JP3788417B2

JP3788417B2 - Dispersion measurement method

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Publication number: JP3788417B2
Application number: JP2002300304A
Authority: JP
Inventors: 哲行洲崎
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2002-10-15
Filing date: 2002-10-15
Publication date: 2006-06-21
Anticipated expiration: 2019-05-10
Also published as: JP2003177078A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長分散の測定に関し、特に、光ファイバ通信システムでデータ伝送を行うのと同時に波長分散を測定するインサービス分散測定に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ通信システムにおいては、伝送路である光ファイバの波長分散（以下「分散」と記す）によって生じる波形歪が伝送速度や距離を制限する要因となる。従って、伝送路の分散を精度よく測定し、分散を零とするように調整する技術が必要とされる。さらに、光ファイバ通信システムでは、伝送路の両端が遠隔の場所にあるが、光ファイバの分散は温度や外圧に応じて変化するため、分散の測定および調整は遠端にてシステム運用中に行われる必要がある。
【０００３】
これらの要求を満たす従来の技術として、遠端測定法の一つであるＰＭ−ＡＭ変換法を用い、システム運用中の分散検出のため、伝送信号の波長と異なる波長のモニタ光を用いる方法が提案されている。ここでは、桑原らの論文（「PM-AM変換効果を用いた分散変動検出による適応分散等化方式の検討」、1998年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会、p.417）を用いて、これらの技術を説明する。
【０００４】
図９に、この技術によるシステムの構成図を示す。図９において、送信端では、高速データ信号を印加した光送信器１００からの信号光と、この信号光の波長と異なる波長の光源である半導体レーザ１０１を正弦波信号１０２で位相変調器１０３により位相変調したモニタ光とを多重回路１０５により合波して送り出す。伝送路１０４を伝搬した上述の２つの光は、受信端において信号光とモニタ光が分離回路である光カプラ１１２により分波され、信号光は光受信器１０６に入射されデータ信号が再生される。一方、モニタ光は、分散補償器１０７を伝搬した後、フォトディテクタ１０８によって自乗検波され、検出信号の平均レベルおよび正弦波信号１０２の周波数成分の強度をそれぞれ求め、これら2つの値の比から分散を求める。
【０００５】
このシステムでは、運用前に信号光の波長で分散が零となるよう調整が行われる。このとき、分散の波長依存性によってモニタ光波長で分散が零ではないため、分散を零とするよう分散補償器１０７の補償量を調節する。運用時に、伝送路１０４の分散が零からずれると、モニタ信号の位相変調が分散によって強度変調に変換されるため、受信端のフォトディテクタ１０８の自乗検波出力に正弦波信号１０２の周波数成分が現れる。分散ずれが検出されると、制御回線１０９を通して半導体レーザ１０１に供給され、これによってモニタ光の波長の制御を開始する。検出信号の中の正弦波信号周波数成分が零となったところで伝送路分散が零となり、ここで波長制御を停止する。このときモニタ波長をずらした量だけ信号光波長をずらすことで、この波長での分散を零とする。このようにして、分散が零からずれたことを検出する。
【０００６】
本件に最も関連のある刊行物は前述の「PM-AM変換効果を用いた分散変動検出による適応分散等化方式の検討」（1998年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会、p.417）であるから、先行特許公報番号の記載は省略する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来技術では、以下に記載するような問題点がある。まず、信号光波長とモニタ光波長が異なっているため、分散の波長依存性が同じとみなせる比較的狭い波長範囲にこれら２波を配置しなければならない。この結果、多波長多重システムにおいては複数のモニタ波長が必要となり、伝送帯域の減少につながる。
【０００８】
また、モニタ光に印加する位相変調成分と光ファイバの非線形性によって、信号光の波形が歪む可能性がある。
【０００９】
本発明は、上述したような従来の技術が有する問題点に鑑みてなされたものであって、信号光帯域を圧迫することなく、システム運用中の遠端での波長分散検出を簡易に行なうことができる分散測定装置および分散測定方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の方法が適用される分散測定装置は、光送信器と光受信器とから成り、伝送路における波長分散を測定する分散測定装置であって、前記光送信器は、前記伝送路の一端に接続され、入力信号に応じて変調された信号光に対して所定の周期で波長に変調を加える波長変調回路を有し、前記光受信器は、前記伝送路の他端に接続され、受信する信号光を基にクロック信号を抽出するクロック抽出回路と、該クロック信号から基準タイミング信号を生成する基準タイミング信号発生回路と、前記クロック信号と該基準タイミング信号との位相差を検出する位相検出器と、該位相検出器の出力を基に前記伝送路の分散を検出する分散検出器とを有し、さらに、前記基準タイミング信号発生回路は電圧制御発振器と位相比較器と保持回路とを有し、該電圧制御発振器の出力が２分岐され、その一方が前記位相比較器の一方の入力に接続され、他方が前記基準タイミング信号発生回路の出力となり、前記クロック抽出回路の出力が前記位相比較器の他方の入力に接続され、該位相比較器の出力が前記保持回路の入力に接続され、該保持回路は測定時間外は前記位相比較器の出力を出し測定時間中はある一定の値を出力することを特徴とする。
【００１１】
また本発明の方法が適用される分散測定装置は、光送信器と光受信器とから成り、伝送路における波長分散を測定する分散測定装置であって、前記光送信器は、前記伝送路の一端に接続され、入力信号に応じて変調された信号光に対して所定の周期で波長に変調を加える波長変調回路を有し、また、前記受信器は、前記伝送路の他端に接続され、受信する信号光を基にクロック信号を抽出するクロック抽出回路と、該クロック信号から基準タイミング信号を生成する基準タイミング信号発生回路と、前記クロック信号と前記基準タイミング信号との位相差を検出する位相検出器と、該位相検出器の出力を基に前記伝送路の分散を検出する分散検出器とを有し、さらに、前記基準タイミング信号発生回路は電圧制御発振器と保持回路とを含み、該電圧制御発振器の出力が２分岐され、その一方が前記位相検出器の一方の入力に接続され、他方が前記基準タイミング信号発生回路の出力となり、前記クロック抽出回路の出力が前記位相比較器の他方の入力に接続され、該位相比較器の出力が前記保持回路の入力に接続され、該保持回路は測定時間外は該位相比較器の出力を出し測定時間中はある一定の値を出力することを特徴とする。
【００１２】
また本発明の方法が適用される分散測定装置は、光送信器と光受信器とから成り、伝送路における分散を測定する分散測定装置であって、前記光送信器は、前記伝送路の一端に接続され、第１の波長を入力信号に応じて変調し信号光として出力する光変調回路と、該光変調回路に接続され、該信号光に対して所定の周期で波長に変調を加える波長変調回路と、該データのクロック速度に対して整数倍あるいは整数分の１の周波数を有する周期信号である基準タイミング信号を第２の波長を用いて送出する基準タイミング信号送信回路とを有し、また、前記光受信器は、前記伝送路の他端に接続され前記第１の波長を受信する光受信回路と、該クロック信号を抽出するクロック抽出回路と、前記基準タイミング信号を受信しその再生を行う基準タイミング信号再生回路と、前記ロック信号と前記基準タイミング信号との位相差を検出する位相検出器と、該位相検出器の出力を基に前記伝送路の分散を検出する分散検出器とを有することを特徴とする。
【００１３】
本発明の第１の分散測定方法は、光送信器と光受信器との間に設置された伝送路における分散を測定する分散測定方法であって、前記光送信器において入力信号に応じて変調された信号光を送出する手順と、該信号光に対して所定の周期で変調を加えることにより該伝送路の分散で生じる遅延を該周期で変化させる手順と、前記光受信器において該信号光に対するクロック信号を抽出する手順と、該クロック信号に対してＮ倍あるいはＮ分の１の周波数（Ｎは１以上の整数）を有する周期信号である基準タイミング信号を生成する手順と、該クロック信号のＭ倍あるいはＭ分の１の周波数（Ｍは１以上の整数）の信号と前記基準タイミング信号との位相差を検出する手順とを有し、前記伝送路における分散を測定することを特徴とする。
【００１４】
本発明の第２の分散測定方法は、第１の分散測定方法において、前記基準タイミング信号は前記クロック信号を用いて生成され、測定時間以外において該クロック信号と位相同期しており、測定中は測定開始直前の位相を保持していることを特徴とする。
【００１５】
本発明の第３の分散測定方法は、第１の分散測定方法において、前記基準タイミング信号は、前記光送信器から該信号光とは異なる波長により前記光受信器に伝送され、該基準タイミング信号は該光受信器において受信および再生されることを特徴とする。
【００１６】
本発明の第４の分散測定方法は、第１の分散測定方法において、前記測定対象分散が光ファイバ伝送路における波長分散であることを特徴とする。
【００１７】
本発明の作用を図面を参照して説明する。図８は、本発明の分散測定方法が、伝送路の波長分散を測定する場合に適用される例を説明するためのものである。光送信器からの信号光の波長を図８（ａ）に示すように、波長変調量Δλ（ｎｍ）で周期的に変調する。この信号光が波長分散Ｄ（ｐｓｅｃ／ｎｍ）を持った伝送路中を伝送し光受信器において検出されるとすると、波長振幅Δλにより伝送路において生じる遅延差Ｘ（ｐｓｅｃ）は、Ｘ＝Ｄ×Δλと表される。
【００１８】
よって、この信号光を受信し、それより抽出されたクロック信号は図８（ｂ）に示すように位相変調され、この時の位相変調量φはクロック信号の周波数をｆ０とすると、φ ＝Ｘ／（１／ｆ０）＝Ｘ×ｆ０＝Ｄ×Δλ×ｆ０となる。一方、光送信器における変調によらず常に一定の位相である基準タイミング信号が図８（ｃ）のようであるとする。この例では基準タイミング信号の周波数はクロック信号と同じｆ０と仮定する。この時、クロック信号と基準タイミング信号との位相差は図８（ｄ）のように周期的に位相振幅φで変化する。
【００１９】
よって、この位相差φを検出し、既知である光送信器における波長変調量Δλと、クロック周波数ｆ０を用いることにより、Ｄ＝ φ／（Δλ×ｆ０）
として伝送路の分散値Ｄを求めることができる。
【００２０】
一方、伝送路の分散値Ｄが大きく、それによる遅延差Ｘが１／ｆ０より大きいときには、クロック信号の整数分の１の分周クロック信号と、基準タイミング信号の整数分の１の分周基準タイミング信号との位相差を検出することにより、上記と同様に伝送路の分散値を求めることが可能である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】
図１を参照して、本発明方法を適用してなる第１の実施の形態を示す分散測定装置について説明する。光送信器１において、波長変調器１２は周期ｆ１および波長変調量Δλで波長変調を行い、そこからの出力光は光変調器１１において入力信号に応じたデータ変調を印可され、信号光として出力される。この信号光は伝送路３を伝送した後、光受信器２により受信される。
【００２３】
光受信器２においては、信号光は光電変換部２１において電気信号に変換され、クロック抽出回路２２により、クロック信号と再生識別された出力信号に変換される。クロック信号は基準タイミング信号生成回路２３と位相検出器２４に入力される。この基準タイミング信号生成回路２３においては、測定時間外においてはクロック信号に同期し、測定時間においては測定の直前の位相を保持するような基準タイミング信号を生成する。位相検出器２４においては測定時間外では常に一定の位相差を出力するが、測定時間内には波長変調器１２の変調に応じて変化する位相差を出力する。この位相検出器２４の出力は分散検出器２５に入力され、分散検出器２５は、既知である波長変調量Δλとクロック信号の周波数ｆ０を元に、位相検出器２４における位相差の変化量を用いて伝送路における分散値を出力する。
【００２４】
図２は上記の分散測定装置内の基準タイミング信号生成回路２３の一実施例を示すものである。ここで、基準タイミング信号生成回路２３の入力、すなわちクロック信号は位相比較器３１の一方の入力端子に入力され、その出力は保持回路３２に入力される。保持回路３２には制御信号が入力され、保持回路３２の出力は電圧制御発振器３４に入力される。電圧制御発振器３４の出力は２分岐され、一方は基準タイミング信号として出力され、他方は位相比較器３１の他方の入力に接続される。
【００２５】
この分散測定装置の動作を図３を用いて詳しく説明する。この例では上記の波長変調が常に行われている場合について説明する。図３（ａ）に示すように、信号光に対しては波長変調量Δλで波長変調が行われており、これにより前述のように、伝送路中の波長分散によりクロック信号には図３（ｂ）に示すように位相変調量φで位相変調が施される。このとき、図３（ｃ）に示すように、測定時間において保持回路３２に制御信号を加える。ここで、図３（ｄ）に示すように、制御信号がオフの場合は保持回路３２は入力信号をそのまま出すため、電圧制御発振器３４はクロック信号に対して位相同期するが、制御信号がオンの場合は保持回路３２がその直前の位相比較器３１の出力を保持し、それにより電圧制御発振器３４の位相は一定となる。これにより、前述の説明のように、測定時間においてクロック信号と基準タイミング信号の位相差を検出することにより、伝送路の分散値を測定することができる。
【００２６】
本実施例においては、信号光が伝達するデータの伝送速度４０Ｇｂ／ｓ、伝送路として長さ４００ｋｍの分散シフトファイバにおいて、波長変調量０．１ｎｍ、その変調周期１０ｋＨｚ、測定時間１ｓｅｃに設定することにより、伝送路の分散値として０から±２５０ｐｓｅｃ／ｎｍを測定することが可能であった。
【００２７】
次に、図４を用いて本発明の方法を適用してなる第２の実施の形態について説明する。この分散測定装置は、基準タイミング信号発生器２３−１は電圧制御発振器３４と保持回路３２から成る。光送信器１，伝送路３，光受信器２−１内の光電変換部２１およびクロック抽出器２２の構成は第１の実施の形態におけるものと同じである。クロック抽出回路２２の出力は位相検出器２４の一方の入力端子に接続され、基準タイミング信号発生器２３−１内の電圧制御発振器３４の出力は位相検出器２４の他方の入力端子に接続される。位相検出器２４の出力は２分岐され、一方は分散検出器２５に、他方は保持回路３２に接続される。保持回路３２の出力は電圧制御発振器３４の入力に接続される。分散検出器２５からは検出された分散値が出力される。本実施の形態は第１の実施の形態と同等の波長分散検出特性を有するが、第１の実施の形態における位相比較器３１が削除されたため、より一層の装置の小型化が実現された。
【００２８】
次に、図５を用いて、本発明の方法を適用してなる第３の実施の形態について説明する。本分散測定装置は、光送信器１，伝送路３，光受信器２−２内の光電変換部２１およびクロック抽出器２２の構成は第１の実施の形態におけるものと同じである。一方、第１の実施の形態とは異なり、クロック抽出回路２２の出力は、第１の分周回路４１を介して位相検出器２４の一方の入力端子に接続され、基準タイミング信号生成回路２３の出力は第２の分周回路４２を介して位相検出器２４の他方の入力端子に接続される。この装置においては、信号光が伝達するデータの伝送速度４０Ｇｂ／ｓ、伝送路として長さ８０ｋｍの単一モードファイバにおいて、波長変調量０．１ｎｍ、その変調周期１０ｋＨｚ、測定時間１ｓｅｃに設定した。また、第１の分周回路４１および第２の分周回路４２の分周比率を１／１６に設定したところ、測定可能な分散範囲は第１の実施の形態におけるものの１６倍に当る±４０００ｐｅｃ／ｎｍとなった。
【００２９】
次に、図６を用いて、本発明の方法を適用してなる第４の実施の形態について説明する。光送信器１−１において、波長変調器１２は第１の波長λ１に対して周期ｆ１、波長変調量Δλで波長変調を行い、そこからの出力光は光変調器１１において入力信号に応じたデータ変調を印可され、信号光として出力される。また、基準タイミング信号送信回路５３においては、入力信号のクロック周波数と等しい周波数を持ち入力信号に対して位相同期された基準タイミング信号を生成し、波長λ２を用いて基準タイミング信号光として出力する。信号光およびは基準タイミング信号光は多重回路５１により波長多重され、伝送路３を伝送する。
【００３０】
光受信器２−３においては、まず分離回路５２により波長分離され、信号光および基準タイミング信号光に分けられる。信号光は光電変換部２１において電気信号に変換され、クロック抽出回路２２により、クロック信号と再生識別された出力信号に変換される。一方、基準タイミング信号光は基準タイミング信号受信回路５４により光電変換され、基準タイミング信号として再生される。クロック抽出回路２２の出力と基準タイミング信号受信回路５４の出力は位相検出器２４に入力される。この位相検出器２４の出力は分散検出器２５に入力され、この分散検出器２５は既知である波長振幅（λ１−λ２）とクロック信号の周波数ｆ０を基に、位相検出器２４における位相差の変化量を用いて伝送路における分散値を出力する。
【００３１】
この装置においては、第１から第３の実施の形態と異なり、分散を測定する時間は有限ではなく常に可能となる。また、光受信器２内に電圧制御発振器３４を含む基準タイミング信号生成回路２３が不要となるため、安定性がさらに改善された。この時、伝送速度４０Ｇｂ／ｓ、伝送路として長さ４００ｋｍの分散シフトファイバにおいて、波長変調量０．１ｎｍ、その変調周期１０ｋＨｚに設定することにより、伝送路の分散値として０から±２５０ｐｓｅｃ／ｎｍを測定することが可能であった。
【００３２】
次に、図７を用いて、本発明の方法を適用してなる第５の実施の形態について説明する。この分散測定装置における光送信器１−２は、第１の光変調器６１と第１の波長変調器６２から成り第１の入力信号から第１の出力光を生成する第１のデータ変調部８１と、それと同様の構成をもつ第２から第Ｎまでのデータ変調部８２と、第４の実施の形態におけるのと同じ基準タイミング信号送信回路５３を含む。ここで、第１から第Ｎの入力信号と基準タイミング信号は位相同期されている。第１から第Ｎまでのデータ変調部および基準タイミング信号送信回路５３は、各々異なる波長を出力し、それらは多重回路５１により波長多重され送信される。
【００３３】
光受信器２−４においては、第１の光電変換部７１と第１のクロック抽出器７２と第１の位相検出回路７３と第１の分散検出器７４からなり第１の出力信号と第１のクロック信号を出力する第１のデータ復調部８５と、それと同様の構成を持つ第２から第Ｎのデータ復調部８６と、第４の実施の形態におけるのと同じ基準タイミング信号受信回路５４を含む。基準タイミング信号受信回路５４の出力はＮ分岐され、それぞれ第１から第Ｎの位相検出回路の一方の端子に入力される。
【００３４】
この装置においては、第４の実施の形態と異なり、波長多重されたそれぞれの第１から第Ｎの信号光のそれぞれの波長における分散値を第４の実施の形態におけるのと同様の特性により検出可能であった。
【００３５】
以上、本発明の分散測定方法を適用してなる装置の実施の形態に関して説明したが、本発明はその他の様々な態様により実現可能である。
【００３６】
まず、本発明の分散測定方法は波長分散を測定するものとして説明したが、これはそれ以外の様々な分散、たとえば偏波分散、モード分散などに対しても有効な方法である。
【００３７】
また、本発明の方法を適用してなる分散測定装置において、クロック信号と基準タイミング信号が同一の周波数の場合について説明したが、これはその関係がその整数倍あるいは整数分の１である場合にも適用可能である。
【００３８】
また、本発明中の様々な回路、部品に関してはその機能を満たすものであればどのような回路部品を適用しても可能であることは言うまでもない。
【００３９】
【発明の効果】
本発明の第１の効果は、実際にデータが伝送されている運用システムにおいて、伝送されるデータの品質を落とすことなく、その伝送される波長における分散値を測定することを可能とすることである。
【００４０】
また、第２の効果は、遠端にあるすなわち光送信器と光受信器の間に長い伝送路がある様な伝送系においても、伝送路の分散値を測定することが可能とすることである。
【００４１】
また、第３の効果は、分散測定装置が、汎用の部品の組み合わせにより容易に実現可能であることである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図
【図２】本発明の第１の実施の形態における基準タイミング信号生成回路の構成を示す図
【図３】本発明における第１の実施の形態の動作を説明する図
【図４】本発明の第２の実施の形態を示す図
【図５】本発明の第３の実施の形態を示す図
【図６】本発明の第４の実施の形態を示す図
【図７】本発明の第５の実施の形態を示す図
【図８】本発明の作用を説明するための図
【図９】従来の例を示す図
【符号の説明】
１光送信器
１−１光送信器
１−２光送信器
２光受信器
２−１光受信器
２−２光受信器
２−３光受信器
２−４光受信器
３伝送路
１１光変調器
１２波長変調器
２１光電変換部
２２クロック抽出回路
２３基準タイミング信号生成回路
２４位相検出器
２５分散検出器
３１位相比較器
３２保持回路
３４電圧制御発振器
４１第１の分周回路
４２第２の分周回路
５１多重回路
５２分離回路
５３基準タイミング信号送信回路
５４基準タイミング信号受信回路
６１第１の光変調器
６２第１の波長変調器
６３第Ｎの光変調器
６４第Ｎの波長変調器
７１第１の光電変換部
７２第１のクロック抽出回路
７３第１の位相検出器
７４第１の分散検出器
７５第Ｎの光電変換部
７６第Ｎのクロック抽出回路
７７第Ｎの位相検出器
７８第Ｎの分散検出器
８１第１のデータ変調部
８２第Ｎのデータ変調部
８５第１のデータ復調部
８６第Ｎのデータ復調部
１００光送信器
１０１半導体レーザ
１０２正弦波信号
１０３光位相変調器
１０４伝送路
１０５多重回路
１０６光受信器
１０７分散補償器
１０８フォトディテクタ
１０９制御回線
１１０バンドパスフィルタ
１１１平均値検出回路
１１２光カプラ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to measurement of chromatic dispersion, and more particularly to in-service dispersion measurement that measures chromatic dispersion simultaneously with data transmission in an optical fiber communication system.
[0002]
[Prior art]
In an optical fiber communication system, waveform distortion caused by chromatic dispersion (hereinafter referred to as “dispersion”) of an optical fiber that is a transmission path becomes a factor that limits transmission speed and distance. Therefore, a technique for accurately measuring the dispersion of the transmission path and adjusting the dispersion to be zero is required. Furthermore, in an optical fiber communication system, both ends of the transmission line are at remote locations, but the dispersion of the optical fiber changes according to temperature and external pressure, so dispersion measurement and adjustment are performed at the far end during system operation. Need to be
[0003]
As a conventional technique that satisfies these requirements, there is a method that uses a PM-AM conversion method, which is one of the far-end measurement methods, and uses monitor light having a wavelength different from the wavelength of the transmission signal for dispersion detection during system operation. Proposed. Here, using Kuwahara et al.'S paper ("Examination of Adaptive Distributed Equalization Method Using Distributed Fluctuation Detection Using PM-AM Conversion Effect", 1998 IEICE Communication Society, p.417) Explain the technology.
[0004]
FIG. 9 shows a configuration diagram of a system according to this technique. In FIG. 9, at the transmitting end, the signal light from the optical transmitter 100 to which the high-speed data signal is applied and the semiconductor laser 101 which is a light source having a wavelength different from the wavelength of the signal light are transmitted by the phase modulator 103 with the sine wave signal 102. The phase-modulated monitor light is multiplexed by the multiplexing circuit 105 and sent out. The above-mentioned two lights propagating through the transmission path 104 are demultiplexed at the receiving end by the optical coupler 112 which is a separation circuit for the signal light and the monitor light, and the signal light is incident on the optical receiver 106 to reproduce the data signal. . On the other hand, the monitor light propagates through the dispersion compensator 107 and is square-detected by the photodetector 108 to obtain the average level of the detection signal and the intensity of the frequency component of the sine wave signal 102, and the dispersion is calculated from the ratio of these two values. Ask.
[0005]
In this system, adjustment is performed so that the dispersion becomes zero at the wavelength of the signal light before operation. At this time, since the dispersion is not zero at the monitor light wavelength due to the wavelength dependence of the dispersion, the compensation amount of the dispersion compensator 107 is adjusted so that the dispersion becomes zero. When the dispersion of the transmission path 104 deviates from zero during operation, the phase modulation of the monitor signal is converted into intensity modulation by the dispersion, so that the frequency component of the sine wave signal 102 appears in the square detection output of the photodetector 108 at the receiving end. When the dispersion deviation is detected, the laser beam is supplied to the semiconductor laser 101 through the control line 109, thereby starting the control of the wavelength of the monitor light. When the sine wave signal frequency component in the detection signal becomes zero, the transmission line dispersion becomes zero, and the wavelength control is stopped here. At this time, by shifting the signal light wavelength by the amount by which the monitor wavelength is shifted, the dispersion at this wavelength is made zero. In this way, it is detected that the variance has deviated from zero.
[0006]
The publication most relevant to this case is the above-mentioned "Examination of Adaptive Distributed Equalization Method by Detection of Distributed Fluctuation Using PM-AM Conversion Effect" (1998 IEICE Communication Society Conference, p.417) The description of the prior patent publication number is omitted.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional technology described above has the following problems. First, since the signal light wavelength and the monitor light wavelength are different, these two waves must be arranged in a relatively narrow wavelength range in which the wavelength dependency of dispersion can be regarded as the same. As a result, a multi-wavelength multiplexing system requires a plurality of monitor wavelengths, leading to a reduction in transmission band.
[0008]
Further, the waveform of the signal light may be distorted by the phase modulation component applied to the monitor light and the nonlinearity of the optical fiber.
[0009]
The present invention has been made in view of the problems of the conventional techniques as described above, and can easily perform chromatic dispersion detection at the far end during system operation without squeezing the signal light band. It is an object of the present invention to provide a dispersion measuring apparatus and a dispersion measuring method capable of performing
[0010]
[Means for Solving the Problems]
A dispersion measuring apparatus to which the method of the present invention is applied includes an optical transmitter and an optical receiver, and is a dispersion measuring apparatus for measuring chromatic dispersion in a transmission line, wherein the optical transmitter is one end of the transmission line. And a wavelength modulation circuit that modulates the wavelength of the signal light modulated according to the input signal at a predetermined cycle, and the optical receiver is connected to the other end of the transmission path and receives A clock extraction circuit that extracts a clock signal based on signal light to be transmitted, a reference timing signal generation circuit that generates a reference timing signal from the clock signal, and a phase detection that detects a phase difference between the clock signal and the reference timing signal And a dispersion detector that detects dispersion of the transmission line based on the output of the phase detector, and the reference timing signal generation circuit has a voltage controlled oscillator, a phase comparator, and a holding circuit. Shi The output of the voltage controlled oscillator is branched into two, one of which is connected to one input of the phase comparator, the other is the output of the reference timing signal generation circuit, and the output of the clock extraction circuit is the output of the phase comparator. Connected to the other input, the output of the phase comparator is connected to the input of the holding circuit, and the holding circuit outputs the output of the phase comparator outside the measurement time and outputs a certain value during the measurement time. It is characterized by that.
[0011]
A dispersion measuring apparatus to which the method of the present invention is applied includes an optical transmitter and an optical receiver, and is a dispersion measuring apparatus for measuring chromatic dispersion in a transmission line, wherein the optical transmitter is connected to the transmission line. A wavelength modulation circuit that is connected to one end and modulates the wavelength of the signal light modulated in accordance with an input signal at a predetermined period; and the receiver is connected to the other end of the transmission line A clock extraction circuit for extracting a clock signal based on the received signal light; a reference timing signal generation circuit for generating a reference timing signal from the clock signal; and a phase difference between the clock signal and the reference timing signal A phase detector, and a dispersion detector that detects dispersion of the transmission line based on the output of the phase detector; and the reference timing signal generation circuit includes a voltage-controlled oscillator and a holding circuit, The output of the voltage controlled oscillator is branched into two, one of which is connected to one input of the phase detector, the other is the output of the reference timing signal generation circuit, and the output of the clock extraction circuit is the other of the phase comparator The output of the phase comparator is connected to the input of the holding circuit, and the holding circuit outputs the output of the phase comparator outside the measurement time and outputs a certain value during the measurement time. It is characterized by.
[0012]
A dispersion measuring apparatus to which the method of the present invention is applied includes an optical transmitter and an optical receiver, and is a dispersion measuring apparatus for measuring dispersion in a transmission line, wherein the optical transmitter is one end of the transmission line. Connected to the optical modulation circuit that modulates the first wavelength according to the input signal and outputs it as signal light, and a wavelength that is connected to the optical modulation circuit and modulates the wavelength of the signal light at a predetermined period A modulation circuit, and a reference timing signal transmission circuit that transmits a reference timing signal that is a periodic signal having a frequency that is an integer multiple or a fraction of an integer with respect to the clock speed of the data, using the second wavelength, The optical receiver is connected to the other end of the transmission line and receives the first wavelength; a clock extraction circuit that extracts the clock signal; and the reference timing signal that is received and reproduced. Criteria to do An imming signal regeneration circuit; a phase detector that detects a phase difference between the lock signal and the reference timing signal; and a dispersion detector that detects dispersion of the transmission path based on an output of the phase detector. It is characterized by.
[0013]
A first dispersion measuring method of the present invention is a dispersion measuring method for measuring dispersion in a transmission line installed between an optical transmitter and an optical receiver, wherein the optical transmitter modulates according to an input signal. A procedure for transmitting the transmitted signal light, a procedure for changing a delay caused by dispersion of the transmission path by modulating the signal light at a predetermined period, and the signal light at the optical receiver. A procedure for extracting a clock signal with respect to the clock signal, a procedure for generating a reference timing signal that is a periodic signal having a frequency N times or 1 / N of the clock signal (N is an integer of 1 or more), and the clock signal And detecting a phase difference between a signal having a frequency M times or 1 / M (M is an integer equal to or greater than 1) and the reference timing signal, and measuring dispersion in the transmission line To do.
[0014]
According to a second dispersion measurement method of the present invention, in the first dispersion measurement method, the reference timing signal is generated using the clock signal and is phase-synchronized with the clock signal other than the measurement time. The phase immediately before the start of measurement is maintained.
[0015]
According to a third dispersion measurement method of the present invention, in the first dispersion measurement method, the reference timing signal is transmitted from the optical transmitter to the optical receiver at a wavelength different from the signal light, and the reference timing signal is transmitted. Is received and reproduced by the optical receiver.
[0016]
According to a fourth dispersion measuring method of the present invention, in the first dispersion measuring method, the measurement object dispersion is chromatic dispersion in an optical fiber transmission line.
[0017]
The operation of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 8 illustrates an example in which the dispersion measuring method of the present invention is applied when measuring the chromatic dispersion of a transmission line. As shown in FIG. 8A, the wavelength of the signal light from the optical transmitter is periodically modulated with a wavelength modulation amount Δλ (nm). If this signal light is transmitted through a transmission line having chromatic dispersion D (psec / nm) and detected by the optical receiver, the delay difference X (psec) generated in the transmission line by the wavelength amplitude Δλ is X = D X Δλ.
[0018]
Therefore, the clock signal extracted by receiving this signal light is phase-modulated as shown in FIG. 8B, and the phase modulation amount φ at this time is φ = X where the frequency of the clock signal is f0. / (1 / f0) = X × f0 = D × Δλ × f0. On the other hand, it is assumed that the reference timing signal having a constant phase regardless of the modulation in the optical transmitter is as shown in FIG. In this example, the frequency of the reference timing signal is assumed to be the same f0 as that of the clock signal. At this time, the phase difference between the clock signal and the reference timing signal periodically changes with the phase amplitude φ as shown in FIG.
[0019]
Therefore, by detecting this phase difference φ and using the known wavelength modulation amount Δλ in the optical transmitter and the clock frequency f0, D = φ / (Δλ × f0)
The dispersion value D of the transmission path can be obtained as
[0020]
On the other hand, when the dispersion value D of the transmission line is large and the resulting delay difference X is greater than 1 / f0, the divided clock signal divided by an integer of the clock signal and the divided reference signal divided by an integer of the reference timing signal. By detecting the phase difference from the timing signal, it is possible to obtain the dispersion value of the transmission line in the same manner as described above.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0022]
With reference to FIG. 1, a dispersion measuring apparatus according to a first embodiment to which the method of the present invention is applied will be described. In the optical transmitter 1, the wavelength modulator 12 performs wavelength modulation with the period f1 and the wavelength modulation amount Δλ, and the output light from the wavelength modulator 12 is applied with data modulation according to the input signal in the optical modulator 11, and is output as signal light. Is done. This signal light is transmitted through the transmission line 3 and then received by the optical receiver 2.
[0023]
In the optical receiver 2, the signal light is converted into an electric signal by the photoelectric conversion unit 21, and converted by the clock extraction circuit 22 into an output signal regenerated and identified as the clock signal. The clock signal is input to the reference timing signal generation circuit 23 and the phase detector 24. The reference timing signal generation circuit 23 generates a reference timing signal that is synchronized with the clock signal outside the measurement time and maintains the phase immediately before the measurement during the measurement time. The phase detector 24 always outputs a constant phase difference outside the measurement time, but outputs a phase difference that changes according to the modulation of the wavelength modulator 12 within the measurement time. The output of the phase detector 24 is input to the dispersion detector 25. The dispersion detector 25 calculates the change amount of the phase difference in the phase detector 24 based on the known wavelength modulation amount Δλ and the frequency f0 of the clock signal. Used to output the dispersion value in the transmission line.
[0024]
FIG. 2 shows an embodiment of the reference timing signal generation circuit 23 in the dispersion measuring apparatus. Here, an input of the reference timing signal generation circuit 23, that is, a clock signal is input to one input terminal of the phase comparator 31, and an output thereof is input to the holding circuit 32. A control signal is input to the holding circuit 32, and an output of the holding circuit 32 is input to the voltage controlled oscillator 34. The output of the voltage controlled oscillator 34 is branched into two, one is output as a reference timing signal, and the other is connected to the other input of the phase comparator 31.
[0025]
The operation of this dispersion measuring apparatus will be described in detail with reference to FIG. In this example, a case where the above-described wavelength modulation is always performed will be described. As shown in FIG. 3A, the signal light is wavelength-modulated by the wavelength modulation amount Δλ, and as described above, the clock signal is converted into the clock signal by chromatic dispersion in the transmission path as described above. As shown in b), the phase modulation is performed with the phase modulation amount φ. At this time, as shown in FIG. 3C, a control signal is applied to the holding circuit 32 during the measurement time. Here, as shown in FIG. 3D, since the holding circuit 32 outputs the input signal as it is when the control signal is OFF, the voltage controlled oscillator 34 is phase-synchronized with the clock signal, but the control signal is ON. In this case, the holding circuit 32 holds the output of the phase comparator 31 immediately before, so that the phase of the voltage controlled oscillator 34 becomes constant. Thereby, as described above, the dispersion value of the transmission line can be measured by detecting the phase difference between the clock signal and the reference timing signal in the measurement time.
[0026]
In the present embodiment, the transmission speed of data transmitted by the signal light is 40 Gb / s, and the dispersion shift fiber having a length of 400 km as the transmission path is set to a wavelength modulation amount of 0.1 nm, a modulation period of 10 kHz, and a measurement time of 1 sec. Therefore, it was possible to measure 0 to ± 250 psec / nm as the dispersion value of the transmission line.
[0027]
Next, a second embodiment to which the method of the present invention is applied will be described with reference to FIG. In this dispersion measuring apparatus, the reference timing signal generator 23-1 includes a voltage controlled oscillator 34 and a holding circuit 32. The configurations of the optical transmitter 1, the transmission path 3, and the photoelectric conversion unit 21 and the clock extractor 22 in the optical receiver 2-1 are the same as those in the first embodiment. The output of the clock extraction circuit 22 is connected to one input terminal of the phase detector 24, and the output of the voltage controlled oscillator 34 in the reference timing signal generator 23-1 is connected to the other input terminal of the phase detector 24. . The output of the phase detector 24 is branched into two, one connected to the dispersion detector 25 and the other connected to the holding circuit 32. The output of the holding circuit 32 is connected to the input of the voltage controlled oscillator 34. The dispersion value detected is output from the dispersion detector 25. Although this embodiment has the same chromatic dispersion detection characteristics as those of the first embodiment, since the phase comparator 31 in the first embodiment has been deleted, further downsizing of the device has been realized.
[0028]
Next, a third embodiment to which the method of the present invention is applied will be described with reference to FIG. In this dispersion measuring apparatus, the configuration of the photoelectric conversion unit 21 and the clock extractor 22 in the optical transmitter 1, the transmission path 3, and the optical receiver 2-2 are the same as those in the first embodiment. On the other hand, unlike the first embodiment, the output of the clock extraction circuit 22 is connected to one input terminal of the phase detector 24 via the first frequency dividing circuit 41, and the reference timing signal generation circuit 23 The output is connected to the other input terminal of the phase detector 24 via the second frequency dividing circuit 42. In this apparatus, the transmission rate of data transmitted by the signal light is 40 Gb / s, and the transmission path is set to a wavelength modulation amount of 0.1 nm, a modulation period of 10 kHz, and a measurement time of 1 sec in a single mode fiber having a length of 80 km. Further, when the frequency dividing ratio of the first frequency dividing circuit 41 and the second frequency dividing circuit 42 is set to 1/16, the measurable dispersion range is ± 4000 pec, which is 16 times that in the first embodiment. / Nm.
[0029]
Next, a fourth embodiment to which the method of the present invention is applied will be described with reference to FIG. In the optical transmitter 1-1, the wavelength modulator 12 performs wavelength modulation on the first wavelength λ1 with a period f1 and a wavelength modulation amount Δλ, and output light from the wavelength modulator 12 corresponds to an input signal in the optical modulator 11. Data modulation is applied and output as signal light. The reference timing signal transmission circuit 53 generates a reference timing signal having a frequency equal to the clock frequency of the input signal and phase-synchronized with the input signal, and outputs the reference timing signal light using the wavelength λ2. The signal light and the reference timing signal light are wavelength-multiplexed by the multiplexing circuit 51 and transmitted through the transmission path 3.
[0030]
In the optical receiver 2-3, the wavelength is first separated by the separation circuit 52, and is separated into signal light and reference timing signal light. The signal light is converted into an electric signal in the photoelectric conversion unit 21 and converted into an output signal regenerated and identified as a clock signal by the clock extraction circuit 22. On the other hand, the reference timing signal light is photoelectrically converted by the reference timing signal receiving circuit 54 and reproduced as a reference timing signal. The output of the clock extraction circuit 22 and the output of the reference timing signal reception circuit 54 are input to the phase detector 24. The output of the phase detector 24 is input to the dispersion detector 25. The dispersion detector 25 calculates the phase difference in the phase detector 24 based on the known wavelength amplitude (λ1-λ2) and the frequency f0 of the clock signal. The dispersion value in the transmission line is output using the change amount.
[0031]
In this apparatus, unlike the first to third embodiments, the time for measuring the dispersion is not limited and is always possible. Further, since the reference timing signal generation circuit 23 including the voltage controlled oscillator 34 in the optical receiver 2 is not necessary, the stability is further improved. At this time, in a dispersion shifted fiber having a transmission rate of 40 Gb / s and a length of 400 km as a transmission line, by setting the wavelength modulation amount to 0.1 nm and the modulation period to 10 kHz, the dispersion value of the transmission line is set to 0 to ± 250 psec / nm. It was possible to measure.
[0032]
Next, a fifth embodiment to which the method of the present invention is applied will be described with reference to FIG. The optical transmitter 1-2 in the dispersion measuring apparatus includes a first optical modulator 61 and a first wavelength modulator 62, and generates a first output light from a first input signal. 81, second to Nth data modulators 82 having the same configuration, and the same reference timing signal transmission circuit 53 as in the fourth embodiment. Here, the first to Nth input signals and the reference timing signal are phase-synchronized. The first to Nth data modulation units and the reference timing signal transmission circuit 53 output different wavelengths, and these are wavelength-multiplexed by the multiplexing circuit 51 and transmitted.
[0033]
The optical receiver 2-4 includes a first photoelectric conversion unit 71, a first clock extractor 72, a first phase detection circuit 73, and a first dispersion detector 74. The first data demodulator 85 that outputs the clock signal, the second to Nth data demodulator 86 having the same configuration, and the same reference timing signal receiving circuit 54 as in the fourth embodiment are provided. Including. The output of the reference timing signal receiving circuit 54 is branched into N and is input to one terminal of each of the first to Nth phase detection circuits.
[0034]
In this apparatus, unlike the fourth embodiment, the dispersion values at the respective wavelengths of the first to N-th signal lights multiplexed in wavelength are detected by the same characteristics as those in the fourth embodiment. It was possible.
[0035]
Although the embodiments of the apparatus to which the dispersion measuring method of the present invention is applied have been described above, the present invention can be realized by various other modes.
[0036]
First, although the dispersion measurement method of the present invention has been described as measuring chromatic dispersion, this is also an effective method for various other dispersions such as polarization dispersion and mode dispersion.
[0037]
In the dispersion measuring apparatus to which the method of the present invention is applied, the case where the clock signal and the reference timing signal have the same frequency has been described. This is when the relationship is an integral multiple or a fraction of an integer. Is also applicable.
[0038]
Further, it goes without saying that any circuit component can be applied to the various circuits and components in the present invention as long as they satisfy their functions.
[0039]
【The invention's effect】
The first effect of the present invention is that, in an operation system in which data is actually transmitted, it is possible to measure the dispersion value at the transmitted wavelength without degrading the quality of the transmitted data. is there.
[0040]
The second effect is that the dispersion value of the transmission line can be measured even in a transmission system at the far end, that is, a long transmission line between the optical transmitter and the optical receiver. is there.
[0041]
The third effect is that the dispersion measuring apparatus can be easily realized by a combination of general-purpose parts.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a reference timing signal generation circuit in the first embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram illustrating the operation of the embodiment. FIG. 4 is a diagram illustrating the second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a diagram illustrating the third embodiment of the present invention. FIG. 7 is a diagram showing a fifth embodiment of the present invention. FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of the present invention. FIG. 9 is a diagram showing a conventional example. Explanation】
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical transmitter 1-1 Optical transmitter 1-2 Optical transmitter 2 Optical receiver 2-1 Optical receiver 2-2 Optical receiver 2-3 Optical receiver 2-4 Optical receiver 3 Transmission path 11 Optical modulation 12 Wavelength modulator 21 Photoelectric conversion unit 22 Clock extraction circuit 23 Reference timing signal generation circuit 24 Phase detector 25 Dispersion detector 31 Phase comparator 32 Holding circuit 34 Voltage controlled oscillator 41 First frequency divider circuit 42 Second frequency divider Circumference circuit 51 Multiplex circuit 52 Separation circuit 53 Reference timing signal transmission circuit 54 Reference timing signal reception circuit 61 First optical modulator 62 First wavelength modulator 63 Nth optical modulator 64 Nth wavelength modulator 71 1 photoelectric converter 72 first clock extraction circuit 73 first phase detector 74 first dispersion detector 75 Nth photoelectric converter 76 Nth clock extraction circuit 77 Nth phase detector 78 Nth Dispersion detector 81 First data modulation unit 82 Nth data modulation unit 85 First data demodulation unit 86 Nth data demodulation unit 100 Optical transmitter 101 Semiconductor laser 102 Sine wave signal 103 Optical phase modulator 104 Transmission path 105 Multiplex circuit 106 Optical Receiver 107 Dispersion Compensator 108 Photodetector 109 Control Line 110 Bandpass Filter 111 Average Value Detection Circuit 112 Optical Coupler

Claims

A dispersion measurement method for measuring chromatic dispersion in a transmission line installed between an optical transmitter and an optical receiver, wherein the optical transmitter transmits signal light that is signal-modulated according to an input signal; , A procedure for changing a delay caused by dispersion of the transmission path by applying wavelength modulation to the signal light at a predetermined period, and an electric signal converted from the signal light at the optical receiver And a periodic signal having a frequency N times or 1 / N of the clock signal (N is an integer equal to or greater than 1). A procedure for generating a reference timing signal having a constant phase regardless of wavelength modulation, and a phase of a signal having a frequency M times or 1 / M of the clock signal (M is an integer of 1 or more) and the reference timing signal And a procedure for detecting a dispersion measurement method characterized by measuring the dispersion in the transmission line based on the detected phase difference between the wavelength modulation amplitude of the wavelength modulation.

2. The reference timing signal is generated using the clock signal, is phase-synchronized with the clock signal except for a measurement time, and maintains a phase immediately before the start of measurement during measurement. Dispersion measurement method.

The reference timing signal is transmitted from the optical transmitter to the optical receiver at a wavelength different from that of the signal light, and the reference timing signal is received and reproduced by the optical receiver. Or the dispersion measuring method of 2.

4. The dispersion measuring method according to claim 1, wherein the dispersion to be measured is chromatic dispersion in an optical fiber transmission line.