JP3649556B2

JP3649556B2 - 波長分散制御のための方法と装置及び分散量検出方法

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Publication number: JP3649556B2
Application number: JP22405697A
Authority: JP
Inventors: 寛己大井; 丈二石川
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1997-08-20
Filing date: 1997-08-20
Publication date: 2005-05-18
Anticipated expiration: 2017-08-20
Also published as: EP0898391A3; DE69833463D1; EP1443690B1; CN1209006A; EP1443689A2; EP1443690A2; EP0898391B1; CN1244207C; DE69839099D1; JPH1168657A; DE69839099T2; EP1443689A3; DE69833463T2; EP1443690A3; US6411416B1; EP1443689B1; DE69834004T2; DE69834004D1; EP0898391A2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、伝送路の波長分散の制御のための方法と装置及び分散量検出方法に関する。
現在基幹系光通信において１０Gb／ｓ光伝送システムが実用化段階にあるが、急激な情報量の増加に伴い、更なる光通信システムの大容量化が望まれている。その方式としては時分割多重（光時分割多重を含む）および波長多重が候補として考えられており、時分割多重方式においては、４０Gb／ｓシステムの研究も国内外で活発になってきている。
【０００２】
本発明は、時分割多重方式による大容量光伝送システムを実現するための、伝送路の波長分散の監視および制御技術に言及する。
【０００３】
【従来の技術】
４０Gb／ｓシステムにおける伝送距離を制限する要因の一つとして、波長分散（群速度分散：ＧＶＤ）がある。分散耐力がビットレートの二乗に反比例するために、１０Gb／ｓでは約８００ps／nmであった分散耐力が、４０Gb／ｓでは１／１６の約５０ps／nmと厳しくなる。
【０００４】
測定結果によれば、信号光波長が１．５５μｍ（石英系ファイバにおける伝送損失が最小である波長）、入力信号光パワーが＋３ｄＢｍ、ビットレート４０Gb／ｓの光時分割多重（ＯＴＤＭ）信号（後述）を、零分散波長が１．３μｍ（現在世界で最も広く布設されているもの）の単一モードファイバ（ＳＭＦ）で５０kmの距離を伝送し、分散補償ファイバ（ＤＣＦ）で分散補償を行なったとき、パワーペナルティ（伝送による光信号の受信感度劣化）を１dB以下に抑えるために許される分散補償値の範囲の幅（分散補償トレランス）は３０ps／nmであった。このときに必要な分散補償値は９３０ps／nm（１８．６ps／nm／km×５０km）であるから、９３０±１５ps／nmと、ほぼ１００％に近い精度で分散補償を行なわなければならないことがわかる。
【０００５】
一方、伝送路分散は温度変化等の経時変化によって変わる。例えば、ＳＭＦ５０km伝送で、−５０〜１００℃の温度変化がある場合の伝送路分散の変化量は以下のように見積もられる。
（伝送路零分散波長の温度依存性）×（温度変化）×（分散スロープ）×（伝送距離）
＝０．０３nm／℃×１５０℃×０．０７ps／nm² ／km×５０km
＝１６ps／nm
これは、上記分散補償トレランスと比較しても無視出来ない値である。よって、４０Gb／ｓ以上の大容量伝送においては、伝送路分散を常時監視し、総分散を零に合わせ込む必要がある。その点については、１．５５μm帯における波長分散の小さい分散シフトファイバ（ＤＳＦ）を用いた場合でも同じである。
【０００６】
自動分散等化システム（総分散を自動的に零にフィードバック制御するシステム）を開発する場合に問題となるのは、次の点である。
（ｉ）可変分散補償器の実現
（ii）伝送路分散（または分散補償後の総分散量）の検出方法
（iii ）分散補償量のフィードバック制御の方法
（ｉ）に関しては、簡単には、分散補償量の異なるＤＣＦを光スイッチで切換えて不連続に分散補償量を変えることが考えられる。連続的に可変する方法としては、現在までにファイバグレーティングに応力（M. M. Ohm et al., Tunable grating dispersion using a piezoelectric stack, OFC '97 Technical Digest, WJ3, pp.155-156)や温度傾斜（Sergio Barcelos et al., Characteristics of chirped fiber gratings for dispersion compensation, OFC '96 Technical Digest, WK12, pp.161-162)を与える方法、ＰＬＣ（ＰｌａｎｅｒＬｉｇｈｔｗａｖｅＣｉｒｃｕｉｔ）に温度変化による位相変化を与える方法（K. Takiguchi, et al., Variable Group-Delay Dispersion Equalizer Using Lattice-Form Programmable Optical Filter on Planar Lightwave Circuit, IEEE J. Selected Topics in Quantum Electronics, ２，1996, pp.270-276) で分散補償量を変化させることが試みられている。可変分散補償器を用いる代わりに、波長可変光源を用いて伝送路分散を変化させる方法も考えられる。この場合、光フィルタの中心波長も同時に連動変化させる必要がある。
【０００７】
（ii）に関しては、複数の異なる波長の光をファイバに入力し、出力光間の群遅延差や位相差を測定するパルス法や位相法が従来から用いられてきた。しかし、これらの方法をシステム運用時に行う場合、分散量の測定時にシステム運用を中断するか、信号光とは別の波長の測定光を用いて波長多重する必要がある。後者の場合、伝送路分散が波長によって異なるため、測定光での分散量の測定結果から信号光での分散量を推定する必要が生じるという問題がある。“A. Sano et al., Automatic dispersion equalization by monitoring extracted-clock power level in a 40-Gbit/s, 200-km Transmission line, ECOC '96, TuD. 3.5, 1996, pp.207-210”には、受信した光信号からクロック成分（データ信号のビットレートがＢb ／ｓであるときＢHz成分）のパワーを検出し、それが最大となるように分散補償量を制御することが開示されている。しかしながら、零復帰（ＲＺ）信号の場合にはクロック成分が含まれているが、非零復帰（ＮＲＺ）信号、または複数のＲＺ信号を互いの裾が重なり合うようにして時分割多重したＯＴＤＭ信号のように零分散時にクロック成分強度が最大とならない場合にはこの手法を適用することはできない。
【０００８】
（iii ）に関しては、システム運用を中断して可変分散補償器や波長可変光源によって総分散量を広範囲に掃引し、総分散量が零になる設定点を検出した後でその値に設定する方法が考えられる。しかし、システム運用を中断する必要無く常時制御できる方法が望ましい。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
したがって本発明の目的は、ＮＲＺ信号、複数のＲＺ信号を互いの裾が重なり合うようにして多重化したＯＴＤＭ信号のように零分散時にクロック成分強度が最大とならない光信号について伝送路分散を制御するための方法と装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、システム運用を中断することなく伝送路分散を制御するための方法と装置および分散量検出方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、データ信号で変調された光信号を伝送する伝送路の波長分散を制御する分散制御方法であって、該伝送路で伝送された光信号から特定の周波数の成分の強度を検出し、検出された特定周波数成分の強度が極小となるように伝送路の総分散量を制御するステップを具備する分散制御方法が提供される。
【００１２】
本発明によれば、データ信号で変調された光信号を伝送する伝送路の波長分散を制御する分散制御方法であって、総分散量の制御信号に低周波信号を重畳し、低周波信号が重畳された制御信号に従って伝送路の総分散量を変化させ、該伝送路で伝送された光信号から特定周波数の成分の強度を検出し、特定周波数成分の検出信号から前記低周波信号と同じ周波数の成分を抽出し、抽出された周波数成分の位相と該低周波信号の位相を比較し、該位相比較結果に基いて前記総分散量の制御信号を生成するステップを具備する分散制御方法もまた提供される。
【００１３】
本発明によれば、データ信号で変調された光信号を伝送する伝送路の分散量を検出する方法であって、該伝送路で伝送された光信号から特定の周波数の成分の強度を検出し、検出された特定周波数成分の強度から伝送路の総分散量を決定するステップを具備する分散検出方法もまた提供される。
本発明によれば、データ信号で変調された光信号を伝送する伝送路の波長分散を制御する分散制御装置であって、該伝送路で伝送された光信号から特定の周波数の成分の強度を検出する光検出器と、検出された特定周波数成分の強度が極小となるように伝送路の総分散量を制御する分散制御手段とを具備する分散制御装置もまた提供される。
【００１４】
本発明によれば、データ信号で変調された光信号を伝送する伝送路の波長分散を制御する分散制御装置であって、総分散量の制御信号に低周波信号を重畳する低周波重畳回路と、低周波信号が重畳された制御信号に従って伝送路の総分散量を変化させる分散可変手段と、該伝送路で伝送された光信号から特定周波数の成分の強度を検出する光検出器と、特定周波数成分の検出信号から前記低周波信号と同じ周波数の成分を抽出する信号抽出回路と、抽出された周波数成分の位相と該低周波信号の位相を比較する位相比較回路と、該位相比較回路の出力に基いて前記総分散量の制御信号を生成する制御信号生成回路とを具備する分散制御装置もまた提供される。
【００１５】
本発明によれば、ｍビット／秒のデータ信号で振幅変調されたｎ個の光信号を時分割多重化して得られた、ｎ・ｍビット／秒のデータ信号で変調された時分割多重光信号を光ファイバ伝送路に送信し、光ファイバ伝送路より受信した前記時分割多重光信号から、ｎ・ｍヘルツ、またはｍヘルツの周波数成分を抽出し、抽出したｎ・ｍヘルツ、またはｍヘルツの周波数成分がそれぞれ極小値または極大値を示すように、上記光ファイバ伝送路の分散を可変にすることを特徴とする光ファイバ伝送路の分散制御方法もまた提供される。
【００１６】
本発明によれば、時分割多重化された、ｍビット／秒のデータ信号で振幅変調されたｎ個の光信号を光ファイバ伝送路から受信する手段と、受信した前記時分割多重化された光信号から、ｎ・ｍヘルツ、またはｍヘルツの周波数成分を抽出する手段と、抽出したｎ・ｍヘルツ、またはｍヘルツの周波数成分がそれぞれ極小値または極大値を示すように、上記光ファイバ伝送路の分散量を制御する手段とを備えたことを特徴とする光ファイバ伝送路の分散制御装置もまた提供される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
データ信号のビットレートが４０GHz のＯＴＤＭ信号、ＮＲＺ光信号、ＲＺ光信号（デューティ５０％）、およびＲＺ光信号（デューティ２５％）のベースバンドスペクトル中の４０GHz 成分強度の総分散依存性の計算機シミュレーションの結果をそれぞれ図１〜４に示す。図１〜４には振幅方向のアイ開口度についても示してある。入力光のパワーは平均で−５ｄＢｍ，ＳＭＦ長は５０kmであり、ＳＭＦに直列に接続したＤＣＦの分散量を変えることにより、総分散量を変えた。
【００１８】
上記のＯＴＤＭ信号とは図５に示すような光変調器１０から出力される光信号である。図５において、ＬｉＮｂＯ₃基板１２にＴｉを熱拡散させて図５に示すような光導波路１４を形成し、その上に図５中にハッチングで示す電極パターン１６をＡｕで形成して、１入力２出力光スイッチ１８、独立な２系列の光変調器を有するデータ変調部２０、位相制御部２２および光多重部２４が形成される。１入力２出力光スイッチ１８の光導波路に連続光を入力し、２つの電極に位相差が１８０°の２０GHz クロックを印加すると、図６の（ａ）（ｂ）欄に示す互いに逆相の２系統の２０GHz 光クロックが光スイッチ１８から出力され、データ変調部２０の２つの光変調器へ入力される。２つの光変調器のそれぞれには２０Gb／ｓのデータ信号が印加されて図６の（ｃ）（ｄ）欄に示す２系列のＲＺ信号がデータ変調器２０から出力される。位相制御部２２では２光波間の位相差が１８０°になるように光波の位相が調節され、光多重部２４で合成される。２光波間の位相差が１８０°であるので、図６の（ｅ）欄に示すように１が連続するところでは裾部分が打ち消し合ってＲＺ信号に近い波形になり、それ以外の隣接ビットの少なくとも一方が０になるところではＮＲＺ信号の波形に近くなる。
【００１９】
図３および図４のＲＺ信号については、総分散量が零になったときに４０GHz 成分の強度が最大になることがわかる。これに対して、図１のＯＴＤＭ信号および図２のＮＲＺ信号では、逆に総分散量が零のときに４０GHz 成分強度は極小となっていることがわかる。
参考のためにＯＴＤＭ及びＮＲＺについて光変調信号ベースハンドスペクトルをそれぞれ図７及び図８に示す。ＮＲＺについては４０GHz 成分が無く、波長分散を受けた後ではスペクトル拡がりのために４０GHz 成分を生じると定性的には考えられる。また、ＯＴＤＭ及びＮＲＺの各々について、−４０，０，＋４０ps／nmの分散を受けた後の波形（等化波形）を図９及び図１０に示すが、ＯＴＤＭとＮＲＺの両方とも波形中心の“１”レベルが分散（正負）を受けた後に高くなり、クロスポイント位置が逆に下がっていることから、１タイムスロットの長さと同じ周期の強度変動が起きており、これによって４０GHz 成分を生じることが分かる。
【００２０】
したがって（ii）の点に関して、一般にビットレートがＢｂ／ｓで、零分散においてＢヘルツ成分が極小となる光信号を伝送する場合に、分散補償量や信号光波長等の可変分散デバイスの制御点を変化させて受光信号中のＢHz成分強度が極小となる制御点を検出できれば、総分散量を零に設定できることになる。なお、ＢHz成分以外にも、ＢHzの高調波成分など、他の周波数成分を用いて同様の制御を行うことも考えられる。また、ＯＴＤＭ，ＮＲＺ波形においては、図１および図２から明らかなように極小点の両側に２つの極大点が対称に存在するから、極小点の検出が難しい場合、２つの極大点を与える可変分散補償デバイスの制御点を検出して、その中点を取ることで総分散量を零に設定することができる。
【００２１】
さらに、ｍビット／秒のデータ信号で振幅変調されたｎ個のＲＺ信号を時分割多重して得られた、ｎ・ｍビット／秒のデータ信号で変調されたＯＴＤＭ信号の場合、前述のようにｎ・ｍヘルツ成分を抽出してそれが極小となるように伝送路の総分散を制御する代わりに、ｍヘルツ成分を抽出してそれが極大になるように伝送路の総分散を制御しても良い。このＯＴＤＭ信号を構成する速度ｍビット／秒のＲＺ信号にはｍヘルツ成分が含まれ、図３及び図４から明らかなように、それは総分散量が０のとき極大となるからである。すなわち、この場合、ｎ・ｍヘルツ成分またはｍヘルツ成分を抽出し、それがそれぞれ極小または極大となるように伝送路の総分散量が制御される。
【００２２】
また、（iii ）の点に関しては、ＢHz成分強度が極小（または極大）となる点を常時検出するために、極小点（または極大点）の回りで総分散量を低周波ｆ₀で微小変動させる方法が考えられる。その方法の原理を図１１および１２に示す。図１１のように分散補償量が極小点（または極大点）にある場合は、ＢHz成分強度は周波数２×ｆ₀で時間変化し、周波数ｆ₀の成分は含まない。この状態から図１２の（ｂ）や（ｃ）のように分散補償量がずれた場合、図１２に示すようにＢHz成分強度の時間変化には周波数ｆ₀の成分が現れ、しかも（ｂ）と（ｃ）でその成分の符号が逆になる。よって、ＢHz成分強度から周波数ｆ₀の成分を検知し、その成分が無くなるように総分散量を変化させるようなフィードバックをかけることを考える。その変化の方向は、上記周波数ｆ₀の成分の位相から判別することができる。
【００２３】
また、図１〜４の特性を利用して、総分散量検出を行うこともできる。つまり、特定の周波数成分強度を検出し、その大きさと図１〜４の対応関係から総分散量を求めることができる。但し、特定の周波数成分強度と総分散量が１対１の関係になっていないので、必要に応じてある範囲で可変分散デバイスの制御点を掃引して特性測定を行う。
【００２４】
以上の分散等化方式および分散検出方式は、時分割多重システムのみならず、波長多重（ＷＤＭ）システムにも適用可能である。つまり、異なる各波長成分を分離した後に、各成分毎に本発明による分散等化方式および分散検出方式が適用できる。
図１３は本発明に係る自動分散等化システムの一実施例を示す。光送信機３０からのビットレートＢｂ／ｓの光信号は光伝送路（ＳＭＦ）３２で伝送された後、可変分散補償器３４を経て光受信機３６へ入力される。光受信機３６へ入力される光信号の一部は光カプラ３８で分岐され、受光器４０で電気信号に変換される。受光器４０の出力から中心周波数がＢHzのバンドパスフィルタ４２でＢHz成分が抽出され、強度検出部４４でその強度が検出される。補償量制御部４６においては、ＲＺ信号に対してはＢHz成分が極大になる方向に、ＯＴＤＭまたはＮＲＺ波形に対しては、ＢHz成分が極小になる方向に可変分散補償器３４の分散補償量を制御する。なお、ここでは、可変分散補償器３４が受信端に配置されているが、送信側や線型中継器中など、他の位置に配置されていても同様の制御が行える。また、ｍｂ／ｓのＲＺ信号をｎ個多重したＯＴＤＭ信号の場合、ｍｎヘルツ成分を極小にする代わりにｍヘルツ成分を極大にしても良い。
【００２５】
図１４及び図１５に図１３の光送信機３０、光受信機３６の具体例を示す。図１４の光送信機３０において、光信号生成のための光変調器として図５に示したＯＴＤＭ変調器１０が使用されている。図１４には、図５のＯＴＤＭ変調器１０が図５と同一の構成要素に同一の参照番号を用いて機能的に表わされている。
この例では、パラレルに入力される２つの１０Gb／ｓのデータ信号をパラレル／シリアル変換部７０で変換して１つの２０Gb／ｓのＮＲＺ信号を得る。この２０Gb／ｓのＮＲＺ信号をドライバ７２に入力し、光変調器２０を駆動する２０Gb／ｓのドライブ信号を得る。各光変調器２０の出力（２０Gb／ｓのＲＺ光信号）は、位相調整部２２で位相調整され（光の位相差が１８０°になるように位相がずらされる。）た後、それらを光多重部２４（光カプラ）にて合波して、１つのＮＲＺ形式の４０Gb／ｓの光信号を得、光ポストアンプ７４を経て伝送路へ送出される。このような、光送信器の詳細回路図を図１６に示す。
【００２６】
図１５において、４０Gb／ｓの光信号は、可変分散補償器３４、光プリアンプ７６、ビームスプリッタ３８を介して、光ＤＥＭＵＸ７８に入力される。光ＤＥＭＵＸ７８としては、図１７に示す偏光無依存型光ＤＥＭＵＸを用いることができる。
図１７に偏光無依存型光ＤＥＭＵＸ７８の構造図を示す。受信側に配置する光ＤＥＭＵＸには偏光無依存性が要求される。そのため、まず、ファイバ伝送後に入力される４０Gb／ｓＯＴＤＭ信号を、初段の交差導波路型偏光スプリッタ８０によりＴＥ成分とＴＭ成分に偏光分離する。なお、ここでは偏波消光比が２０dB以上確保できるように交差長を最適化している。次に各々のモードに対し、２０GHz 正弦波信号駆動の１×２スイッチ８４を用いて、２０Gb／ｓ光ＲＺ信号への光時分割分離を行う。このとき、それぞれの１×２スイッチの２出力は相補関係にある。ただし、一般にＬＮスイッチ（変調器）においては、ＴＥモードよりＴＭモードの方が変調効率が大きいため、本デバイスでは偏光分離後のＴＥモード光を１／２波長板８２でＴＭモード光に変換してから光分離を行っている。最終段では、２つの偏波ビームコンバイナで、同じビットシーケンス同志を合波している。このとき、ＴＭモード光同志を合波すると、前述のＯＴＤＭ変調器の場合と同様に光干渉の問題が生じるので、先にＴＥ／ＴＭモード変換を行わなかったポートの１×２スイッチ８４の後段で１／２波長板８８によりＴＭ／ＴＥモード変換を行った後、直交偏波成分をパワー合波している。
【００２７】
光ＤＥＭＵＸ７８にて得られた、２つの２０Gb／ｓ光ＲＺ信号は、それぞれフォトダイオード９０に入力されて電気信号に変換され、プリアンプ９２にて増幅された後等化アンプ９４にて波形成形される。そして、シリアル／パラレル変換部９６にて、元の１０Gb／ｓＮＲＺデーターに再生される。図示されていないが、その後、１０Gb／ｓ識別部によりデータが再生される。このような光受信機３６の光分離までの部分の詳細回路図を図１８に示す。
【００２８】
次に可変分散補償器の一例（M. M. Ohm et al., “Tunable fiber grating dispersion using a piesoelectric stack", OFC '97 Technical Digest, WJ3, pp.155-156)について説明する。
図１９に示すように、チャープドファイバグレーティング９０の２１個のセグメントの各々に別々に圧電素子９２を取り付ける。各圧電素子への印加電圧Ｖ₁〜Ｖ₂₁として図２０に示すように傾斜をつけて電圧を与えると、クレーティング９０の長手方向に加わる圧力が変化し、図２０のＡ〜Ｄの電圧パターンに対して図２１のように分散値（線の傾き）が変化する。
【００２９】
図２２は、補償量制御部の一例を示す図である。４０Gb／ｓの周波数成分の強度値は、Ａ／Ｄ変換器９４でＡ／Ｄ変換され、ディジタル信号として、ＭＰＵ９６に入力される。ＭＰＵ９６は、メモリ９８に記憶されている前回受信した強度値Ｉｐと、今回の強度値Ｉｃとを比較し、現時点の分散量と４０Gb／ｓの強度との関係が、図２におけるＸのスロープにあるか、Ｙのスロープにあるかをチェックする。即ち、Ｘのスロープにあれば可変分散補償器３４の分散量を減少させれば、分散量０（Ｚポイント）に収束する。またＹのスロープであれば、可変分散補償器３４の分散量を増加させれば分散量０に収束する。従って、Ｉｃ＞Ｉｐの場合は、Ｘスロープにあると見なし、図１９の可変分散補償器３４に与える電圧を制御するため、分散量が減少するようなＶ₁〜Ｖ₂₁の値を求め、Ｄ／Ａ変換器１００経由で、各圧電素子に与える電圧を出力する。逆にＩｃ＜Ｉｐの場合は、Ｙスロープにあると見なし、図１９の可変分散補償器３４に与える電圧を制御するため、分散量が増加するようなＶ₁〜Ｖ₂₁の値を求める。
【００３０】
なお、Ｖ₁ 〜Ｖ₂₁の値を求めるためには、図２０及び図２１に示すデータ（分散量とＶ₁ 〜Ｖ₂₁との関係を示すデータ）と、図２に示すデータ（４０GHz 成分の強度と分散量との関係を示すデータ）をメモリにあらかじめ記憶しておく。そして、図２のＸ，Ｙスロープのいずれのスロープにあるかをまず求めて、現在の分散量Ｉｃを図２に示すデータより求める。現在の分散量Ｉｃから、分散量０のＺポイントに収束させるために可変分散補償器３４で補償すべき分散量Ｉｃ′を求める。即ち、Ｉｃ＋Ｉｃ′＝０となるように、Ｉｃ′を求める。
【００３１】
このようにしてＩｃ′が求まれば、図２０及び図２１に示されたデータをもとに、Ｉｃ′を得るために可変分散補償器３４に与えるＶ₁〜Ｖ₂₁を求める。
図２３は図１３のシステムの一変形を示す。図２３以下の図面において、同一の構成要素には同一の参照番号を付してその説明を省略する。図２３のシステムにおいては、図１３のシステムにおける可変分散補償器３４の代わりに光送信機３０に波長可変光源４８を用い、信号光波長制御部５０で信号光の波長を制御することにより光伝送路３２の波長分散量を制御している。
【００３２】
図２４は図１３の自動分散等化システムのより詳細な構成の他の例を示す。発振器５２は低周波数ｆ₀の正弦波を発生する。発振器５２が発生する低周波信号は、低周波重畳回路５４において、分散補償量設定回路５６からの補償量設定信号に重畳されて可変分散補償器３４に与えられる。バンドパスフィルタ４２から出力されるＢHz成分は強度検出器５８（例えば二乗検波器）でその強度が検出され、バンドパスフィルタ６０において検出出力からｆ₀成分が抽出される。バンドパスフィルタ６０で抽出されたｆ₀成分の位相と発振器５２が出力する低周波信号の位相とが位相比較回路６２において比較される。分散補償量設定回路５６は位相比較回路６２における比較結果に基いて補償量設定信号を生成し出力する。強度検出器５８は乗算器またはミキサまたは一般のパワーディテクタ等で実現され、位相比較回路６２は乗算器またはミキサまたは全波整流回路等と低域通過フィルタで実現される。
【００３３】
図２５の（ａ）〜（ｇ）欄には図２４中に（ａ）〜（ｇ）で示した個所の信号波形を示す。
図２５の（ａ）欄に示すように分散補償量が最適値から正の側にずれた場合、低周波重畳回路５４の出力は（ｂ）欄に示すようになる。分散補償量が最適値から正の側にずれている場合、分散補償量が増加すればＮＲＺまたＯＴＤＭの場合ＢHz成分強度は増加するので（図１，２および１２参照）、バンドパスフィルタ４２で抽出されるＢHz成分の振幅は（ｃ）欄のように周波数ｆ₀で変化し、それを強度検出し（（ｄ）欄）、ｆ₀成分を抽出した結果（（ｅ）欄）は発振器５２が出力する低周波信号（（ｆ）欄）と同相になり、位相比較回路６２からは正の電圧が出力される（（ｇ）欄）。この正の出力信号に対して、分散補償量設定回路５６が出力する分散補償量制御信号（（ａ）欄）が低下するようにフィードバック制御することで分散補償量は最適値に近づく。分散補償量が最適値よりも低い場合にはバンドパスフィルタ６０の出力は発振器５２の出力に対して逆相になり、位相比較回路６２からは負の電圧が出力されるので、負の出力信号に対して分散補償量信号が増加するようにフィードバック制御することで、分散補償量は最適値へ向かって変化する。なお、ＲＺ信号の場合、分散補償量の変化の方向を上記とは逆にすれば良い。
【００３４】
図２６は図２４のシステムの一変形を示す。図１３から図２３への変形と同様に、可変分散補償器３４による分散補償量の制御が波長可変光源４８による波長の制御に置き換えられた点を除いて図２４と同様である。この方法の場合、受信側での位相比較で得られた検出信号を送信側に伝達する必要が生じる。これには低速の別回線を用意する方法、逆方向の伝送信号に情報を載せる方法が考えられる。
【００３５】
図２７は本発明の他の実施例に係る分散等化システムの一例を示す。これまでの例では、システム運用を行いながらの分散値制御を想定しているが、ここでは、システム立ち上げ時、および、自動分散等化制御が最適点から大きく外れたときの再立ち上げ時への適用、または、意図的にシステム運用を中断して分散量最適化を行う場合への適用を想定している。可変分散補償器３４の分散補償量を広範囲で掃引し、そのときの強度検出部４４の出力からＢHz成分強度の変化を検出する。前述したように、ＢHz成分強度特性を図１〜４の特性と比較することによって、総分散量を検知することができる。ＲＺ信号に対してはＢHz成分が極大になる分散補償量を記録しておき、補償量掃引後にその分散補償量に設定してから、システムの運用を開始する。ＯＴＤＭまたはＮＲＺ波形に対しては、例えば、ＢHz成分強度が極大になる２つの分散補償量を記録しておき、補償量掃引後にその２つの値の中間に分散補償量を設定すればよい。
【００３６】
図２８は図２７のシステムの一変形を示す。図２７の可変分散補償器３４の掃引および設定が波長可変光源４８による波長の掃引および設定に置き換えられた点を除いて図２７と同様である。
【００３７】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、ＮＲＺ波形およびＯＴＤＭ波形のようにクロック成分が零分散時に極小となる光信号についての伝送路分散の監視および制御が可能になり、また、システム運用を中断することなく伝送路分散を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】４０Gb／ｓＯＴＤＭ信号についての４０GHz クロック成分強度の総分散量依存性の計算機シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図２】４０Gb／ｓＮＲＺ信号についての４０GHz クロック成分強度の総分散量依存性の計算機シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図３】４０Gb／ｓＲＺ信号（デューティ５０％）についての４０GHz クロック成分強度の総分散量依存性の計算機シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図４】４０Gb／ｓＲＺ信号（デューティ２５％）についての４０GHz クロック成分強度の総分散量依存性の計算機シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図５】４０Gb／ｓＯＴＤＭ信号を生成する光変調器の平面図である。
【図６】図５の光変調器の動作を説明する波形図である。
【図７】ＯＴＤＭ信号のベースバンドスペクトルである。
【図８】ＮＲＺ信号のベースバンドスペクトルである。
【図９】波長分散を受けた後のＯＴＤＭ信号の波形図である。
【図１０】波長分散を受けた後のＮＲＺ信号の波形図である。
【図１１】総分散量を低周波数ｆ₀で微少変動させる方法において、分散補償量が極小点にある場合を説明する図である。
【図１２】総分散量を低周波数ｆ₀で微少変動させる方法において、分散補償量が極小点からずれた場合を説明する図である。
【図１３】本発明に係る自動分散等化システムの一実施例を示すブロック図である。
【図１４】図１３の光送信機３０の具体例を示すブロック図である。
【図１５】図１３の光受信機３６の具体例を示すブロック図である。
【図１６】光送信機の詳細回路図である。
【図１７】偏光無依存型光ＤＥＭＵＸを示す図である。
【図１８】光受信機の一部の詳細回路図である。
【図１９】可変分散補償器の一例を示す図である。
【図２０】図１９の可変分散補償器の各セグメントへ与える電圧Ｖ₁〜Ｖ₂₁のパターンＡ〜Ｄを示すグラフである。
【図２１】各電圧パターンＡ〜Ｄにおける分散値を示すグラフである。
【図２２】補償量制御部の構成の一例を示すブロック図である。
【図２３】図１３のシステムの一変形を示すブロック図である。
【図２４】図１３のシステムのより詳細な構成の一例を示すブロック図である。
【図２５】図２４のシステムの動作を説明する波形図である。
【図２６】図２４のシステムの一変形を示すブロック図である。
【図２７】本発明の他の実施例に係る分散等化システムの一例を示すブロック図である。
【図２８】図２７のシステムの一変形を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０…光変調器
１２…ＬｉＮｂＯ₃基板
１４…光導波路
１６…電極パターン
１８…１入力２出力光スイッチ
２０…データ変調部
２２…位相制御部
２４…光多重部

Claims

データ信号で変調された光信号を伝送する伝送路の波長分散を制御する分散制御方法であって、
前記光信号は、光波の位相が互いに異なる複数の零復帰信号を多重化した光時分割多重信号、または非零復帰信号であり、かつ、特定の周波数の成分であって、その強度が総分散量に対して総分散量零の両側で極大となる周波数成分を有し、
（ａ）該伝送路で伝送された光信号から、該特定周波数成分の強度を検出し、
（ｂ）検出された前記特定周波数成分の強度が該両側の極大の間で極小となるように前記伝送路の総分散量を制御するステップを具備する分散制御方法。
前記データ信号のビットレートはＢビット／秒であり、
ステップ（ａ）において周波数がＢヘルツの成分の強度が検出される請求項１記載の方法。
前記伝送路は可変の分散値を有する可変分散補償器を含み、
ステップ（ｂ）は該可変分散補償器の分散値を制御して前記伝送路の総分散量を制御することを含む請求項１または２記載の方法。
前記伝送路は光信号の波長を変化しうる波長可変光源を含み、
ステップ（ｂ）は該波長可変光源の波長を制御して前記伝送路の総分散量を制御することを含む請求項１または２記載の方法。
ステップ（ｂ）において、検出された特定周波数成分の強度に基づき運用中に総分散量が連続的に制御される請求項１〜４のいずれか１項記載の方法。
ステップ（ｂ）は、
（ｉ）総分散量の制御信号に低周波信号を重畳し、
（ii）特定周波数成分の検出信号から該低周波信号と同じ周波数の成分を抽出し、
（iii ）抽出された周波数成分の位相と該低周波信号の位相を比較し、
（iv）該位相比較結果に基いて前記総分散量の制御のための制御信号を生成するサブステップを含む請求項５記載の方法。
ステップ（ｂ）は、
（ｉ）検出された特定周波数成分の強度が極大となる総分散量の２つの制御点を見い出し、
（ii）該２つの制御点の中点を特定周波数成分の強度が極小となる制御点とするサブステップを含む請求項１〜４のいずれか１項記載の方法。
ステップ（ｂ）は、
（ｉ）運用開始前または運用中断中に総分散量を掃引し、
（ii）掃引中の特定周波数成分の強度から総分散量の制御点を見い出すサブステップを含む請求項１〜４及び７のいずれか１項記載の方法。
データ信号で変調された光信号を伝送する伝送路の波長分散を制御する分散制御装置であって、
前記光信号は、光波の位相が互いに異なる複数の零復帰信号を多重化した光時分割多重信号、または、非零復帰信号であり、かつ、特定の周波数の成分であって、その強度が総分散量に対して総分散量零の両側で極大となる周波数成分を有し、
該伝送路で伝送された光信号から、該特定周波数成分の強度を検出する光検出器と、
検出された特定周波数成分の強度が該両側の極大の間で極小となるように前記伝送路の総分散量を制御する分散制御手段とを具備する分散制御装置。
前記データ信号のビットレートはＢビット／秒であり、
前記光検出器は周波数がＢヘルツの成分の強度を検出する請求項９記載の装置。
前記伝送路は可変の分散値を有する可変分散補償器を含み、
前記分散制御手段は該可変分散補償器の分散値を制御して前記伝送路の総分散量を制御する請求項９または１０記載の装置。
前記光信号を生成する光送信機は光信号の波長を変化しうる波長可変光源を含み、
前記分散制御手段は、該波長可変光源の波長を制御して前記伝送路の総分散量を制御する請求項９または１０記載の装置。
前記分散制御手段は検出された特定周波数成分の強度に基づき運用中に総分散量を連続的に制御する請求項９〜１２のいずれか１項記載の装置。
前記分散制御手段は、
総分散量の制御信号に低周波信号を重畳する低周波重畳回路と、
特定周波数成分の検出信号から該低周波信号と同じ周波数の成分を抽出する信号抽出回路と、
抽出された周波数成分の位相と該低周波信号の位相を比較する位相比較回路と、
該位相比較回路の出力に基いて前記総分散量の制御のための制御信号を生成する制御信号生成回路とを含む請求項１３記載の装置。
ｍビット／秒のデータ信号で振幅変調された、光波の位相が互いに異なるｎ個の零復帰信号を時分割多重化して得られた、ｎ・ｍビット／秒のデータ信号で変調された時分割多重光信号を光ファイバ伝送路に送信し、
光ファイバ伝送路より受信した前記時分割多重光信号から、ｎ・ｍヘルツ、またはｍヘルツの周波数成分を抽出し、
抽出したｎ・ｍヘルツの周波数成分がその両側の極大の間で極小値を示すか、またはｍヘルツの周波数成分が極大値を示すように、上記光ファイバ伝送路の分散を可変にすることを特徴とする光ファイバ伝送路の分散制御方法。
時分割多重化された、ｍビット／秒のデータ信号で振幅変調された、光波の位相が互いに異なるｎ個の零復帰信号を光ファイバ伝送路から受信する手段と、
受信した前記時分割多重化された光信号から、ｎ・ｍヘルツ、またはｍヘルツの周波数成分を抽出する手段と、
抽出したｎ・ｍヘルツの周波数成分がその両側の極大の間で極小値を示すか、またはｍヘルツの周波数成分が極大値を示すように、上記光ファイバ伝送路の分散量を制御する手段とを備えたことを特徴とする光ファイバ伝送路の分散制御装置。
前記分散制御手段は、
検出された特定周波数成分の強度が極大となる総分散量の２つの制御点を見い出す手段と、
該２つの制御点の中点を特定周波数成分の強度が極小となる制御点とする手段とを含む請求項９〜１２のいずれか１項記載の装置。
前記分散制御手段は、
運用開始前または運用中断中に総分散量を掃引する手段と、
掃引中の特定周波数成分の強度から総分散量の制御点を見い出す手段とを含む請求項９〜１２及び１７のいずれか１項記載の装置。