ファイバは、
前半の光ファイバの波長分散および分散スロープを補償
可能であり、また、前半の光ファイバの非線形実効断面
積は約８０μｍ2と大きく、伝送損失も約０．２０ｄＢ
／ｋｍと小さい。したがって、すべての波長の信号光が
持つ累積波長分散を十分に低減できるため、自己位相変
調−波長分散（self phase modulation-group velocity
dispersion；ＳＰＭ−ＧＶＤ）による伝送波形歪みを
低減できる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な公知の光伝送路を用いることによって、自己位相変調
および４光波混合の発生による伝送波形歪みを低減でき
る場合には、光伝送路の非線形効果による伝送波形歪み
の要因としては、相互位相変調が支配的になる可能性が
高い。すなわち、特定の間隔において波長分散およびそ
のスロープを補償できる光伝送路では、その分散補償間
隔毎に、ＷＤＭ信号光の時間的な配置が再現されること
になるため、相互位相変調による波形歪みが大きくなる
可能性を持つ。
【０００９】しかしながら、相互位相変調に着目して波
長分散マネジメントを行い、光伝送路の非線形効果によ
る伝送特性の劣化を低減させる技術の提案はこれまで殆
どなかった。
【００１０】ここで、相互位相変調による伝送波形歪み
の発生について簡単に説明しておく。一般に、相互位相
変調は、他の信号光の持つ強度揺らぎが光伝送路の非線
形効果により位相揺らぎへと変換する現象である。光フ
ァイバ中を伝送する光の強度揺らぎは、光ファイバが持
つカー（Kerr）効果により光ファイバの屈折率を僅かに
変化させる。その屈折率の変化に応じて、伝搬光の速度
が変化し、伝搬光自体の位相揺らぎが発生する。
【００１１】図１５は、自己位相変調および相互位相変
調による位相揺らぎをそれぞれ説明する図である。ただ
し、説明を簡単にするために孤立光パルスが伝搬する場
合を考える。
【００１２】まず、自己位相変調による位相揺らぎにつ
いては、図１５（Ａ）に示すように、孤立光パルスの立
ち上がり部分では、光強度が急激に増加するために、カ
ー効果によるレッドシフトが発生する。このレッドシフ
トは、信号光の長波長側への波長シフト、すなわち光周
波数が小さくなる方向にシフトする現象を示すものであ
って、レッドチャーピングとも呼ばれる。一方、孤立光
パルスの立ち下がり部分では、光強度が急激に減少する
ために、カー効果によるブルーシフトが発生する。この
ブルーシフトは、信号光の短波長側への波長シフト、す
なわち光周波数が大きくなる方向にシフトする現象を示
すものであって、ブルーチャーピングとも呼ばれる。
【００１３】次に、相互位相変調による位相揺らぎにつ
いては、図１５（Ｂ）に示すように、２つの信号光（孤
立光パルス）が存在し、第２信号光パルスが第１信号光
パルスを追い越す場合を想定する。このような状況を想
定したのは、２つの信号光の波長が異なると、光伝送路
の波長分散特性によって各信号光の伝搬する速度がそれ
ぞれ異なるようになるためである。そして、図１５
（Ｃ）に示すように、第２信号光が第１信号光に接近し
て衝突し始めた状態の場合には、光強度が急激に増加す
るためにレッドチャーピングが発生する。一方、図１５
（Ｄ）に示すように第２信号光が第１信号光を追い越し
て離れようとしている状態の場合には、光強度が急激に
減少するためにブルーチャーピングが発生する。
【００１４】第２信号光が第１信号光を追い越し始めて
から追い越し終わるまでの間、第２信号光パワーが一定
の場合には、相互位相変調によるレッドチャーピングと
ブルーチャーピングとが互いに打ち消し合う。しかし、
実際には、例えば光増幅中継器を用いて光伝送路損失を
補償する場合などのように、信号光パワーが伝送過程で
変化する場合が多く、このような場合には、２つの光パ
ルスの衝突が、光パワーの大きい状態（例えば光増幅中
継器の出力直後または中継区間の前半部分など）で起き
るか、光パワーが小さい状態（例えば光増幅中継器の入
力直前または中継区間の後半部分など）で起きるかによ
って、レッドチャーピングおよびブルーチャーピングが
打ち消し合わなくなり、どちらか一方が残留する可能性
が生じる。
【００１５】本発明は上記の点に着目してなされたもの
で、光伝送路が持つ非線形効果の１つである相互位相変
調による伝送波形歪みを低減するための波長分散の補償
方法、および、それを用いた光伝送システムを提供する
ことを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明による波長分散の補償方法の１つの態様は、
異なる波長の２つ以上の光信号を含んだ波長多重信号光
を伝送する伝送路の波長分散補償方法であって、前記伝
送路を複数の中継区間に分け、前記伝送路内の１つまた
は複数の中継区間の波長分散量を、少なくとも隣接波長
の光信号の間で発生する相互位相変調によるブルーチャ
ーピング量およびレッドチャーピング量がおおむね相互
に打ち消し合う値に設定する方法である。
【００１７】かかる補償方法によれば、波長多重信号光
が１つまたは複数の定められた中継区間を伝送される
と、各波長の光信号間でビット周期に対応した時間遅延
が生じ、光パルスの衝突の際に発生する相互位相変調に
よるレッドチャーピングおよびブルーチャーピングがほ
ぼ互いに打ち消し合うようになる。これにより、隣接波
長分散の光信号の衝突により生じる相互位相変調に起因
した伝送波形歪みの低減を図ることが可能になる。
【００１８】また、上記波長分散の補償方法について
は、前記伝送路内の複数の中継区間の間にて、ブルーチ
ャーピングおよびレッドチャーピングが１回ずつ発生す
るように分散補償するようにしてもよい。
【００１９】さらに、前記伝送路は、伝送距離に応じて
光を減衰するものであって、前記中継区間の間には前記
伝送路で減衰した光を増幅する光増幅器を有し、前記伝
送路内の複数の中継区間の間にて、隣接波長の光信号の
間で発生する相互位相変調によるブルーチャーピング量
およびレッドチャーピング量が相互に打ち消し合うよう
に分散補償するようにしてもよい。また、前記伝送路内
の１つの中継区間にて、隣接波長の光信号の間で発生す
る相互位相変調によるブルーチャーピング量およびレッ
ドチャーピング量が相互に打ち消し合うようにする場合
には、前記ブルーチャーピングおよびレッドチャーピン
グの発生する周期が複数回あるようにする。
【００２０】あるいは、前記伝送路は、伝送距離に応じ
て光を減衰しないように、該伝送路自体が長手方向に沿
って分布的に増幅を行うものであって、前記伝送路内の
１つの中継区間にて、隣接波長の光信号の間で発生する
相互位相変調によるブルーチャーピング量およびレッド
チャーピング量が相互に打ち消し合うようにする場合に
は、前記ブルーチャーピングおよびレッドチャーピング
が、前記１つの中継区間内で１回ずつ発生するように分
散補償するようにしてもよい。
【００２１】また、上述した波長分散の補償方法におけ
る伝送路は、正の波長分散値を有するファイバと負の波
長分散値を有するファイバとから成るようにするのが好
ましい。
【００２２】本発明による波長分散の補償方法の他の態
様は、異なる波長の２つ以上の光信号を含んだ波長多重
信号光を伝送する伝送路の波長分散補償方法であって、
前記伝送路を複数の中継区間に分け、該中継区間の間に
は伝送路で生じる損失を補償する光増幅器を設け、前記
伝送路内の１つの中継区間での波長分散により隣接波長
の光信号間に発生する時間遅延量を、波長多重信号光の
伝送速度のビット周期よりも小さくするかまたは大きく
し、前記伝送路内の１つまたは複数の中継区間において
隣接波長の光信号の間で発生する相互位相変調によるブ
ルーチャーピング量およびレッドチャーピング量が相互
に打ち消し合うように分散補償する方法である。
【００２３】本発明の光伝送システムは、上述したよう
な波長分散の補償方法を適用して構成したシステムであ
り、その具体的な構成については以下の実施形態で詳し
く説明することにする。
【００２４】
【発明の実施の形態】まず最初に、一般的な光伝送シス
テムの光伝送路で発生する相互位相変調について具体例
を示しながら説明する。
【００２５】図１は、一般的な光伝送システムの１つの
中継区間における波長分散マップの一例を示した図であ
る。ただし、ここでは中継間隔を１００ｋｍ、信号光波
長付近での光伝送路の波長分散を−２．３４ｐｓ／ｎｍ
／ｋｍ、信号光の波長間隔を５０ＧＨｚ、伝送速度を１
０．６６４Ｇｂｉｔ／ｓ（ビット周期９３．７７ｐｓ）
とした場合が示してある。
【００２６】図１のように、光伝送路を伝搬する複数の
波長の信号光には、１００ｋｍの中継区間を伝送される
ことで−２３４ｐｓ／ｎｍの波長分散が発生して、各々
の伝送速度に差が生じるようになる。例えば、信号光波
長が１５５０ｎｍ帯や１５８０ｎｍ帯等にある場合、５
０ＧＨｚの波長間隔は約０．４ｎｍに相当するため、隣
接波長の信号光についての波長分散による遅延量は−９
３．６ｐｓ（＝−２３４ｐｓ／ｎｍ×０．４ｎｍ）とな
る。これは、伝送速度が１０．６６４Ｇｂｉｔ／ｓ（ビ
ット周期９３．７７ｐｓ）であるので、１００ｋｍ伝送
後に隣接波長の光パルスが１ｂｉｔ遅延するような状態
になる。
【００２７】ここで、１つの中継区間における相互位相
変調によるレッドチャーピングおよびブルーチャーピン
グの発生状態を、隣接波長の光パルスの接近状況に応じ
て考えてみる。
【００２８】例えば、中継区間の開始地点０ｋｍにおい
て隣接波長の光パルスがこれから衝突しようとしている
場合には、０ｋｍから５０ｋｍの間に隣接波長の光パル
スが接近すると、相互位相変調によりレッドチャーピン
グが発生し、一方、５０ｋｍから１００ｋｍの間に隣接
波長の光パルスが離れると、相互位相変調によりブルー
チャーピングが発生する。また、例えば、０ｋｍにおい
て隣接波長の光パルスがちょうど衝突している場合に
は、０ｋｍから５０ｋｍの間に隣接波長の光パルスが離
れると、相互位相変調によりブルーチャーピングが発生
し、一方、５０ｋｍから１００ｋｍの間に隣接波長の光
パルスが接近すると、相互位相変調によりレッドチャー
ピングが発生する。さらに、例えば、０ｋｍにおいて隣
接波長の光パルスが衝突の途中の場合には、上記の２つ
の場合の中間状態になる。
【００２９】このようにして発生する相互位相変調によ
るレッドチャーピングおよびブルーチャーピングの大き
さは、隣接波長の光パルスのパワーに依存することが知
られている。そこで、例えば図２に示すような伝送損失
の異なる2種類の光伝送路を想定し、それぞれで発生す
る相互位相変調によるチャーピングの大きさを考えてみ
る。なお、図２には、伝送損失が０ｄＢ／ｋｍおよび
０．２ｄＢ／ｋｍの場合について、規格化された信号光
パワーの変化の様子が示してある。
【００３０】伝送損失が０ｄＢ／ｋｍの場合、隣接波長
の光パルスのパワーはそれぞれ一定になるため、１００
ｋｍの伝送により発生するレッドチャーピングおよびブ
ルーチャーピングのそれぞれの大きさは、光パルスの接
近状態に拘わらず等しくなって、互いに打ち消し合うこ
とになる。
【００３１】一方、伝送損失が０．２ｄＢ／ｋｍの場合
には、５０ｋｍ伝送後の信号光パワーが伝送開始直後の
パワーの１０分の１になり、１００ｋｍ伝送後の信号光
パワーが伝送開始直後のパワーの１００分の１になる。
したがって、隣接波長の光パルスの光パワーが伝送の途
中で変化するために、発生するレッドチャーピングおよ
びブルーチャーピングの大きさが異なるようになって、
いずれかのチャーピングが残留することになる。
【００３２】具体的には、例えば０ｋｍにおいて隣接波
長の光パルスがちょうど衝突している場合、０ｋｍから
５０ｋｍの間に発生するブルーチャーピングの大きさ
は、５０ｋｍから１００ｋｍの間に発生するレッドチャ
ーピングの大きさの約１０倍となるため、約９割のブル
ーチャーピングが残留することになる。
【００３３】ここで、相互位相変調によるチャーピング
量を計算により求めた一例を示しておく。相互位相変調
によるチャーピング量の計算にあたっては、例えば図３
（Ａ）に示すような正弦波で表される孤立光パルスをモ
デルとした。すなわち、各波長の孤立光パルスとして次
の（１）式を仮定した。
【００３４】
【数１】
【００３５】ただし、Ｄは波長分散［ｐｓ／ｎｍ］、ｄ
Ｄ／ｄＬは長さあたりの波長分散［ｐｓ／ｎｍ／ｋ
ｍ］、Ｌは光ファイバの長さ［ｍ］、ｃは光速［ｍ／
ｓ］、λは光波長［ｍ］、Ｂｒは伝送速度［ｂｉｔ／
ｓ］、Δｆは光周波数間隔［Ｈｚ］である。
【００３６】相互位相変調によるチャーピング量は、上
記（１）式で表される孤立光パルスの時間微分値（ｄＡ
／ｄｔ）および光パルスのパワーに比例し、その総量は
時間積分により求められる。なお、ここでの時間ｔは、
光パルスの遅延時間に対応するものである。また、光パ
ルスのパワーは指数関数（ｅ-αt；αは定数）に従って
減衰するものとする。上記（１）式の時間微分値は、Ｌ
＝ｖ・ｔ（ｖは２つの光パルスの相対的な速度）とし、
Ｋを定数として、次の（２）式で表すことができる。
【００３７】
【数２】
【００３８】上記（２）式および光パワーを基に求めら
れるチャーピング量（ＸＰＭ量）を遅延時間に応じて表
示したグラフを図３（Ｂ）に示す。また、チャーピング
の総量を積分により計算した結果を図３（Ｃ）に示す。
ただし、図３（Ｃ）の計算においては、中継間隔を５０
ｋｍ、波長間隔を５０ＧＨｚ、伝送速度を１０．６６４
Ｇｂｉｔ／ｓ（ビット周期９３．７７ｐｓ）とし、５０
ｋｍ伝送後に隣接波長の光パルスが０．５ｂｉｔから５
ｂｉｔまで遅延する場合を想定した。また、チャーピン
グの総量は、５０ｋｍ伝送後に隣接波長の光パルスが
０．５ｂｉｔ遅延する場合のチャーピングの総量を用い
て規格化している。なお、上記のような設定条件におい
て、０．５〜５ｂｉｔの遅延を生じるような光伝送路の
波長分散を絶対値で換算すると、２．３４〜２３．４ｐ
ｓ／ｎｍ／ｋｍに相当する。
【００３９】図３（Ｂ）に示した曲線は、チャーピング
の総量を求めるための積分の原始関数であるので、チャ
ーピング量が零になる遅延時間に対応して、図３（Ｃ）
に示したチャーピングの総量が極大値または極小値を持
つことになる。具体的には、遅延時間が０〜約１．７５
ｂｉｔの範囲について積分して求めた総量が極小値とな
る。
【００４０】図３（Ｃ）に示した計算結果から、５０ｋ
ｍ伝送後における隣接波長の光パルスの時間遅延量を
０．５ｂｉｔよりも大きくすることで、チャーピングの
総量を低減させることが可能であることは分かる。しか
しながら、伝送損失が生じる１つの中継区間だけにおい
て、相互位相変調によるチャーピングの残留を殆ど零に
するような設定条件を実現することは非常に困難であ
る。
【００４１】そこで、本発明は、相互位相変調によるチ
ャーピングの残留を考慮し、複数の中継区間に亘る波長
分散マネジメントを適切に行うことで、レッドチャーピ
ングおよびブルーチャーピングが互いに打ち消し合うよ
うにするための技術を提供する。
【００４２】以下、本発明の実施形態を図面に基づいて
説明する。図４は、本発明の第１実施形態および第２実
施形態に係る光伝送システムの全体構成を示すブロック
図である。
【００４３】図４において、本光伝送システムは、例え
ば、光送信局１と、光受信局２と、それら送受信局間に
一定の間隔で配置される複数の光増幅器（光中継器）３
1,３ 2,…と、光送信局１、各光増幅器３1,３2,…および
光受信局２の間を結ぶ光伝送路４と、から構成される。
【００４４】光送信局１は、例えば、波長の異なる複数
の光信号をそれぞれ出力する複数の光送信器（Ｅ／Ｏ）
１Ａと、複数の光信号を波長多重する合波器１Ｂと、該
合波器１ＢからのＷＤＭ信号光を所要のレベルに増幅し
て光伝送路４に出力するポストアンプ１Ｃと、を有す
る。
【００４５】光受信局２は、例えば、光伝送路４を介し
て伝送されたＷＤＭ信号光を所要のレベルに増幅するプ
リアンプ２Ａと、プリアンプ２Ａからの出力光を波長に
応じて複数の光信号に分ける分波器２Ｂと、複数の光信
号をそれぞれ受信処理する複数の光受信器（Ｏ／Ｅ）２
Ｃと、を有する。
【００４６】各光増幅器３1,３2,…は、光伝送路４の各
所に到達したＷＤＭ信号光を一括して増幅可能な公知の
光増幅器である。具体的には、例えばエルビウム等の希
土類元素イオンをドープした光ファイバを利用した光フ
ァイバ増幅器などを用いることが可能である。
【００４７】光伝送路４は、光送信局１および光増幅器
３1の間を結ぶ第１中継区間４1と、各光増幅器３1〜３
n-1の間をそれぞれ結ぶ第２〜第ｎ−１中継区間４2〜４
n-1と、光増幅器３n-1および光受信局２の間を結ぶ第ｎ
中継区間４nとを有する。各中継区間に用いられる光フ
ァイバは、本発明による分散補償方法に従って設定され
た所定の波長分散特性を有するものであって、本実施形
態では波長分散特性の均一な１種類の光ファイバを使用
する場合を考える。
【００４８】上記のような構成の光伝送システムでは、
各中継区間で発生する伝送損失が、各々の光増幅器にお
いて集中的に補償される。このような集中的に利得を持
つシステムでは、前述したように伝送損失による信号光
パワーの減衰を考慮して、複数の中継区間に亘る波長分
散マネジメントを行うことが重要である。
【００４９】図５は、第１実施形態における波長分散マ
ップの一例を示す図である。ただし、ここでは例えば中
継間隔を５０ｋｍ、信号光波長付近での光伝送路の波長
分散を−２．３４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、信号光の波長間隔
を５０ＧＨｚ、伝送速度を１０．６６４Ｇｂｉｔ／ｓ
（ビット周期９３．７７ｐｓ）とする。このような設定
条件では、１つの中継区間において波長分散により隣接
波長の光信号間に発生する時間遅延量が、ビット周期の
１／２倍となり、すなわち、１００ｋｍ伝送後（２中継
区間の伝送後）に隣接波長の光パルスが１ｂｉｔ遅延す
るようになる。図５には、その場合に発生する波長分散
の変化が実線で示してある。なお、本発明は上記の設定
条件に限定されるものではなく、これは後述する他の実
施形態においても同様である。
【００５０】図５において、実線は、伝送距離が０ｋｍ
の地点で隣接波長の光パルスがこれから衝突しようとし
ている場合を考えたものである。第１中継区間（０ｋｍ
から５０ｋｍ）の間に隣接波長の光パルスが接近する
と、相互位相変調によりレッドチャーピングが発生し、
一方、第２中継区間（５０ｋｍから１００ｋｍ）の間に
隣接波長の光パルスが離れると、相互位相変調によりブ
ルーチャーピングが発生する。この場合、中継区間で生
じる伝送路の損失は光中継器で元の光パワーに戻るた
め、光パルスのパワーの変化は各中継区間において同様
である。したがって、第１中継区間において発生するレ
ッドチャーピングの総量と第２中継区間において発生す
るブルーチャーピングの総量とがほぼ同じになる。これ
により、隣接波長間で発生する相互位相変調によるチャ
ーピングが２つの中継区間毎に打ち消し合って大幅に低
減されるようになる。
【００５１】上記の場合と同様にして、０ｋｍにおいて
隣接波長の光パルスがちょうど衝突している場合を考え
る。この場合にも、第１中継区間において発生するブル
ーチャーピングの総量と、第２中継区間において発生す
るレッドチャーピングの総量とがほぼ同じになるため、
１００ｋｍ伝送後には相互位相変調によるチャーピング
が大幅に低減されるようになる。また、０ｋｍにおいて
隣接波長の光パルスが衝突の途中の場合には、上記の２
つの場合の中間状態になり、上記の場合と同様の作用効
果が得られる。
【００５２】なお、図５の一点鎖線で示した波長分散の
変化は、１つの中継区間の伝送後に光パルスが１ｂｉｔ
遅延する場合、すなわち、上記の設定条件では、隣接波
長ではなく１つの波長を隔てた光パルスについての場合
を示したものである。この場合、１つの中継区間でレッ
ドチャーピングおよびブルーチャーピングが発生するた
め、伝送路損失の影響で一方のチャーピングが光レベル
の減衰しない時点で発生し（図５ではレッドチャーピン
グ）、他方のチャーピングが光レベルの減衰の多い時点
で発生しているため、減衰の少ない時点で発生している
チャーピングが残留してしまう。したがって、伝送路で
損失が有りこれを光増幅器で補償するシステムでは、隣
接波長の信号光間で発生する相互位相変調によるチャー
ピングを低減する際に、１つの中継区間では光パルスの
遅延量が光パルスの１ｂｉｔとならないようにする必要
がある。
【００５３】また、上記の説明では信号光の波形を孤立
光パルスとしてきたが、実際にはＮＲＺ（Non-Return-t
o-Zero）符号やＲＺ（Return-to-Zero）符号等の光通信
一般に広く用いられている符号形式の信号光に対して本
発明は有効である。
【００５４】例えば、ＮＲＺ符号を用いた場合に、光パ
ルスがオンとなる符号「１」が連続するようなときは、
孤立光パルスを想定した場合とは状況が異なってくる
が、このような場合でも、「１」連続部分の立ち上がり
に対応して発生するレッドチャーピングと、立ち下がり
に対応して発生するブルーチャーピングとが互いに打ち
消し合うため、孤立光パルスの場合と同様の効果が得ら
れる。ただし、光送受信局間の全伝送区間に亘って光パ
ルスの追い越しが生じないような長い「１」連続が発生
する場合には、ブルーチャーピングの発生する機会がな
いためレッドチャーピングが残留することになる。この
点を考慮すると、信号光の符号形式としてはＲＺ符号を
用いることがより好ましいと言える。なお、この信号光
の符号形式については以降で説明する他の実施形態にお
いても同様である。
【００５５】このように第１実施形態によれば、隣接波
長の光パルスが２つの中継区間で１ｂｉｔ遅延するよう
に光伝送路の波長分散特性等を設定して分散マネジメン
トを行うことで、隣接波長の信号光間における相互位相
変調に起因した波形歪みの低減を図ることが可能であ
る。また、信号光の波長間隔および各中継区間を等間隔
とし、さらに各中継区間毎の光パワーの変化を略等しく
することにより、波長分散マネジメントをより確実に行
うことができる。
【００５６】次に、本発明の第２実施形態について説明
する。第２実施形態では、前述の第１実施形態が２つの
中継区間を単位として波長分散マネジメントを実施する
のに対して、３つの中継区間を単位とする場合について
説明する。
【００５７】図６は、第２実施形態における波長分散マ
ップの一例を示す図である。ただし、ここでは信号光波
長付近での光伝送路の波長分散を−１．５６ｐｓ／ｎｍ
／ｋｍとしている。他の設定条件は図５に示した場合と
同様であって、中継間隔を５０ｋｍ、信号光の波長間隔
を５０ＧＨｚ、伝送速度を１０．６６４Ｇｂｉｔ／ｓ
（ビット周期９３．７７ｐｓ）とする。このような設定
条件では、１つの中継区間において波長分散により隣接
波長の光信号間に発生する時間遅延量が、ビット周期の
１／３倍となり、すなわち、１５０ｋｍ伝送後（３中継
区間の伝送後）に、隣接波長の光パルスが１ｂｉｔ遅延
するようになる。図６には、その場合に発生する波長分
散の変化が実線で示してある。また、１つの波長を隔て
た光パルスについては２ｂｉｔ遅延するようになり、そ
の場合に発生する波長分散の変化が破線で示してある。
破線で示した波長から１つ波長を隔てた光パルスの波長
分散の変化を一点鎖線で示してある。
【００５８】図６において、例えば、伝送距離が０ｋｍ
の地点で隣接波長の光パルスがこれから衝突しようとし
ている場合を考える。第１中継区間および第２中継区間
の前半（０〜７５ｋｍ）の間に隣接波長の光パルス（図
で実線に対応）が接近すると、相互位相変調によりレッ
ドチャーピングが発生し、一方、第２中継区間の後半お
よび第３中継区間（７５〜１５０ｋｍ）の間に隣接波長
の光パルスが離れると、相互位相変調によりブルーチャ
ーピングが発生する。
【００５９】ここで、実際に発生するチャーピングの量
について注目すると、そのチャーピング量は、チャーピ
ングが切り変わった位置が最小のチャーピングの値をと
り、一つのチャーピング間の中心の位置がチャーピング
の最大となる。図６の実線の特性を伝送距離とチャーピ
ングの量で考えると、０ｋｍ、７５ｋｍ、１５０ｋｍの
各地点でチャーピングが最小になり、３７．５ｋｍ及び
１１２．５ｋｍでチャーピングの最大値を迎えることに
なる。
【００６０】５０ｋｍの光増幅器の位置では、チャーピ
ングの最大値を過ぎ、ある程度チャーピング量が減衰し
た時点で光増幅が行われ、１００ｋｍの光増幅器の位置
では、チャーピングが０から最大値に向けて増加した時
点で光増幅が行われる。即ち、光増幅器に入射した時点
のチャーピングは、比較的大きくない状態であるので、
伝送路で生じるレベル差を無視して考えることができ
る。
【００６１】したがって、第１中継区間および第２中継
区間の前半において発生するレッドチャーピングの総量
と、第２中継区間の後半および第３中継区間において発
生するブルーチャーピングの総量がほぼ同じになる。こ
れにより、隣接波長間で発生する相互位相変調によるチ
ャーピングが３つの中継区間毎に打ち消し合って大幅に
低減されるようになる。
【００６２】また、１つの波長を隔てた光パルス（図で
破線に対応）については、第１中継区間の前側３／４部
分（０〜３７．５ｋｍ）の間に光パルスが接近するとレ
ッドチャーピングが発生し、一方、第１中継区間の後側
１／４部分および第２中継区間の前半（３７．５〜７５
ｋｍ）の間に光パルスが離れるとブルーチャーピングが
発生する。さらに、第２中継区間の後半および第３中継
区間の前側１／４部分（７５〜１１２．５ｋｍ）の間に
光パルスが接近するとレッドチャーピングが発生し、一
方、第３中継区間の後側３／４部分（１１２．５〜１５
０ｋｍ）の間に光パルスが離れるとブルーチャーピング
が発生する。このようにして３つの中継区間で発生する
レッドチャーピングおよびブルーチャーピングの各総量
はほぼ同じになるため、１つの波長を隔てた光パルス間
で発生する相互位相変調によるチャーピングも３つの中
継区間毎に打ち消し合うようになる。
【００６３】上記の場合と同様にして、０ｋｍにおいて
隣接波長の光パルスがちょうど衝突している場合を考え
る。この場合にも、第１中継区間および第２中継区間の
前半において発生するブルーチャーピングの総量と、第
２中継区間の後半および第３中継区間において発生する
レッドチャーピングの総量とがほぼ同じになるため、１
５０ｋｍ伝送後には相互位相変調によるチャーピングが
大幅に低減されるようになる。
【００６４】また、１つの波長を隔てた光パルスについ
ても、第１中継区間の前側３／４部分、並びに、第２中
継区間の後半および第３中継区間の前側１／４部分にお
いてそれぞれ発生するブルーチャーピングの総量と、第
１中継区間の後側１／４部分および第２中継区間の前
半、並びに、第３中継区間の後側３／４部分においてそ
れぞれ発生するレッドチャーピングの総量とがほぼ同じ
になるため、１つの波長を隔てた光パルス間で発生する
相互位相変調によるチャーピングも３つの中継区間毎に
打ち消し合うようになる。
【００６５】さらに、０ｋｍにおいて隣接波長の光パル
スが衝突の途中の場合には、上記の２つの場合の中間状
態になり、上記の場合と同様の作用効果が得られる。な
お、図６の一点鎖線で示した波長分散の変化は、１つの
中継区間の伝送後に光パルスが１ｂｉｔ遅延する場合、
すなわち、上記の設定条件では、２つの波長を隔てた光
パルスについての場合を示したものである。この場合、
１つの中継区間でレッドチャーピングおよびブルーチャ
ーピングが発生するため、従来の場合と同様に一方のチ
ャーピング（図６ではレッドチャーピング）が残留して
しまう。したがって、上記のような設定条件では、隣接
波長および１つの波長を隔てた各信号光間で発生する相
互位相変調によるチャーピングを低減するのに有効であ
る。
【００６６】このように第２実施形態によれば、３つの
中継区間において隣接波長の光パルスが１ｂｉｔ遅延す
るように光伝送路の波長分散特性等を設定して分散マネ
ジメントを行うことで、隣接波長および１つの波長を隔
てた信号光間における相互位相変調による波形歪みの低
減を図ることが可能である。
【００６７】なお、上記の第２実施形態では、隣接波長
の光パルスが３つの中継区間の伝送後に１ｂｉｔ遅延す
るように光伝送路の波長分散特性を設定するようにした
が、３つの中継区間を単位として波長分散マネジメント
を行う場合の他の設定例としては、隣接波長の光パルス
が３中継区間の伝送後に２ｂｉｔ遅延するように光伝送
路の波長分散特性を設定することも可能である。この場
合、他の設定条件を上記の場合と同様とすると、光伝送
路の波長分散を−３．１２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとすればよ
い。
【００６８】また、上述した第１、２実施形態では、２
つまたは３つの中継区間を単位として波長分散マネジメ
ントを実施する場合を説明したが、本発明はこれに限ら
れるものではなく、４つ以上の中継区間を単位として波
長分散マネジメントを実施することも可能である。例え
ば、４つの中継区間を単位として波長分散マネジメント
を行う場合などには、隣接波長の光パルスが４中継区間
の伝送後に１ｂｉｔまたは３ｂｉｔ遅延するように光伝
送路の波長分散特性を設定すればよい。
【００６９】次に、本発明の第３実施形態について説明
する。上述の第１、２実施形態では、各中継区間の光伝
送路における伝送損失を各光増幅器を用いて集中的に補
償する場合について説明した。第３実施形態では、光伝
送路の損失を分布的に補償する場合を考える。
【００７０】図７は、第３実施形態に係る光伝送システ
ムの全体構成を示すブロック図である。だだし、上述の
図４に示したシステム構成と同じ部分には同一符号が付
してある。
【００７１】図７において、本光伝送システムは、伝送
損失がほぼ０ｄＢ／ｋｍに制御された光伝送路５を使用
して、光送信局１および光受信局２の間の光伝送を行う
構成である。上記の光伝送路５としては、例えば、誘導
ラマン（Raman）散乱を用いた光増幅技術や、エルビウ
ム等の希土類元素イオンをドープした光ファイバを光伝
送路として用いた光増幅技術などにより、光伝送路の損
失を分布的に補償する機能を備えたものが使用可能であ
る。また、ここでは光伝送路５について、上述の第１、
２実施形態における中継区間４1〜４nに相当する中継区
間５1〜５nが定められているものとする。
【００７２】上記のような分布型の増幅利得を持つ光伝
送システムでは、各中継区間５1〜５nのそれぞれの光伝
送路において、隣接波長の光パルスの衝突回数が整数倍
となるように、光伝送路５の波長分散特性が設定され
る。具体的には、１つの中継区間あたりの光伝送路５の
波長分散が、次の（３）式で示す関係を満足するように
設定する。
【００７３】 Ｄ＝Ｎ×［ｃ／（λ2×Ｂｒ×Δｆ）］ …（３） ただし、Ｂｒは信号光の伝送速度であり、その逆数は光
パルス間隔（ビット周期）に等しい。また、ｃは光の速
度、λは信号光波長、Δｆは光周波数間隔、Ｎは任意の
整数である。例えば、伝送速度Ｂｒを１０Ｇｂｉｔ／
ｓ、光速ｃを３×１０8ｍ／ｓ、信号光波長λを１．５
５μｍ、光周波数間隔Δｆを１００ＧＨｚとした場合、
中継区間あたりの光伝送路の波長分散Ｄは１２５ｐｓ／
ｎｍのＮ倍になる。次の表１にはＩＴＵ規格に準拠した
幾つかの条件について計算を行った一例を示しておく。
【００７４】
【表１】
【００７５】表１では、例えば、信号光の波長λとして
１５５２．５２ｎｍおよび１５８５．３７ｎｍを想定
し、その各波長について、伝送速度を９．９５Ｇｂｉｔ
／ｓまたは１０．６６Ｇｂｉｔ／ｓ、光周波数間隔を５
０ＧＨｚまたは１００ＧＨｚにそれぞれ設定した場合に
おける波長分散の基本量（Ｄ／Ｎ）を計算した結果が示
してある。なお、伝送速度として１０Ｇｂｉｔ／ｓの前
後で２種類の速度を設定しているのは、誤り訂正符号を
適用するか否かに対応させるためのものであって、９．
９５Ｇｂｉｔ／ｓは誤り訂正符号を適用しない場合、１
０．６６Ｇｂｉｔ／ｓは誤り訂正符号として例えばリー
ドソロモン符号（ＲＳ符号）を適用した場合に対応した
伝送速度である。
【００７６】上記のような構成の光伝送システムでは、
１つの中継区間における隣接波長の光パルスの衝突回数
が整数倍となるように、言い換えれば、隣接波長の光パ
ルスが１中継区間でＮｂｉｔ遅延するように光伝送路５
の波長分散特性を設定することによって、光パルスの追
い越しの際に発生するレッドチャーピングおよびブルー
チャーピングの各総量がほぼ同じになり、相互位相変調
によるチャーピングが打ち消し合うようになる。このよ
うな分散マネジメントを行うことによって、各波長の信
号光間における相互位相変調による波形歪みの低減を図
ることが可能になる。
【００７７】次に、本発明の第４実施形態について説明
する。図８は、第４実施形態に係る光伝送システムの全
体構成を示すブロック図である。だだし、上述の図４に
示したシステム構成と同じ部分には同一符号が付してあ
る。
【００７８】図８において、本光伝送システムは、図４
に示したシステム構成について、光伝送路４に代えて、
所定の分散補償区間毎に累積波長分散の補償をまとめて
行う光伝送路４’を用いたものである。この光伝送路
４’は、第１中継区間４1〜第ｋ−１中継区間４k-1で発
生し累積する波長分散を第ｋ中継区間４kで一括して補
償する。ここでは、例えば中継間隔を５０ｋｍとしたと
きに、９つの中継区間毎に波長分散を補償する、すなわ
ち、ｋ＝９として４５０ｋｍの分散補償区間を想定した
場合について考える。この場合、具体的には、例えば第
１〜第８中継区間にそれぞれ用いる光伝送路の波長分散
を−２．３４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、第９中継区間に用いる
光伝送路の波長分散を＋１８．７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ等と
することができる。ただし、上記の波長分散値は信号光
波長付近における値である。なお、本発明における分散
補償区間の設定および光伝送路の波長分散特性の設定
は、上記に場合に限定されるものではない。
【００７９】図９は、第４実施形態における１つの分散
補償区間についての波長分散マップを示す図である。た
だし、ここでも第１実施形態等の場合と同様に、中継間
隔を５０ｋｍ、信号光の波長間隔を５０ＧＨｚ、伝送速
度を１０．６６４Ｇｂｉｔ／ｓ（ビット周期９３．７７
ｐｓ）としている。
【００８０】図９に示すように、１つの分散補償区間に
おける第１〜８中継区間４1〜４8では、２つの中継区間
の伝送後に隣接波長の光パルスが１ｂｉｔ遅延し、隣り
合う奇数区間と偶数区間においてチャーピングが打ち消
し合っている。この状態は第１実施形態の場合と同様で
ある。一方、第１〜８中継区間４1〜４8で累積した波長
分散を補償する第９中継区間４9では、隣接波長の光パ
ルスが４ｂｉｔ遅延する（他の中継区間との相対的な関
係で言えば４ｂｉｔ進む）。この第９中継区間４9の光
伝送路でも伝送損失により光パルスのパワーが変化する
ため、中継区間の前半で生じるチャーピングが後半で生
じるチャーピングよりも大きくなって、レッドチャーピ
ングおよびブルーチャーピングのいずれかが残留する。
したがって、図９に示したような場合には、第９中継区
間４9でレッドチャーピングが少量だけ残ることにな
る。
【００８１】しかし、第９中継区間４9の間ではレッド
チャーピングとブルーチャーピングの組み合わせが複数
回発生しているため、伝送路による損失の変化量が小さ
い時点で次々にチャーピングが変化するため残留するチ
ャーピング量を少なくすることができる。即ち、伝送路
に減衰が有り、光増幅器でその減衰を補償する場合は、
１つの区間で数多くのレッドチャーピングとブルーチャ
ーピングの組み合わせを発生させるようにすることで、
チャーピング量の補償誤差を小さくすることができる。
【００８２】このように第４実施形態によれば、所定の
分散補償区間毎に累積波長分散をまとめて補償する構成
としたことで、第１実施形態の場合における効果に加え
て、累積波長分散による信号光波形の劣化を低減できる
ため、伝送特性のより優れた光伝送システムを実現する
ことが可能である。
【００８３】次に、本発明の第５実施形態について説明
する。第５実施形態では、第４実施形態において第９中
継区間で残留するチャーピングの低減を図った改良例に
ついて説明する。
【００８４】第５実施形態に係る光伝送システムの構成
は、前述の図８に示した第５実施形態の構成について、
分散補償区間を９つの中継区間から１０の中継区間に変
更し、すなわち、図８においてｋ＝１０として５００ｋ
ｍの分散補償区間を設定したものである。具体的な光伝
送路４’の構成としては、例えば、第１〜第９中継区間
にそれぞれ用いる光伝送路の波長分散を−２．３４ｐｓ
／ｎｍ／ｋｍとし、第１０中継区間に用いる光伝送路の
波長分散を＋２１．１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ等とする。ただ
し、上記の波長分散値は信号光波長付近における値であ
る。
【００８５】図１０は、第５実施形態における１つの分
散補償区間についての波長分散マップを示す図である。
ただし、中継間隔を５０ｋｍ、波長間隔を５０ＧＨｚ、
伝送速度を１０．６６４Ｇｂｉｔ／ｓ（ビット周期９
３．７７ｐｓ）とする。
【００８６】図１０に示すように、１つの分散補償区間
における第１〜９中継区間４1〜４9では、２つの中継区
間の伝送後に隣接波長の光パルスが１ｂｉｔ遅延し、第
１〜８中継区間４1〜４8において隣り合う奇数区間と偶
数区間でチャーピングが打ち消し合い、第９中継区間４
9においては一方のチャーピング（図の例ではレッドチ
ャーピング）が残留する。一方、第１〜９中継区間４1
〜４9で累積した波長分散を補償する第１０中継区間４
10では、隣接波長の光パルスが４．５ｂｉｔ遅延する
（他の中継区間との相対的な関係で言えば４．５ｂｉｔ
進む）。この第１０中継区間４10の光伝送路でも伝送損
失により光パルスのパワーが変化するため、中継区間の
前半で生じるチャーピングが後半で生じるチャーピング
よりも大きくなって、レッドチャーピングおよびブルー
チャーピングの一方（図の例ではブルーチャーピング）
が残留する。したがって、第９中継区間４9で発生する
チャーピング量と第１０中継区間４10で残留するチャー
ピング量とが差し引きされるようになる。ただし、第９
中継区間４9のチャーピング量と第１０中継区間４10の
チャーピング量とは一般的に異なるため、少量のチャー
ピングが残留することにはなる。しかし、この残留量は
第４実施形態の場合と比較してごく微量である。
【００８７】このように第５実施形態によれば、分散補
償区間を１０中継区間毎に設定し、累積波長分散の補償
を行う第１０中継区間４10で残留するチャーピングが第
９中継区間４9で発生するチャーピングによって低減さ
れるようにしたことで、相互位相変調によるチャーピン
グの影響をより一層低減することが可能になる。
【００８８】なお、上記の第４および第５実施形態で
は、第１実施形態の場合と同様に２つの中継区間を単位
として基本的な波長分散マネジメントを実施するように
したが、本発明はこれに限らず、第２実施形態の場合と
同様に３つ若しくはそれ以上の中継区間を単位として波
長分散マネジメントを行う応用も可能である。
【００８９】次に、本発明の第６実施形態について説明
する。図１１は、第６実施形態に係る光伝送システムの
全体構成を示すブロック図である。
【００９０】図１１において、本光伝送システムの構成
は、例えば上述の図８に示したシステム構成について、
光伝送路４に代えて、波長分散特性が相反する２種類の
光ファイバからなる混成伝送路を有する光伝送路６を用
いたものである。
【００９１】光伝送路６は、第１〜第ｋ−１中継区間６
1〜６k-1で発生し累積する波長分散が第ｋ中継区間６k
において補償され、以降同様にしてｋ中継区間ごとに累
積波長分散が補償される構成であり、これは第４、５実
施形態の場合と同様である。本実施形態における特徴
は、累積波長分散の補償を行わない中継区間６1〜６k-1
に対し、信号光波長について正の波長分散値と正の分散
スロープを持つ第１光ファイバ６ａを前半（送信側）に
用い、負の波長分散値と負の分散スロープを持つ第２光
ファイバ６ｂを後半（受信側）に用いた混成伝送路がそ
れぞれ適用されることである。一方、累積波長分散の補
償を行う中継区間６kに対しては、前方の中継区間で発
生する累積波長分散とは相反する波長分散を持つ第３光
ファイバ６ｃを用いた光伝送路が適用される。なお、こ
の光伝送路６の構成については、本発明者らが先に提案
しているものである（特願平１１−５８４９９号および
特願平１１−１０４１５８号参照）。ここでは、その概
容について簡単に説明することにする。
【００９２】第１光ファイバとしては、例えば１．３μ
ｍ零分散シングルモードファイバ（ＳＭＦ）等を用いる
ことができる。この１．３μｍ零分散ＳＭＦは、１．３
μｍ付近で波長分散が零となり、波長が長くなると波長
分散が大きくなるような所要の波長分散スロープを有す
る一般的な光ファイバであって、１．５μｍの信号光波
長帯では正の波長分散を持つ。この１．３μｍ零分散Ｓ
ＭＦは、非線形実効断面積が大きく、伝送損失が小さい
という特徴を有する。また、第２光ファイバ６ｂとして
は、１．５μｍの波長帯について、第１光ファイバ６ａ
とは相反する波長分散および波長分散スロープを持つよ
うに光ファイバの材料や構造等を調整して設計された、
分散補償ファイバ（Reversed Dispersion Fiber；ＲＤ
Ｆ）等を用いることができる。このＲＤＦは、１．３μ
ｍ零分散ＳＭＦに比べて非線形実効断面積が小さく、伝
送損失が比較的大きいという特徴を有する。さらに、第
３光ファイバ６ｃとしては、例えば、第１光ファイバ６
ａと同様の１．３μｍ零分散ＳＭＦ等を用いることがで
きる。
【００９３】なお、第１光ファイバ６ａにおける累積波
長分散量と第２光ファイバ６ｂにおける累積波長分散量
との和が負になる、すなわち、第１光ファイバ６ａに対
する第２光ファイバ６ｂの波長分散補償が若干過剰とな
るように設定して、混成伝送路全体で発生する累積波長
分散を負の値とするのが好ましい。これは、累積波長分
散が正になると、光パルスの圧縮効果により光ピークパ
ワーが大きくなって非線形効果を受け易くなることなど
を防ぐためである。また、第１光ファイバ６ａおよび第
２光ファイバ６ｂの各長さについては、例えば、１中継
区間内の第２光ファイバ６ｂの長さの比率が２０％以
上、４０％以下になるように設定するのが好ましい（詳
しくは特願平１１−５８４９９号参照）。ただし、本発
明はこれらの設定に限られるものではない。
【００９４】図１２は、第６実施形態における１つの分
散補償区間についての波長分散マップを示す図である。
また、図１３は、図１２における第１、２中継区間を拡
大して示した図である。ただし、ここでは中継間隔を５
０ｋｍ、信号光の波長間隔を５０ＧＨｚ、伝送速度を１
０．６６４Ｇｂｉｔ／ｓ（ビット周期９３．７７ｐｓ）
とし、１０の中継区間を１つの分散補償区間とした場
合、すなわち、図１１においてｋ＝１０として５００ｋ
ｍの分散補償区間を設定した場合が示してある。このよ
うな設定条件における第１、第２ファイバ６ａ，６ｂの
具体的な設定としては、第１光ファイバ６ａについて波
長分散を＋１７．６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、長さを３３．３
ｋｍとし、第２光ファイバ６ｂについて波長分散を−４
２．０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、長さを１６．７ｋｍとするこ
とが可能である。この場合、混成伝送路を用いた１つの
中継区間の伝送後において−１１７ｐｓ／ｎｍの波長分
散が発生し、隣接波長の光パルスが０．５ｂｉｔ遅延す
るようになる。すなわち、２つの中継区間の伝送後に、
隣接波長の光パルスが１ｂｉｔ遅延するようになる。
【００９５】図１２および図１３において、例えば、伝
送距離が０ｋｍの地点で隣接波長の光パルスがこれから
衝突しようとしている場合を考えると、第１中継区間６
1（０〜５０ｋｍ）では相互位相変調によりレッドチャ
ーピングが残留し、一方、第２中継区間６2（５０〜１
００ｋｍ）ではブルーチャーピングが残留する。この場
合、第１中継区間６1において残留するレッドチャーピ
ング量と第２中継区間６2で残留するブルーチャーピン
グ量はほぼ同じになる。これにより、隣接波長間で発生
する相互位相変調によるチャーピングが２つの中継区間
毎に打ち消し合うようになる。混成伝送路を用いた第１
〜９中継区間６1〜６9においては、各第１〜８中継区間
６1〜６8で発生するチャーピングが相殺され、第９中継
区間６9で発生するレッドチャーピングのみが残るよう
になる。
【００９６】また、第１〜９中継区間６1〜６9において
累積する負の波長分散は、第１０中継区間６10の第３光
ファイバ６ｃによって補償され、第１〜１０中継区間６
1〜６10を伝搬した信号光についての累積波長分散はほ
ぼ零となる。なお、第１０中継区間６10においてブルー
チャーピングが少量残留することになるが、これは、第
９中継区間６9で残留するレッドチャーピングによって
差し引きされるため、相互位相変調によるチャーピング
の残留は非常に僅かな量となる。さらに、第１〜９中継
区間６1〜６9に混成伝送路を用いたことで、波長分散お
よび分散スロープの補償がより確実に行われるようにな
るとともに、非線形効果が発生し難い光伝送路が実現さ
れるようになる。
【００９７】上記の場合と同様にして、０ｋｍにおいて
隣接波長の光パルスがちょうど衝突している場合を考え
る。この場合、第１中継区間６1において残留するブル
ーチャーピング量と、第２中継区間６2において残留す
るレッドチャーピング量がほぼ同じになるため、１００
ｋｍ伝送後には相互位相変調によるチャーピングが大幅
に低減されるようになる。また、０ｋｍにおいて隣接波
長の光パルスが衝突の途中の場合には、上記の２つの場
合の中間状態になり、上記の場合と同様の作用効果が得
られる。
【００９８】このように第６実施形態によれば、波長分
散特性が相反する２種類の光ファイバからなる混成伝送
路を適用したことで、第４実施形態の場合における効果
に加えて、波長分散および分散スロープの補償をより確
実に行うことができるとともに、非線形効果の発生し難
い光伝送路を実現することが可能になる。
【００９９】なお、上記の第６実施形態では、２つの中
継区間を基本的な単位として波長分散マネジメントを実
施するようにしたが、混成伝送路を用いる場合において
も３つ以上の中継区間を単位として波長分散マネジメン
トを行っても構わない。
【０１００】図１４は、例えば混成伝送路を用いた３つ
の中継区間を波長分散マネジメントの単位とする場合に
おける波長分散マップの一例を示す図である。ただし、
ここでは第１光ファイバ６ａについて、信号光付近の波
長分散を＋１７．６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、長さを３３．３
ｋｍとし、第２光ファイバ６ｂについて、信号光付近の
波長分散を−３９．７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、長さを１６．
７ｋｍとしている。上記以外の設定条件は第６実施形態
の場合と同様であって、中継間隔を５０ｋｍ、信号光の
波長間隔を５０ＧＨｚ、伝送速度を１０．６６４Ｇｂｉ
ｔ／ｓ（ビット周期９３．７７ｐｓ）とする。このよう
な設定条件では、１つの中継区間の伝送後において−７
８ｐｓ／ｎｍの波長分散が発生し、隣接波長の光パルス
が０．３３ｂｉｔ遅延するようになる。すなわち、３つ
の中継区間の伝送後に、隣接波長の光パルスが１ｂｉｔ
遅延するようになる。これにより、第２実施形態の場合
と同様にして、隣接波長および１つの波長を隔てた信号
光間でそれぞれ発生する相互位相変調によるチャーピン
グが３つの中継区間毎に打ち消し合って大幅に低減され
るようになる。
【０１０１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による波長
分散の補償方法および光伝送システムによれば、相互位
相変調の影響に着目して、信号光のビット周期に対応し
た適切な波長分散マネジメントを実施することで、相互
位相変調によるチャーピングの残留を防ぎ、相互位相変
調に起因した波形歪みの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的な光伝送システムの１つの中継区間にお
ける波長分散マップの一例を示した図である。
【図２】一般的な光伝送システムの１つの中継区間にお
ける伝送損失の一例を示した図である。
【図３】相互位相変調によるチャーピング量の計算過程
を説明する図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る光伝送システムの
全体構成を示すブロック図である。
【図５】同上第１実施形態における波長分散マップの一
例を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態における波長分散マップ
の一例を示す図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る光伝送システムの
全体構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る光伝送システムの
全体構成を示すブロック図である。
【図９】同上第４実施形態における１つの分散補償区間
についての波長分散マップを示す図である。
【図１０】本発明の第５実施形態における１つの分散補
償区間についての波長分散マップを示す図である。
【図１１】本発明の第６実施形態に係る光伝送システム
の全体構成を示すブロック図である。
【図１２】同上第６実施形態における１つの分散補償区
間についての波長分散マップを示す図である。
【図１３】同上第６実施形態における第１、２中継区間
の波長分散マップを示す図である。
【図１４】同上第６実施形態に関連して、混成伝送路を
用いた３つの中継区間を単位とする場合における波長分
散マップの一例を示す図である。
【図１５】自己位相変調および相互位相変調による位相
揺らぎを説明する図である。
【符号の説明】
１ 光送信局 ２ 光受信局 ３1，３2… 光増幅器 ４，４’，５，６ 光伝送路 ４1，４2…，５1，５2…，６1，６2… 中継区間 ６ａ 第１光ファイバ ６ｂ 第２光ファイバ ６ｃ 第３光ファイバ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−252050（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−181705（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−66779（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−224298（ＪＰ，Ａ) 廣岡俊彦 他，高密度分散マネージメ ントを用いた超高速光ソリトン伝送，電 子情報通信学会技術研究報告，日本，社 団法人電子情報通信学会，1999年 ６月 25日，ＶＯＬ．99 ＮＯ．157（ＯＣＳ 99−25），ｐｐ．27−31 菅原弘人 他，分散マネージメント波 長分割多重光ソリトン伝送方式における タイミングジッタの解析，電子情報通信 学会技術研究報告，日本，社団法人電子 情報通信学会，1999年 ６月25日，ＶＯ Ｌ．99 ＮＯ．157（ＯＣＳ99−26）, ｐｐ．33−38 井上崇 他， 分散マネージメント光 時分割多重ソリトン伝送系におけるパル ス間相互作用，電子情報通信学会技術研 究報告，日本，社団法人電子情報通信学 会，1999年 ６月25日，ＶＯＬ．99 Ｎ Ｏ．157（ＯＣＳ99−27），ｐｐ．39− 43 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04B 10/00 - 10/28 H04J 14/00 - 14/08

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】異なる波長の２つ以上の光信号を含んだ波
    長多重信号光を伝送する伝送路の波長分散補償方法であ
    って、 前記伝送路を複数の中継区間に分け、 前記伝送路内の１つまたは複数の中継区間の波長分散量
    を、少なくとも隣接波長の光信号の間で発生する相互位
    相変調によるブルーチャーピング量およびレッドチャー
    ピング量がおおむね相互に打ち消し合う値に設定するこ
    とを特徴とする波長分散の補償方法。
  2. 【請求項２】前記伝送路内の複数の中継区間の間にて、
    ブルーチャーピングおよびレッドチャーピングが１回ず
    つ発生するように分散補償することを特徴とする請求項
    １記載の波長分散の補償方法。
  3. 【請求項３】前記伝送路は、伝送距離に応じて光を減衰
    するものであって、 前記中継区間の間には前記伝送路で減衰した光を増幅す
    る光増幅器を有し、 前記伝送路内の複数の中継区間の間にて、隣接波長の光
    信号の間で発生する相互位相変調によるブルーチャーピ
    ング量およびレッドチャーピング量が相互に打ち消し合
    うように分散補償することを特徴とする請求項１記載の
    波長分散の補償方法。
  4. 【請求項４】前記伝送路は、伝送距離に応じて光を減衰
    するものであって、 前記中継区間の間には前記伝送路で減衰した光を増幅す
    る光増幅器を有し、 前記伝送路内の１つの中継区間にて、隣接波長の光信号
    の間で発生する相互位相変調によるブルーチャーピング
    量およびレッドチャーピング量が相互に打ち消し合うよ
    うにする場合には、前記ブルーチャーピングおよびレッ
    ドチャーピングの発生する周期が複数回あることを特徴
    とする請求項１記載の波長分散の補償方法。
  5. 【請求項５】前記伝送路は、伝送距離に応じて光を減衰
    しないように、該伝送路自体が長手方向に沿って分布的
    に増幅を行うものであって、 前記伝送路内の１つの中継区間にて、隣接波長の光信号
    の間で発生する相互位相変調によるブルーチャーピング
    量およびレッドチャーピング量が相互に打ち消し合うよ
    うにする場合には、前記ブルーチャーピングおよびレッ
    ドチャーピングが、前記１つの中継区間内で１回ずつ発
    生するように分散補償することを特徴とする請求項１記
    載の波長分散の補償方法。
  6. 【請求項６】前記伝送路は、正の波長分散値を有するフ
    ァイバと負の波長分散値を有するファイバとから成るこ
    とを特徴とする請求項１記載の波長分散の補償方法。
  7. 【請求項７】異なる波長の２つ以上の光信号を含んだ波
    長多重信号光を伝送する伝送路の波長分散補償方法であ
    って、 前記伝送路を複数の中継区間に分け、 該中継区間の間には伝送路で生じる損失を補償する光増
    幅器を設け、 前記伝送路内の１つの中継区間での波長分散により隣接
    波長の光信号間に発生する時間遅延量を、波長多重信号
    光の伝送速度のビット周期よりも小さくするかまたは大
    きくし、 前記伝送路内の１つまたは複数の中継区間において隣接
    波長の光信号の間で発生する相互位相変調によるブルー
    チャーピング量およびレッドチャーピング量が相互に打
    ち消し合うように分散補償することを特徴とする波長分
    散補償方法。
  8. 【請求項８】異なる波長の２つ以上の光信号を含んだ波
    長多重信号光を伝送する伝送路を有する光伝送システム
    において、 前記伝送路は、複数の中継区間を有し、１つまたは複数
    の前記中継区間の波長分散量が、少なくとも隣接波長の
    光信号の間で発生する相互位相変調によるブルーチャー
    ピング量およびレッドチャーピング量をおおむね相互に
    打ち消し合う値に設定されることを特徴とする光伝送シ
    ステム。
  9. 【請求項９】前記伝送路は、前記複数の中継区間の間に
    て、ブルーチャーピングおよびレッドチャーピングが１
    回ずつ発生するように波長分散量が設定されることを特
    徴とする請求項８記載の光伝送システム。
  10. 【請求項１０】前記伝送路は、伝送距離に応じて光を減
    衰するものであって、 前記中継区間の間には前記伝送路で減衰した光を増幅す
    る光増幅器を有し、 前記伝送路内の複数の中継区間の間にて、隣接波長の光
    信号の間で発生する相互位相変調によるブルーチャーピ
    ング量およびレッドチャーピング量が相互に打ち消し合
    うように、前記伝送路の波長分散量が設定されることを
    特徴とする請求項８記載の光伝送システム。
  11. 【請求項１１】前記伝送路は、伝送距離に応じて光を減
    衰するものであって、 前記中継区間の間には前記伝送路で減衰した光を増幅す
    る光増幅器を有し、 前記伝送路内の１つの中継区間にて、隣接波長の光信号
    の間で発生する相互位相変調によるブルーチャーピング
    量およびレッドチャーピング量が相互に打ち消し合うよ
    うにする場合には、前記ブルーチャーピングおよびレッ
    ドチャーピングの発生する周期が複数回となるように、
    前記伝送路の波長分散量が設定されることを特徴とする
    請求項８記載の光伝送システム。
  12. 【請求項１２】前記伝送路は、伝送距離に応じて光を減
    衰しないように、該伝送路自体が長手方向に沿って分布
    的に増幅を行うものであって、 前記伝送路内の１つの中継区間にて、隣接波長の光信号
    の間で発生する相互位相変調によるブルーチャーピング
    量およびレッドチャーピング量が相互に打ち消し合うよ
    うにする場合には、前記ブルーチャーピングおよびレッ
    ドチャーピングが前記１つの中継区間内で１回ずつ発生
    するように、前記伝送路の波長分散量が設定されること
    を特徴とする請求項８記載の光伝送システム。
  13. 【請求項１３】前記伝送路は、正の波長分散値を有する
    ファイバと負の波長分散値を有するファイバとから成る
    ことを特徴とする請求項８記載の光伝送システム。
  14. 【請求項１４】異なる波長の２つ以上の光信号を含んだ
    波長多重信号光を伝送する伝送路を有する光伝送システ
    ムにおいて、 前記伝送路は、複数の中継区間を有し、 該中継区間の間には前記伝送路で生じる損失を補償する
    光増幅器が設けられ、 前記伝送路内の１つの中継区間での波長分散により隣接
    波長の光信号間に発生する時間遅量を、波長多重信号光
    の伝送速度のビット周期よりも小さくするかまたは大き
    くして、前記伝送路内の１つまたは複数の中継区間にお
    いて隣接波長の光信号の間で発生する相互位相変調によ
    るブルーチャーピング量およびレッドチャーピング量が
    相互に打ち消し合うように、前記伝送路の波長分散量が
    設定されることを特徴とする光伝送システム。
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