JP3570247B2

JP3570247B2 - 光伝送システム

Info

Publication number: JP3570247B2
Application number: JP29410398A
Authority: JP
Inventors: 啓仁田中; 正敏鈴木
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 1998-10-15
Filing date: 1998-10-15
Publication date: 2004-09-29
Anticipated expiration: 2018-10-15
Also published as: JP2000124857A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光伝送システムに関し、より具体的には、累積波長分散を効果的に抑制できる光伝送システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ伝送路上の所定期間毎に、累積波長分散を補償する分散補償素子（分散補償ファイバ）を配置する分散補償光伝送システムは公知である。また、波長分散は、分散スロープがあるので、一般的に波長により異なる。この分散スロープをも補償する構成として、伝送用光ファイバの分散スロープとは逆の傾きの分散スロープを具備するチャープド・グレーティングを適宜の間隔で光ファイバ伝送路上に挿入する構成（例えば、米国特許第５，７０１，１８８号）や、適宜の光増幅中継器に伝送用光ファイバの分散スロープとは逆の傾きの分散スロープを具備する分散補償光学素子を設け、これとは別に、各波長の累積波長分散を一括して、特定の波長の累積波長分散値で補償する等化ファイバを設ける構成（例えば、特開平９−１６２８０５号公報）が知られている。
【０００３】
また、送信側又は受信側で、波長毎の波長分散の相違を相殺する波長分散値を与えるような構成も知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
適当な間隔で分散スロープを補償する構成は、波長間の累積波長分散値の差が伝送途中で大きくならないので、伝送特性上は好ましいが、そのための素子を中継器などに配備しなければならず、製造上及び敷設上、面倒であり、従ってまた、管理上の面倒も増す。１波当たりの伝送速度が大きくなるのに連れ、波長間の波長分散値の許容差が小さくなり、送信側又は受信側で分散を補償する構成でも対応しきれなくなっている。
【０００５】
本発明は、より簡単な構成で累積波長分散及び分散スロープを低減できる光伝送システムを提示することを目的とする。
【０００６】
本発明はまた、より少ない素子で分散スロープを低減できる光伝送システムを提示することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光伝送システムは、互いに異なる波長の複数の信号光を出力する光送信装置と、光送信装置から出力される当該信号光を伝送する光ファイバ伝送路と、当該光ファイバ伝送路を伝搬した信号光を受信する光受信装置と、当該光ファイバ伝送路上に置かれる波長変換装置であって、当該光ファイバ伝送路のゼロ分散波長を含む所定波長範囲に属する波長の信号光を波長変換無しに出力し、当該所定波長範囲外の波長の信号光を、当該光ファイバ伝送路上での波長分散値が逆の極性でその絶対値が実質的に同じになる波長に変換して出力する１以上の波長変換装置とを具備することを特徴とする。
【００１２】
【実施例】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。１０は光送信装置、１２は光受信装置、１４は、光送信装置１０と光受信装置１２とを接続する光ファイバ伝送路である。
【００１３】
光ファイバ伝送路１４は、複数の伝送用光ファイバ１６を光増幅器１８で順次、接続した構成の光増幅伝送路であり、中間に信号光の波長を変換する波長変換装置２０を具備する。
【００１４】
光ファイバ伝送路１４の波長分散特性を図２に示す。本実施例では、光ファイバ伝送路１４のゼロ分散波長λ０より短い４つの波長λ１，λ２，λ３，λ４と、ゼロ分散波長λ０より長い４つの波長λ５，λ６，λ７，λ８を使用する。
【００１５】
光送信装置１０は、信号Ｓ１〜Ｓ８をそれぞれ波長λ１〜λ８に載せて、光ファイバ伝送路１４に送出する。波長変換装置２０は、信号Ｓ１の波長λ１を波長λ８に、信号光Ｓ２の波長λ２を波長λ７に、信号光Ｓ３の波長λ３を波長λ６に、信号光Ｓ４の波長λ４を波長λ５に、信号光Ｓ５の波長λ５を波長λ４に、信号光Ｓ６の波長λ６を波長λ３に、信号光Ｓ７の波長λ７を波長λ２に、信号光Ｓ８の波長λ８を波長λ１にそれぞれ変換する。即ち、波長変換装置２０は、入力した信号光の波長を、光ファイバ伝送路１４上での波長分散値が逆の極性でその絶対値が同じになる波長に変換する。波長変換装置２０により波長変換された信号Ｓ１〜Ｓ８は、残りの光ファイバ伝送路１４を伝送して光受信装置１２に到達する。
【００１６】
本実施例による累積波長分散値の、伝送距離に対する変化を図３に示す。光送信装置１０から波長変換装置２０までの間では、例えば、信号Ｓ１は、図２に示すように、その波長λ１に対する波長分散が負になっているので、その累積波長分散は、負方向に増加する。しかし、波長変換装置２０が、信号Ｓ１の波長を波長分散が正値になる波長λ８に変換するので、波長変換装置２０以降では、信号Ｓ１の累積波長分散は、正方向に変化する（ゼロに近づく）。光ファイバ伝送路１４上で、波長λ１の累積波長分散値の絶対値と波長λ８の累積波長分散値の絶対値が等しくなるような位置に波長変換装置２０が置かれることにより、光受信装置１２に入力する時点で、信号Ｓ１の累積波長分散はゼロになる。他の信号Ｓ２〜Ｓ８についても同様であり、光受信装置１２に入力する時点で信号Ｓ２〜Ｓ８の累積波長分散は全てゼロになる。
【００１７】
図１に示す実施例では、理解を容易にするために、光ファイバ伝送路１４上に波長変換器２０を１つだけ配置したが、累積波長分散値を所定値以内に抑制できるような適当なスパンで波長変換器２０を配置しても良いことは明らかである。その場合、図３に示すような累積波長分散値の変化が、繰り返されることになる。
【００１８】
このような波長変換装置２０は、例えば、ＤＦＧ（ＤｉｆｆｅｒｅｎｃｅＦｒｅｑｕｅｎｃｙＧｅｎｅｒａｔｉｏｎ）及び４光子混合（ＦＷＭ）などの非線形光学効果、及び電気音響周波数シフタの原理、並びに、電気吸収変調器又は半導体レーザ増幅器を使用しても実現でき、更には、これらを組み合わせても良い。２０〜３０ｎｍの波長シフトを実現できる。
【００１９】
図４は、波長変換装置２０の概略構成ブロック図を示す。光サーキュレータ３０は、ポートＡの入力光をポートＢから出力し、ポートＢの入力光をポートＣから出力する光素子であり、そのポートＡに波長変換すべきＷＤＭ信号が入力する。光サーキュレータ３０のポートＢには、波長λ１〜λ４を反射し、波長λ５〜λ８を透過する光ファイバ・グレーティング３２が接続されている。光サーキュレータ３０のポートＣには、信号Ｓ１〜Ｓ４の波長λ１〜λ４を一括して、波長λ８〜λ５に変換又はシフトする波長変換器３４が接続する。光ファイバ・グレーティング３２の他端には、光ファイバ・グレーティング３２を透過した信号Ｓ５〜Ｓ８の波長λ５〜λ８を一括して、波長λ４〜λ１に変換又はシフトする波長変換器３６が接続する。合波器３８は、波長変換器３４，３６の出力光を合波、即ち、波長多重する。
【００２０】
図５は、図４の各部の信号分布を示す。即ち、図５（ａ）は光サーキュレータ３０のポートＡの入力光、同（ｂ）は波長変換器３４の入力光、同（ｃ）は波長変換器３６の入力光、同（ｄ）は波長変換器３４の出力光、同（ｅ）は波長変換器３６の出力光、同（ｆ）は合波器３８の出力光における、信号Ｓ１〜Ｓ８の分布を示す。
【００２１】
信号Ｓ１〜Ｓ８は、図５（ａ）に示すように、それぞれ波長λ１〜λ８の光により搬送されて光サーキュレータ３０のポートＡに入力する。光サーキュレータ３０のポートＡの入力光は、ポートＢから出力されるので、図５（ａ）に示す信号光がファイバ・グレーティング３２に入射する。ファイバ・グレーティング３２は、波長λ１〜λ４を反射し、波長λ５〜λ８を透過する。従って、信号Ｓ１〜Ｓ４は、ファイバ・グレーティング３２により反射されて光サーキュレータ３０のポートＢに再入力し、ポートＣから出力されて波長変換器３４に入力する（図５（ｂ））。また、信号Ｓ５〜Ｓ８は、ファイバ・グレーティングを透過して、波長変換器３６に入射する（図５（ｃ））。
【００２２】
波長変換器３４は、入力する信号Ｓ１〜Ｓ４を一括して、それぞれ波長λ１〜λ４（図５（ｂ））から波長λ８〜λ５（図５（ｄ））に変換又はシフトする。波長変換器３６は、入力する信号Ｓ５〜Ｓ８を一括して、それぞれ波長λ５〜λ８（図５（ｃ））から波長λ４〜λ１（図５（ｅ））に変換又はシフトする。合波器３８は、波長変換器３４，３６の出力を合波、即ち、波長多重して出力する（図５（ｆ））。合波器３８の出力光では、信号光Ｓ１〜Ｓ８の波長がそれぞれλ８〜λ１となっている（図５（ｆ））。
【００２３】
光サーキュレータ３０及びファイバ・グレーティング３２からなる部分を、入力光を複数に分割する分波器と、各分波出力から所望の波長又は波長帯を抽出するフィルタとからなる構成に変更できることは明らかである。その場合、一部の特定の波長のみを波長変換の対象とし、残りの波長の光を素通しすることができる。
【００２４】
ゼロ分散波長近辺の波長では、累積波長分散の変化は緩やかである。従って、ゼロ分散波長λ０から大きく離れた波長の信号光のみ、波長分散が逆極性になる波長に変換するようにしてもよい。例えば、信号Ｓ３〜Ｓ６の波長はそのままとし、信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ７，Ｓ８のみ、その波長をそれぞれ、λ１からλ８、λ２からλ７、λ７からλ２、λ８からλ１に変換する。
【００２５】
この場合の、伝送距離に対する累積波長分散値の変化を図６に示す。信号Ｓ３〜Ｓ６は、波長変換されないので、信号Ｓ３〜Ｓ６の累積波長分散の絶対値が伝送距離に対して単調に増加し続ける。信号Ｓ１，Ｓ２は、光送信装置１０から波長変換装置２０までの間では、負方向に増加し続けるが、波長変換装置２０以後では、正方向への変化に反転して、ゼロに近づく。信号Ｓ７，Ｓ８は、光送信装置１０から波長変換装置２０までの間では、正方向に増加し続けるが、波長変換装置２０以後では、負方向への変化に反転して、ゼロに近づく。
【００２６】
本実施例は、光送信装置１０と波長変換器２０の間、及び、波長変換器２０と光受信装置１２との間の光伝送路に累積波長分散を補償する分散補償ファイバを配置している場合にも、有効である。そのような分散補償ファイバは、特定の波長（通常、ＷＤＭ信号波長帯の中心波長）に対して、その累積波長分散をゼロにするように設定されている。しかし、特定波長以外の波長に対しては、累積波長分散をゼロにできないので、特定波長以外の波長の累積波長分散は、マクロ的には、図３に示すように正方向又は負方向に増加する。即ち、その分散補償ファイバを含む光ファイバ伝送路の波長分散特性は、マクロ的には図２に示すのと同じであると見做すことができる。そのように見做した場合、図２のゼロ分散波長λ０は、分散補償ファイバによる累積分散補償における特定波長（ＷＤＭ信号波長帯の中心波長）になる。試算では、分散補償ファイバによる累積波長分散のスパンを１００〜１０００ｋｍとし、波長変換器２０を２０００〜５０００ｋｍのスパンで設置すればよい。
【００２７】
このようにマクロ的に評価した実効値（実効波長分散及び実効累積波長分散）で考えると、本発明は、分散補償ファイバを設ける場合にも、設けない場合と同様に適用することができるのである。その意味において、特許請求の範囲における波長分散、累積波長分散及びゼロ分散波長は、分散補償素子を有する場合には、マクロ的に見た値で考慮されるべきである。
【発明の効果】
以上の説明から容易に理解できるように、本発明によれば、非常に簡単な構成で、累積波長分散の増加を抑制できる。また、波長間の波長分散の差、即ち、分散スロープも簡単に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の概略構成ブロック図である。
【図２】光ファイバ伝送路１４の波長分散特性を示す図である。
【図３】本実施例における伝送距離に対する累積波長分散の変化例を示す図である。
【図４】波長変換装置２０の概略構成ブロック図である。
【図５】図４の各部の信号配置を示す図である。
【図６】本実施例において、中間波長の信号光を波長変換しない場合の、累積波長分散の変化例を示す図である。
【符号の説明】
１０，１２：端局
１４：光ファイバ伝送路
１６：伝送用光ファイバ
１８：光増幅器
２０：波長変換装置
３０：光サーキュレータ
３２：光ファイバ・グレーティング
３４，３６：波長変換器
３８：合波器

Claims

互いに異なる波長の複数の信号光を出力する光送信装置と、
光送信装置から出力される当該信号光を伝送する光ファイバ伝送路と、
当該光ファイバ伝送路を伝搬した信号光を受信する光受信装置と、
当該光ファイバ伝送路上に置かれる波長変換装置であって、当該光ファイバ伝送路のゼロ分散波長を含む所定波長範囲に属する波長の信号光を波長変換無しに出力し、当該所定波長範囲外の波長の信号光を、当該光ファイバ伝送路上での波長分散値が逆の極性でその絶対値が実質的に同じになる波長に変換して出力する１以上の波長変換装置
とを具備することを特徴とする光伝送システム。
当該光ファイバ伝送路が、特定波長に対して累積波長分散を補償する１以上の分散補償素子を具備する分散補償光伝送路からなり、当該特定波長が実効的なゼロ分散波長である請求項１に記載の光伝送システム。