JP3913856B2 - 光パルス生成装置、分散測定装置、分散補償装置及び分散測定方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光パルス生成装置、分散測定装置、分散補償装置及び分散測定方法に関し、特に、光ファイバ伝送における分散補償を行う場合に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、１０Ｇｂ／ｓ光伝送システムの実用化が始まっているが、近年のネットワーク利用の急激な増加により、ネットワークのより一層の大容量化の要求が高まっている。ここで、伝送速度が１０Ｇｂ／ｓ以上の光伝送システムでは、波長分散による伝送波形の劣化が発生し、伝送が困難になることから、分散補償を行うことが不可欠である。例えば、１．３μｍ零分散シングルモードファイバを用いた伝送速度１０Ｇｂ／ｓ以上の光伝送システムに対し、波長１．５５μｍの信号光を適用すると、波長分散値が約＋１８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍと大きくなり、分散補償が不可欠になる。
【０００３】
伝送速度が１０Ｇｂ／ｓまでの光伝送システムでは、分散トレランスが比較的広く、一定の分散値を有する分散補償器を共通に適用することにより、分散補償を行うことが可能である。例えば、１．３μｍ零分散シングルモードファイバ（ＳＭＦ）を用いて、波長が１．５５μｍの信号光を伝送した場合、分散トレランスが約８００ｐｓ／ｎｍとなる。このため、１．３μｍ零分散シングルモードファイバを用いた２０〜４０ｋｍの短距離伝送システムに対し、分散補償ファイバ（ＤＣＦ）やファイバグレーティングのような一定の分散値を有する分散補償器を共通に適用したシステム設計が可能である。
【０００４】
一方、伝送速度が１０Ｇｂ／ｓ以上の光伝送システムでは、分散補償トレランスが小さくなり、分散補償を高精度に行う必要があることから、伝送路の分散の変化量を測定し、分散補償量を伝送路ごとに最適化する必要がある。
【０００５】
図２７は、伝送速度４０Ｇｂｉｔでの分散補償トレランスの小ささを示す実験結果を説明する図である。
図２７において、送信機３４１から４０Ｇｂ／ｓの信号を１．３μｍ零分散シングルモードファイバ３４２で５０ｋｍだけ伝送させてから、受信機３４４で受信すると、９２０ｐｓ／ｎｍの波長分散が発生する。このため、分散補償ファイバ３４３の長さを調節することにより、１．３μｍ零分散シングルモードファイバ３４２の波長分散を補償する。
【０００６】
ここで、パワーペナルティ１ｄＢ以下を伝送可能条件とした場合、分散補償トレランスはわずか３０ｐｓ／ｎｍしかないため、厳密な分散補償を行う必要がある。ところが、１．３μｍ零分散シングルモードファイバ３４２を用いた既存伝送路では、正確な分散量が把握されていない部分も多く、また、温度や光ファイバにかかる応力などにより分散量が経時的に変化することから、分散量とその変化量を厳密に測定し、中継区間毎に分散補償量を適切に設定しなければならない。
【０００７】
また、近年では、超高速伝送を行うために、１．５５μｍ零分散シフトファイバ（ＤＳＦ）の敷設が行われている。このファイバで波長１．５５μｍの信号光を伝送したときの波長分散は、約±２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下と小さく、１．３μｍ零分散シングルモードファイバと比べて分散による影響は小さくなる。
【０００８】
しかし、伝送速度が４０Ｇｂ／ｓ以上になると、分散補償トレランスが非常に小さいために、１．５５μｍ零分散シフトファイバを用いた場合でも分散補償が必要となり、１．３μｍ零分散シングルモードファイバと同様に経時変化による伝送劣化を防ぐためにも、分散補償量を常に最適値にする必要がある。
【０００９】
図２８は、従来の光伝送システムにおける分散測定方法を説明する図である。図２８（ａ）は、ツインパルス法による波長分散測定方法を示すもので、このツインパルス法では、群遅延時間差をパルス間隔から直接測定し、波長分散を測定する。
【００１０】
図２８（ａ）において、パルス発生器３５１から出力されたパルス信号は、駆動部３５２、３５３を介してレーザーダイオード３５４、３５５に供給される。レーザーダイオード３５４は、駆動部３５２からパルス信号が送られると、波長λ１の光パルスを出力し、レーザーダイオード３５５は、駆動部３５３からパルス信号が送られると、波長λ２の光パルスを出力する。
【００１１】
レーザーダイオード３５４から出力された波長λ１の光パルスと、レーザーダイオード３５５から出力された波長λ２の光パルスとは、ハーフミラー３５６を介して光ファイバ３５７に供給され、光ファイバ３５７により検出器３５８に伝送される。
【００１２】
検出器３５８は、光ファイバ３５７により波長λ１の光パルスと波長λ２の光パルスが伝送されてくると、その検出結果をサンプリングオシロスコープ３５９に出力する。サンプリングオシロスコープ３５９は、パルス発生器３５１から遅延回路３６０を介して送られてきたパルス信号の到着時刻と、検出器により検出された光パルスの到着時刻とを比較する。そして、光ファイバ３５７の伝送後の２つの光パルスの遅延差を検出することにより、分散量を求める。
【００１３】
図２８（ｂ）は、位相法による波長分散測定方法を示すもので、この位相法では、群遅延時間差を直接測定するのではなく、群遅延時間差により生じる光の変調信号間の位相差から波長分散を求める。
【００１４】
図２８（ｂ）において、シンセサイザ３７１はレーザーダイオード３７２〜３７４から出力される光信号を変調し、レーザーダイオード３７２は波長がλ１の光信号を出力し、レーザーダイオード３７３は波長がλ２の光信号を出力し、レーザーダイオード３７４は波長がλ３の光信号を出力する。レーザーダイオード３７２〜３７４から出力された光信号は、光スイッチ３７５により切り換えられて、光ファイバ３７６に供給され、光ファイバ３７６によりアバランシェフォトダイオード３７７に伝送される。
【００１５】
アバランシェフォトダイオード３７７は、光ファイバ３７６により伝送された光信号を電気信号に変換し、この電気信号を増幅器３７８を介してベクトルボルトメータ３７９に出力する。ベクトルボルトメータ３７９は、シンセサイザ３７１から送られてきた電気信号と増幅器３７８から送られてきた電気信号とを比較し、光の変調信号間の位相差を求めることにより、分散量を算出する。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の光伝送システムでは、分散補償量を最適値に設定するために、図２８に示したような分散測定系を伝送システムの一部として送受信機内に組み込んだ場合、レーザーダイオードや駆動部の部品点数が多数必要になることから、システム全体の規模が大きくなってしまい、コストも莫大になるという問題があった。
【００１７】
特に、伝送速度が１０Ｇｂ／ｓ以上の光伝送システムでは、分散補償トレランスが小さく、分散値を常に測定しなければならないことから、送受信機内に容易に組み込めるような小規模で低コストな分散測定装置が必要となっていた。
【００１８】
そこで、本発明の目的は、簡易な構成で波長分散を測定可能とすることである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明によれば、駆動電圧の増加に伴って光出力が増減する光変調手段と、前記駆動電圧の範囲を前記光出力が増減する範囲に設定する駆動電圧設定手段とを備えている。
【００２０】
このことにより、駆動電圧を増加させるだけで、光パルスを出力させることが可能となるとともに、駆動電圧が減少する時にも光パルスを出力させることが可能となることから、パルス電圧を１つ入力するだけで、複数の光パルスを出力させることが可能となり、短光パルスを簡易な構成で出力することが可能となる。
【００２１】
また、本発明の一態様によれば、前記光変調手段は、前記駆動電圧の増加率に対応した波長チャーピングを発生させる波長チャーピング発生手段を備えている。
【００２２】
このことにより、駆動電圧が増加する時に出力される光パルスの波長と、駆動電圧が減少する時に出力される光パルスの波長とを異なるようにすることが可能となり、パルス電圧を１つ入力するだけで、波長の異なる複数の光パルスを出力させることが可能となる。このため、このようにして生成された波長の異なる複数の光パルスを波長分散の測定に用いることにより、波長分散の測定を簡易な構成で行うことが可能となり、光伝送システムにおける波長分散の測定をきめ細かく行うことが可能となることから、分散補償の精度を向上させて、光伝送のより一層の高速化を達成するすることが可能となる。
【００２３】
また、本発明の一態様によれば、光変調手段は、マッハツェンダ変調器である。
このことにより、駆動電圧の増加に伴って光出力を周期的に変化させることが可能となり、半波長電圧を超えるパルス電圧を１つ入力するでけで、複数の光パルスを出力させることが可能となるとともに、パルス電圧の増加率に対応した波長チャーピングを発生させて、光パルスの波長を異なるようにすることが可能となる。
【００２４】
また、本発明の一態様によれば、マッハツェンダ変調器はＬｉＮｂＯ₃ 変調器である。
このことにより、外部変調を効率よく行うことが可能となる。
【００２５】
また、本発明の一態様によれば、マッハツェンダ変調器は半導体変調器である。
このことにより、レーザーダイオードとマッハツェンダ変調器とを容易に集積化することが可能となり、マッハツェンダ変調器に使用する光源とマッハツェンダ変調器とを一体的に構成することが可能となることから、分散測定装置のより一層の小型軽量化が可能となる。
【００２６】
また、本発明の一態様によれば、波長の異なる複数の光パルスを分離する光フィルタを備えている。 このことにより、単一波長の短光パルスを簡易な構成で出力することが可能となり、超高速光伝送における光源を容易に生成することが可能となる。
【００２７】
また、本発明の一態様によれば、入力光を分波させる分波手段と、前記分波した入力光の位相を異なる変調効率で変調させる位相変調手段と、前記位相の変調が行われた入力光を合波させる合波手段と、前記位相変調手段に半波長電圧を超える電圧を入力する駆動信号入力手段とを備えている。
【００２８】
このことにより、半波長電圧を超える電圧を位相変調手段に入力するだけで、複数の光パルスを出力させることが可能となるとともに、分波した入力光の変調効率を異ならせることにより、駆動信号入力手段から入力される電圧の増加率に対応した波長チャーピングを発生させることが可能となることから、波長の異なる複数の光パルスを単一光源を用いただけで生成することが可能となる。
【００２９】
また、本発明の一態様によれば、第１の光導波路と、前記第１の光導波路から分岐した第２の光導波路及び第３の光導波路と、前記第２の光導波路及び前記第３の光導波路を合流させる第４の光導波路と、前記第２の光導波路に電圧を加える第１の電極と、前記第３の光導波路に電圧を加える第２の電極と、半波長電圧を越える電圧を前記第１の電極または前記第２の電極に入力する駆動信号入力手段とを備えている。
【００３０】
このことにより、半波長電圧を超える電圧を第１の電極または第２の電極に入力するだけで、複数の光パルスを出力させることが可能となるとともに、駆動信号入力手段から入力される電圧の増加率に対応した波長チャーピングを発生させて、光パルスの波長を異なるようにすることが可能となり、波長の異なる複数の光パルスを単一光源を用いただけで生成することが可能となる。
【００３１】
また、本発明の一態様によれば、前記駆動信号入力手段は、振幅が半波長電圧の２倍に設定されたパルス状電圧を発生させる。
このことにより、１つのパルス状電圧をマッハツェンダ変調器の片方の電極に入力するだけで、互いに波長の異なる２つの光パルスを生成することが可能となる。
【００３２】
また、本発明の一態様によれば、単一光源から出力された光を波長の異なる複数の光パルスに変換し、この光パルスを伝送路に入力することにより、伝送路の分散量を求めるようにしている。
【００３３】
このことにより、伝送後の光パルスの時間間隔に基づいて伝送路の分散量を容易に求めることが可能となることから、１つの単一光源を伝送路に設けるだけで分散量の測定が可能となり、分散測定を簡易な構成で行うことが可能となる。
また、本発明の一態様によれば、伝送路の送信側から波長の異なる複数の光パルスを入力し、伝送後の光パルスを伝送路の受信側で検出するようにしている。
【００３４】
このことにより、伝送路で送られる主信号に影響を与えることなく、光パルスを伝送路に容易に入力することが可能となるとともに、伝送後の光パルスを伝送路から容易に取り出すことが可能となる。
【００３５】
また、本発明の一態様によれば、伝送路の受信側から波長の異なる複数の光パルスを入力し、伝送後の光パルスを伝送路の送信側で検出するようにしている。このことにより、伝送路で送られる主信号に影響を与えることなく、光パルスを伝送路に容易に入力することが可能となるとともに、伝送後の光パルスを伝送路から容易に取り出すことが可能となる。
【００３６】
また、本発明の一態様によれば、光パルスを折り返す折り返し手段を備えている。
このことにより、光パルスを伝送路で往復させることが可能となり、伝送路の長さが短い場合や、伝送路の分散が小さい場合においても、分散量を増加させて検出できることから、伝送路の分散を精度良く検出することができる。
【００３７】
また、本発明の一態様によれば、伝送路の送信側に折り返し手段を設け、光パルスの入力及び検出を伝送路の受信側で行うようにしている。
このことにより、伝送路の分散が小さい場合においても、伝送路の分散を精度良く検出することが可能となるとともに、光パルスの発生装置及び検出装置を一カ所に配置することが可能となり、光パルスの発生装置及び検出装置を一体化することにより、分散測定系の構成をコンパクトにまとめることが可能となる。
【００３８】
また、本発明の一態様によれば、伝送路の受信側に折り返し手段を設け、光パルスの入力及び検出を伝送路の送信側で行うようにしている。
このことにより、伝送路の分散が小さい場合においても、伝送路の分散を精度良く検出することが可能となるとともに、光パルスの発生装置及び検出装置を一カ所に配置することが可能となり、光パルスの発生装置及び検出装置を一体化することにより、分散測定系の構成をコンパクトにまとめることが可能となる。
【００３９】
また、本発明の一態様によれば、伝送後の光パルスを電気信号に変換し、その電気信号の周波数成分に基づいて、伝送路の分散量を求めるようにしている。
このことにより、伝送路の分散量を容易に求めることが可能となる。
【００４０】
また、本発明の一態様によれば、第１の光変調手段に入力される光の一部を第２の光変調手段に導き、第２の光変調手段で生成された光パルスを伝送路で伝送させることにより、伝送路の分散量を求めるようにしている。
【００４１】
このことにより、主信号として使用される光の一部を分散測定に使用することが可能となり、主信号用の光源と分散測定用の光源とを共通化することが可能となることから、分散測定系のより一層の小型軽量化が可能となる。
【００４２】
また、本発明の一態様によれば、主信号用の光源と分散測定用の光源とを別々に設けるようにしている。
このことにより、分散測定を行う際の主信号の影響をなくすことが可能となるとともに、主信号の伝送中に伝送路の分散測定を容易に行うことが可能となる。
【００４３】
また、本発明の一態様によれば、主信号用の光の波長と分散測定用の光の波長とを異なるようにしている。
このことにより、分散測定を行う際に主信号用の光が混在している場合においても、主信号用の光を光フィルタで容易に除去することが可能となり、分散測定用の光だけを取り出すことが可能となる。
【００４４】
また、本発明の一態様によれば、単一光源から出力された光を波長の異なる複数の光パルスに変換し、この光パルスを伝送路で伝送させた時の分散量に基づいて、伝送路の分散補償を行うようにしている。
【００４５】
このことにより、１つの単一光源を伝送路に設けるだけで伝送路の分散補償が可能となり、分散補償を簡易な構成で行うことが可能となる。
また、本発明の一態様によれば、伝送路の送信側または受信側または中継器内に分散補償手段を設けるようにしている。
【００４６】
このことにより、光パルスの発生装置、検出装置及び分散補償装置を一カ所に配置することが可能となり、光パルスの発生装置、検出装置及び分散補償装置を一体化することにより、分散補償系の構成をコンパクトにまとめることが可能となる。
【００４７】
また、本発明の一態様によれば、分散補償量が可変である。
このことにより、システム立ち上げ時に伝送路の分散値の測定を行う場合だけでなく、伝送路を運用しながら伝送路の分散値をリアルタイムで測定する場合においても、伝送路の分散補償を精度良く行うことが可能となり、光伝送のより一層の高速化を達成することが可能となる。
【００４８】
また、本発明の一態様によれば、分散補償量を手動により変化させるようにしている。
このことにより、伝送路の分散補償を定期的に行うことが可能となる。
【００４９】
また、本発明の一態様によれば、分散補償量を自動的に変化させるようにしている。
このことにより、伝送路の分散補償をリアルタイムで精度良く行うことが可能となる。
【００５０】
また、本発明の一態様によれば、伝送路の分散量に基づいて、主信号光の波長を変化させるようにしている。
このことにより、伝送路の分散量を変化させることが可能となり、光源の波長を調節するだけで伝送路の分散補償を行うことが可能となることから、分散補償を行う際に必要な部品数を削減して、分散補償系のより一層の小型軽量化及び低コスト化が可能となる。
【００５１】
また、本発明の一態様によれば、伝送路の分散量に基づいて、主信号光の出力パワーを変化させるようにしている。
このことにより、主信号光の出力パワーの非線形性に基づいて、伝送路を伝搬する光パルスを圧縮させたり、広げたりすることが可能となることから、主信号光の分散による影響を軽減することが可能となる。
【００５２】
また、本発明の一態様によれば、所定の周波数の電気パルスに基づいて所定の間隔の光パルスを生成し、その光パルスを伝送路で伝送させ、伝送後の光パルスを電気信号に変換し、その電気信号の周波数成分が前記所定の周波数となるように、伝送路の分散補償を行うようにしている。
【００５３】
このことにより、伝送路の分散補償を容易に行うことが可能となる。
【００５４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施例に係わる光パルス生成装置の構成を示すブロック図である。
【００５５】
図１において、光変調手段１は、駆動電圧設定手段３から供給される駆動電圧に基づいて入力光を変調する。ここで、光変調手段１は、駆動電圧の増加に伴って光出力が増減する。このため、駆動電圧の範囲を光出力が増減する範囲に設定することにより、駆動電圧を増加させるだけで、光パルスを出力させることが可能となることから、駆動電圧設定手段３が光変調手段１にパルス電圧を１つ入力するだけで、複数の光パルスを出力させることが可能となる。
【００５６】
また、光変調手段１は波長チャーピング発生手段２を備え、波長チャーピング発生手段２は駆動電圧の増加率に対応した波長チャーピングを発生させる。
このため、駆動電圧が増加する時に光変調手段１から出力される光パルスの波長と、駆動電圧が減少する時に光変調手段１から出力される光パルスの波長とが異なるようになる。この結果、駆動電圧設定手段３が光変調手段１にパルス電圧を１つ入力するだけで、光変調手段１は波長の異なる複数の光パルスを出力させることが可能となる。
【００５７】
このように、光変調手段１に単一光源からの入力光を供給するだけで、波長の異なる複数の光パルスを生成することが可能となることから、波長の異なる複数の光パルスを簡易な構成により生成することが可能となり、光変調手段１及び駆動電圧設定手段３を分散測定の信号源として光伝送システムに組み込んだ場合においても、光伝送システムの規模の増大を抑制することが可能となる。
【００５８】
この結果、光伝送システムで分散測定を常時行うことが可能となり、光伝送システムにおける分散補償量を常に最適な値に設定することにより、分散補償トレランスが小さい場合においも、光伝送を正確に行うことが可能となる。
【００５９】
図２は、本発明の一実施例に係わる光変調装置の構成を示すブロック図である。
図２において、光変調手段１２は、切り換え手段１１から供給される変調信号またはパルス信号に基づいて入力光を変調する。ここで、光変調手段１２は、駆動電圧の増加に伴って光出力が増減する。このため、パルス信号による駆動範囲を光出力が増減する範囲に設定することにより、パルス信号の立ち上がり立ち下がり時に、光パルスを出力させることが可能となることから、光変調手段１にパルス電圧を１つ入力するだけで、複数の光パルスを出力することが可能となる。
【００６０】
ここで、切り換え手段１１は、主信号の変調を行う時は変調信号を光変調手段１２に供給し、分散測定を行う時はパルス信号を光変調手段１２に供給する。このため、主信号の変調を行う時と分散測定を行う時とで、１つの光変調手段１２を兼用することが可能となり、光伝送システムの規模の増大を抑制することが可能となる。
【００６１】
以下、光変調手段としてマッハツェンダ変調器を用いた場合を例にとって、より具体的に説明する。
図３は、本発明の一実施例に係わるマッハツェンダ変調器の動作を説明する図である。
【００６２】
図３において、光導波路２１と、この光導波路２１から分岐した光導波路２２ａ及び光導波路２２ｂと、これらの光導波路２２ａ及び光導波路２２ｂが合流した光導波路２３とが設けられている。また、光導波路２２ａ及び光導波路２２ｂを伝播する光を変調する電極２４ａ、２４ｂがそれぞれ設けられている。
【００６３】
光導波路２１に入力光が入射すると、光導波路２２ａ及び光導波路２２ｂで入力光が分波する。そして、光導波路２２ａ及び光導波路２２ｂで入力光に対する位相変調が行われ、分波した位相変調後の入力光は、光導波路２３で合波して出力光として出力される。ここで、マッハツェンダ変調器では、光導波路２２ａ及び光導波路２２ｂを伝播する光の位相を互いに同じ大きさで逆方向に変調することにより、変調時の波長チャーピングをなくすことが可能である。
【００６４】
具体的には、電界がＥ０ｃｏｓ（ω０ｔ）の入力光を光導波路２１に入力し、光導波路２２ａ及び光導波路２２ｂでのそれぞれの位相変化をφＡ（Ｖ）、φＢ（Ｖ）とすると、出力光の電界Ｅｏｕｔ（ｔ）は、

と表すことができる。ここで、光導波路２２ａ及び光導波路２２ｂでの変調効率をそれぞれａ、ｂとすると、位相変化φＡ（Ｖ）及びφＢ（Ｖ）は、
φＡ（Ｖ）＝ａ（Ｖｉｎ＋ＢＩＡ） ・・・（４）
φＢ（Ｖ）＝ｂ（Ｖｉｎ＋ＢＩＡ） ・・・（５）
となる。ただし、Ｖｉｎは電極２４ａ及び電極２４ｂに入力される駆動電圧、ＢＩＡはマッハツェンダ変調器のバイアス電圧である。
【００６５】
（３）式を振幅部分と位相部分とに展開すると、

となる。ここで、
ｘ＝ｃｏｓ（φＡ（Ｖ））＋ｃｏｓ（φＢ（Ｖ））
ｙ＝ｓｉｎ（φＡ（Ｖ））−ｓｉｎ（φＢ（Ｖ））
とおくと、（６）式は、

となる。ここで、光出力パワーＰは、
Ｐ＝ｘ² ＋ｙ² ・・・（８）
である。
【００６６】
（７）式のｔａｎ^-1（ｙ／ｘ）の時間微分が角周波数の変動となるので、中心波長をλ０とすると、波長チャーピングΔλは、

と表すことができる。ただし、υは光ファイバ中の光速である。
【００６７】
ｔａｎ^-1（ｙ／ｘ）を展開すると、

となる。従って、

となる。ただし、ａ、ｂは変調効率である。
【００６８】
この結果、波長チャーピングΔλは、

で表すことができ、駆動電圧Ｖｉｎの微分に比例する。
【００６９】
（１０）式から明らかなように、波長チャーピングΔλをなくすためには、変調効率をａ、ｂを一致させる必要がある。
図４は、本発明の一実施例に係わるマッハツェンダ変調器の駆動方法を説明する図である。
【００７０】
図４において、光導波路３１と、この光導波路３１から分岐した光導波路３２ａ及び光導波路３２ｂと、これらの光導波路３２ａ及び光導波路３２ｂが合流した光導波路３３とが設けられる。また、光導波路３２ａを伝播する光を変調する電極３４が設けられている。
【００７１】
光導波路３１に入力光が入射すると、光導波路３２ａ及び光導波路３２ｂで入力光が分波する。そして、光導波路３２ａで入力光に対する位相変調が行われ、光導波路３２ａで位相変調された光と光導波路３２ｂを伝播した光とは、光導波路３３で合波し出力光として出力される。
【００７２】
ここで、駆動電圧Ｖｉｎとして、半波長電圧Ｖπの２倍の振幅を有するパルス状電圧３５を電極３４に入力したものとする。この場合、パルス状電圧３５の立ち上がり時に、光パルス３６が出力されるとともに、パルス状電圧３５の立ち下がり時に、光パルス３７が出力される。また、光パルス３６、３７には波長チャーピングΔλが発生し、（１１）式から明らかなように、波長チャーピングΔλの大きさは、パルス状電圧３５の微分に比例する。
【００７３】
このため、波長λのＤＣ光が入力されているマッハツェンダ変調器に対し、１つのパルス状電圧３５を供給するだけで、波長λ−Δλの光パルス３５と波長λ＋Δλの光パルス３６とを生成することが可能となる。
【００７４】
このように、マッハツェンダ変調器を片側駆動することにより、変調効率ａ、ｂを、ａ：ｂ＝１：０とすることが可能となり、波長の異なる２つの光パルス３６、３７を生成することが可能となる。
【００７５】
図５は、本発明の一実施例に係わる光パルス生成方法を説明する図である。
図５において、波長λの入力光を光導波路３１に入力した場合、電極３４に供給される駆動電圧Ｖｉｎと、光導波路３３から出力される光出力パワーＰとの関係は、半波長電圧Ｖπの２倍の周期で周期的に変化する。このため、パルス状電圧３５の振幅を半波長電圧Ｖπの２倍に設定した場合、パルス状電圧３５の立ち上がり時に（▲１▼）、光出力パワーＰは、Ｐ１からＰ２に増加した後、Ｐ２からＰ１に減少する。このため、パルス状電圧３５の立ち上がり時に対応した時刻ｔ１に光パルス３６が光導波路３３から出力される。また、パルス状電圧３５の立ち上がり時の微分値は正となることから、光パルス３６の波長がΔλだけシフトし、λ＋Δλとなる。
【００７６】
次に、時間間隔ｄの経過後（▲２▼）、パルス状電圧３５が立ち下がると（▲３▼）、光出力パワーＰは、Ｐ１からＰ２に再び増加した後、Ｐ２からＰ１に減少する。このため、パルス状電圧３５の立ち下がり時に対応した時刻ｔ２に、光パルス３７が光導波路３３から出力される。また、パルス状電圧３５の立ち下がり時の微分値は負となることから、光パルス３７の波長が−Δλだけシフトし、λ−Δλとなる。すなわち、本発明は周期的な干渉特性を有する干渉器内の光の位相差を利用して光変を行う変調器に対して、該変調器に与える光の位相差は該干渉器の周期特性で光出力が最も低くなる第１の位相差から、光出力が最も高くなる第２の位相差を経由して、光出力が最も低くなる第３の位相差に変化した後、光出力が最も高くなる第２の位相差を経由して、光出力が最も低くなる第１の位相差となるように、変調器に加える駆動電圧を与えることで、複数の波長の光を１つの光源から作り出せる。
【００７７】
図６は、本発明の一実施例に係わる光パルス生成方法を波長チャーピングの発生と対応させて説明する図である。
図６（ａ）において、波長λの入力光がマッハツェンダ変調器に入力されている場合、時刻ｔ１に駆動電圧Ｖｉｎが立ち上がると、駆動電圧Ｖｉｎの微分値に対応した波長チャーピング３６’が発生し、波長λ＋Δλの光パルス３６が生成される。また、時間間隔ｄが経過し、時刻ｔ２に駆動電圧Ｖｉｎが立ち下がると、駆動電圧Ｖｉｎの微分値に対応した波長チャーピング３７’が発生し、波長λ−Δλの光パルス３７が生成される。
【００７８】
なお、生成された２つの光パルスの時間間隔は、駆動波形の幅ｄと同一となるめ、駆動波形の幅ｄを調節することにより任意に制御可能である。
図６（ｂ）において、時刻ｔ３に駆動電圧Ｖｉｎが立ち下がると、駆動電圧Ｖｉｎの微分値に対応した波長チャーピング３８’が発生し、波長λ−Δλの光パルス３８が生成される。また、時間間隔ｄが経過し、時刻ｔ４に駆動電圧Ｖｉｎが立ち上がると、駆動電圧Ｖｉｎの微分値に対応した波長チャーピング３９’が発生し、波長λ＋Δλの光パルス３９が生成される。
【００７９】
このように、マッハツェンダ変調器では、通常、半波長電圧Ｖπでデータ変調を行うが、その２倍の駆動電圧２Ｖπで変調を行うことにより、駆動波形の立ち上がり及び立ち下がりのそれぞれで短パルスを発生させることが可能になる。
【００８０】
また、マッハツェンダ変調器では、（１１）式で示したように、波長チャーピングΔλが駆動電圧Ｖｉｎの微分値に比例するために、駆動波形の立ち上がり時と立ち下がり時とで波長チャーピングΔλの符号が逆になり、発生した２つの短パルスはそれぞれλ＋Δλとλ−Δλの互いに異なる波長を持つようになる。
【００８１】
このため、１組のレーザーダイオードとマッハツェンダ型変調器とから生成された２つの短パルスを光ファイバにより伝送させると、群遅延差によりパルス間隔が広がり、伝送前のパルス間隔ｄが伝送後のパルス間隔ｄ＋Δｄに変化する。
【００８２】
ここで、このパルス間隔の変化分Δｄ（ｐｓ）には、以下の関係がある。
Δｄ＝Ｄ・Ｌ・Δλｃ ・・・（１２）
ただし、Ｄ（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）は伝送路の分散値、Ｌ（ｋｍ）は伝送距離、Δλｃはパルスピーク部分のΔλである。
【００８３】
この結果、パルス間隔の変化分Δｄを検出することにより、伝送路の分散値Ｄを把握することが可能になる。なお、パルス間隔の変化分Δｄは、サンプリングオシロスコープ等で直接読み取ることができる。なお、分散値Ｄの概算ができる伝送路では、あらかじめパルス間隔ｄを調節しておくことにより、制御の簡素化を行うことが可能である。
【００８４】
図７は、駆動電圧Ｖｉｎのパルス幅を変化させた場合における光パルスの生成方法を示す図である。
図７（ａ）において、駆動電圧Ｖｉｎとして、パルス幅ｄ１のパルス信号５０１を入力すると、パルス信号５０１の立ち上がりに対応して時刻ｔ１に光パルス５０２が生成され、パルス信号５０１の立ち下がりに対応して時刻ｔ２に光パルス５０３が生成される。この時、光パルス５０２に対しては、パルス信号５０１の立ち上がり時の微分値に対応した波長チャーピングが発生することから、光パルス５０２の波長はλ１となり、光パルス５０３に対しては、パルス信号５０１の立ち下がり時の微分値に対応した波長チャーピングが発生することから、光パルス５０３の波長はλ２となる。
【００８５】
次に、駆動電圧Ｖｉｎのパルス幅を変化させ、駆動電圧Ｖｉｎとして、パルス幅ｄ２のパルス信号５０４を入力すると、図７（ｂ）に示すように、パルス信号５０４の立ち上がりに対応して時刻ｔ３に光パルス５０５が生成され、パルス信号５０４の立ち下がりに対応して時刻ｔ４に光パルス５０６が生成される。この時、光パルス５０５に対しては、パルス信号５０４の立ち上がり時の微分値に対応した波長チャーピングが発生することから、光パルス５０５の波長はλ１となり、光パルス５０６に対しては、パルス信号５０４の立ち下がり時の微分値に対応した波長チャーピングが発生することから、光パルス５０６の波長はλ２となる。
【００８６】
図８は、駆動電圧Ｖｉｎの微分値を変化させた場合における光パルスの生成方法を示す図である。
図８（ａ）において、駆動電圧Ｖｉｎとして、立ち上がり時の微分値がｄＶ１、立ち下がり時の微分値が−ｄＶ１のパルス信号６０１を入力すると、パルス信号６０１の立ち上がりに対応して時刻ｔ１に光パルス６０２が生成され、パルス信号６０１の立ち下がりに対応して時刻ｔ２に光パルス６０３が生成される。この時、光パルス６０２に対しては、パルス信号６０１の立ち上がり時の微分値ｄＶ１に対応した波長チャーピングが発生することから、光パルス６０２の波長はλ１となり、光パルス６０３に対しては、パルス信号６０１の立ち下がり時の微分値−ｄＶ１に対応した波長チャーピングが発生することから、光パルス６０３の波長はλ２となる。
【００８７】
次に、駆動電圧Ｖｉｎの微分値を変化させ、駆動電圧Ｖｉｎとして、立ち上がり時の微分値がｄＶ２、立ち下がり時の微分値が−ｄＶ２のパルス信号６０４を入力すると、図８（ｂ）に示すように、パルス信号６０４の立ち上がりに対応して時刻ｔ３に光パルス６０５が生成され、パルス信号６０４の立ち下がりに対応して時刻ｔ４に光パルス６０６が生成される。この時、光パルス６０５に対しては、パルス信号６０４の立ち上がり時の微分値ｄＶ２に対応した波長チャーピングが発生することから、光パルス６０５の波長はλ３となり、光パルス６０６に対しては、パルス信号６０４の立ち下がり時の微分値−ｄＶ２に対応した波長チャーピングが発生することから、光パルス６０６の波長はλ４となる。
【００８８】
図９は、本発明の一実施例に係わる光パルス伝送の実験結果を示す波形図である。
図９（ａ）に示すように、送信間隔Ｌ１が４００ｐｓの送信パルス列をシングルモードファイバで伝送させる。シングルモードファイバ２５ｋｍの伝送後では、図９（ｂ）に示すように、光パルスの間隔がＬ２に広がり、シングルモードファイバ５０ｋｍの伝送後では、図９（ｃ）に示すように、光パルスの間隔がＬ３に広がる。このように、シングルモードファイバでの伝送後の光パルス間隔が分散値の大きさ（伝送路の距離）により変化することが分かる。なお、この実験で用いたシングルモードファイバの波長分散は、約１７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍである。
【００８９】
このため、シングルモードファイバでの伝送後の光パルス間隔を計測することにより、既存伝送路を用いた超高速伝送時でのファイバ伝送路の分散測定及び分散補償を低コストで、かつ容易に行うことが可能になる。
【００９０】
図１０は、本発明の一実施例に係わる光パルス生成装置の構成例を示すブロック図である。
図１０（ａ）において、レーザーダイオード４１から出射されるレーザー光がマッハツェンダ変調器４２に入力されるとともに、パルス発生器４３で生成されるパルス信号４０１がマッハツェンダ変調器４２に入力される。ここで、パルス発生器４３は、例えば、マッハツェンダ変調器４２を片側駆動するとともに、駆動電圧Ｖｉｎを半波長電圧Ｖπの２倍に設定する。
【００９１】
このため、パルス信号を１つ入力するだけで、マッハツェンダ変調器４２から２つの光パルス４０２、４０３を出力させることが可能となるとともに、パルス信号の増加率に対応した波長チャーピングを発生させて、マッハツェンダ変調器４２から出力される光パルス４０２、４０３の波長を互いに異なるようにすることが可能となる。さらに、パルス発生器４３から出力されるパルス信号４０１のパルス幅を変化させることにより、マッハツェンダ変調器４２から出力される光パルス４０２、４０３の時間間隔ｄを任意に設定することが可能となる。
【００９２】
図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のマッハツェンダ変調器４２にＬｉＮｂＯ₃ 変調器４５を使用した例を示すブロック図である。
図１０（ｂ）において、レーザーダイオード４４から出射されるレーザー光がＬｉＮｂＯ₃ 変調器４５に入力されるとともに、パルス発生器４６で生成されるパルス信号４０４がＬｉＮｂＯ₃ 変調器４５に入力される。ここで、パルス発生器４６は、例えば、ＬｉＮｂＯ₃ 変調器４５を片側駆動するとともに、駆動電圧Ｖｉｎを半波長電圧Ｖπの２倍に設定する。
【００９３】
このため、パルス信号４０４を１つ入力するだけで、ＬｉＮｂＯ₃ 変調器４５から２つの光パルス４０５、４０６を出力させることが可能となるとともに、パルス信号の増加率に対応した波長チャーピグを発生させて、ＬｉＮｂＯ₃ 変調器４５から出力される光パルス４０５、４０６の波長を互いに異なるようにすることが可能となる。さらに、パルス発生器４６から出力されるパルス信号４０４のパルス幅を変化させることにより、ＬｉＮｂＯ₃ 変調器４５から出力される光パルス４０５，４０６の時間間隔ｄを任意に設定することが可能となる。
【００９４】
なお、ＬｉＮｂＯ₃ 以外にも、ＫＤＰやＬｉＴａＯ₂ などの強誘電体結晶を用いることにより、マッハツェンダ変調器４２を構成することも可能である。
図１０（ｃ）は、図１０（ａ）のマッハツェンダ変調器４２に半導体変調器４８を使用した例を示すブロック図である。
【００９５】
図１０（ｃ）において、レーザーダイオード４７から出射されるレーザー光が半導体変調器４８に入力されるとともに、パルス発生器４９で生成されるパルス信号４０７が半導体変調器４８に入力される。ここで、パルス発生器４９は、例えば、半導体変調器４８を片側駆動するとともに、駆動電圧Ｖｉｎを半波長電圧Ｖπの２倍に設定する。
【００９６】
ことため、パルス信号４０７を１つ入力するだけで、半導体変調器４８から２つの光パルス４０８、４０９を出力させること可能となるとともに、パルス信号４０７の増加率に対応した波長チャーピングを発生させて、半導体変調器４８から出力される光パルス４０８、４０９の波長を互いに異なるようにすることが可能となる。さらに、パルス発生器４９から出力されるパルス信号４０７のパルス幅を変化させることにより、半導体変調器４８から出力される光パルス４０８、４０９の時間間隔ｄを任意に設定することが可能となる。
【００９７】
このように、マッハツェンダ変調器４２に半導体変調器４８を使用することにより、レーザーダイオード４７と半導体変調器４８とを容易に集積化することが可能となり、レーザーダイオード４７と半導体変調器４８とを一体的に作成することが可能となることから、分散測定装置の小型軽量化及び低コスト化が可能となる。
【００９８】
図１１（ａ）は、図１０（ｃ）の半導体変調器４８の構成例を示す上面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＡ−Ａ’線で切断した時の断面図である。
図１１（ａ）において、ｎ−ＩｎＰ基板５１には、光導波路５２、光導波路５２を分岐させた光導波路５３ａ、５３ｂ、光導波路５３ａ、５３ｂを合流させた光導波路５４が形成され、光導波路５３ａ、５３ｂ上には、電極５５ａ、５５ｂがそれぞれ形成されている。
【００９９】
図１１（ｂ）において、ｎ−ＩｎＰ基板５１の下面には電極６１が設けられているとともに、ｎ−ＩｎＰ基板５１上にはｎ−ＩｎＡｌＡｓ層６２が積層されている。さらに、光導波路５３ａ、５３ｂの領域には、多重量子井戸層６３ａ、６３ｂ、ｐ−ＩｎＡｌＡｓ層６４ａ、６４ｂ、ｐ−ＩｎＧａＡｓ層６５ａ、６５ｂ、が積層され、光導波路５３ａ、５３ｂの間の領域にはポリイミド樹脂６６が埋め込まれている。なお、多重量子井戸層６３ａ、６３ｂは、ＩｎＧａＡｓ層とＩｎＡｌＡｓ層とを数ｎｍの厚みで交互に積層したものである。
【０１００】
このように、光導波路を多重量子井戸構造とすることにより、位相変調効率のよい半導体変調器４８の構成することができる。
図１２（ａ）は、本発明の一実施例に係わる光パルス生成装置を送信側に設置した分散測定装置の構成を示すブロック図である。
【０１０１】
図１２（ａ）において、レーザーダイオード７１、マッハツェンダ変調器７２、及びパルス発生器７３が光伝送システムの送信側に設置されている。そして、レーザーダイオード７１から出射されるレーザー光がマッハツェンダ変調器７２に入力されるとともに、パルス発生器７３で生成されるパルス信号４１１がマッハツェンダ変調器７２に入力される。ここで、パルス発生器７３は、例えば、マッハツェンダ変調器７２を片側駆動するとともに、駆動電圧Ｖｉｎを半波長電圧Ｖπの２倍に設定する。
【０１０２】
このため、パルス信号４１１を１つ入力するだけで、マッハツェンダ変調器７２から２つの光パルス４１２、４１３を出力させることが可能となるとともに、パルス信号４１１の増加率に対応した波長チャーピングを発生させて、マッハツェンダ変調器７２から出力される光パルス４１２、４１３の波長を互いに異なるようにすることが可能となる。
【０１０３】
マッハツェンダ変調器７２から出力された光パルス４１２、４１３は、光ファイバ７４に入力され、光ファイバ７４を伝送後の光パルス４１２’、４１３’が検出器７５で検出される。ここで、光パルス４１２’、４１３’のパルス間隔ｄ＋Δｄを計測し、光パルス４１２、４１３のパルス間隔ｄと比較することにより、パルス間隔の変化分Δｄを算出する。この結果、このパルス間隔の変化分Δｄに基づいて、光ファイバ７４の波長分散を（１２）式により求めることができる。
【０１０４】
図１２（ｂ）は本発明の一実施例に係わる光パルス生成装置を受信側に設置した分散測定装置の構成を示すブロック図である。
図１２（ｂ）において、レーザーダイオード７６、マッハツェンダ変調器７７、及びパルス発生器７８が光伝送システムの受信側に設置されている。そして、レーザーダイオード７６から出射されるレーザー光がマッハツェンダ変調器７７に入力されるとともに、パルス発生器７８で生成されるパルス信号４１４がマッハツェンダ変調器７７に入力される。ここで、パルス発生器７８は、例えば、マッハツェンダ変調器７７を片側駆動するとともに、駆動電圧Ｖｉｎを半波長電圧Ｖπの２倍に設定する。
【０１０５】
このため、パルス信号４１４を１つ入力するだけで、マッハツェンダ変調器７７から２つの光パルス４１５、４１６を出力させることが可能となるとともに、パルス信号４１４の増加率に対応した波長チャーピングを発生させて、マッハツェンダ変調器７７から出力される光パルス４１５、４１６の波長を互いに異なるようにすることが可能となる。
【０１０６】
マッハツェンダ変調器７７から出力された光パルス４１５、４１６は、光ファイバ７９に入力され、光ファイバ７９を伝送後の光パルス４１５’、４１６’が検出器８０で検出される。ここで、光パルス４１５’、４１６’のパルス間隔ｄ＋Δｄを計測し、光パルス４１５、４１６のパルス間隔ｄと比較することにより、パルス間隔の変化分Δｄを算出する。この結果、このパルス間隔の変化分Δｄに基づいて、光ファイバ７９の波長分散を（１２）式により求めることができる。分散値を調節するもののそばに設置することにより調整が容易になる。
【０１０７】
図１３は、図１２の検出器７５、８０の構成例を示すブロック図である。
図１３（ａ）は、光パルスのパルス間隔を直接読み取ることにより、光ファイバ９３の波長分散を求める構成を示すもので、光ファイバ９３により伝送されてきた光パルスをフォトダイオード９４で検出する。そして、フォトダイオード９４の検出結果をサンプリングオシロスコープ９５に出力することにより、光パルス４１５、４１６のパルス間隔を読み取る。
【０１０８】
図１３（ｂ）は、光パルスのパルス間隔に基づく周波数成分を計測することにより、光ファイバ９６の波長分散を求める構成を示すもので、光ファイバ９３により伝送されてきた光パルスを光電変換器９７で電気信号に変換し、電気フィルタ９８で特定の周波数成分を取り出した後、スペクトラムアナライザ９９で周波数分析を行うことにより、光ファイバの波長分散を算出する。
【０１０９】
図１４は、本発明の第２実施例に係わる分散測定装置の構成例を示すブロック図である。この第２実施例に係わる分散測定装置は、光パルスを光ファイバ中で往復させることにより、分散測定の精度を向上させるものである。
【０１１０】
図１４（ａ）において、レーザーダイオード１０１から出射されるレーザー光が変調器１０２で変調され、光ファイバ１０４で伝送される。光ファイバ１０４で伝送された光は折り返し装置１０５で反射され、光ファイバ１０４を再び通って検出器１０３に入力する。
【０１１１】
このように、折り返し装置１０５で光を反射させ、光ファイバ１０４中で光を往復させることにより、光ファイバ１０４中で発生する分散量を増加させることができ、光ファイバ１０４の長さが短い場合や、光ファイバ１０４の分散が小さい場合においても、光ファイバ１０４の分散を精度良く検出することが可能となる。
【０１１２】
図１４（ｂ）において、レーザーダイオード１０６、マッハツェンダ変調器１０７、パルス発生器１０８及び検出器１０９が光伝送システムの送信側に設置されている。そして、レーザーダイオード１０６から出射されるレーザー光がマッハツェンダ変調器１０７に入力されるとともに、パルス発生器１０８で生成されるパルス信号４２１がマッハツェンダ変調器１０７に入力される。ここで、パルス発生器１０８は、例えば、マッハツェンダ変調器１０７を片側駆動するとともに、駆動電圧Ｖｉｎを半波長電圧Ｖπの２倍に設定する。
【０１１３】
このため、パルス信号４２１を１つ入力するだけで、マッハツェンダ変調器１０７から２つの光パルス４２２、４２３を出力させることが可能となるとともに、パルス信号４２１の増加率に対応した波長チャーピングを発生させて、マッハツェンダ変調器１０７から出力される光パルス４２２、４２３の波長を互いに異なるようにすることが可能となる。
マッハツェンダ変調器１０７から出力された光パルス４２２、４２３は、光ファイバ１１０で伝送され、折り返し装置１１１で反射されて光ファイバ１１０に戻されることにより、光ファイバ１１０中を往復する。光ファイバ１１０中を往復した光パルス４２２’、４２３’は検出器１０９で検出される。ここで、光パルス４１２’、４１３’のパルス間隔の変化分は、光ファイバ１１０を１回だけ通った時のパルス間隔の変化分の２倍となる。
【０１１４】
この光パルス４２２’、４２３’のパルス間隔ｄ＋２Δｄを計測し、光パルス４１２、４１３のパルス間隔ｄと比較することにより、パルス間隔の変化分２Δｄが算出される。この結果、このパルス間隔の変化分２Δｄに基づいて、光ファイバ１１０の波長分散を（１２）式により求めることが可能となり、光ファイバ１１０の分散値や波長チャーピングΔλが小さい場合でも、高精度の測定が可能となる。 また、折り返し装置１１１で光パルス４２２、４２３を折り返すことにより、レーザーダイオード１０６、マッハツェンダ変調器１０７、パルス発生器１０８及び検出器１０９を全て光伝送システムの送信側に設置することが可能となり、小規模な構成を実現できる。
【０１１５】
図１４（ｃ）において、レーザーダイオード１１２、マッハツェンダ変調器１１３、パルス発生器１１４及び検出器１１５が光伝送システムの受信側に設置されている。そして、レーザーダイオード１１２から出射されるレーザー光がマッハツェンダ変調器１１３に入力されるとともに、パルス発生器１１４で生成されるパルス信号４２４がマッハツェンダ変調器１１３に入力される。ここで、パルス発生器１１４は、例えば、マッハツェンダ変調器１１３を片側駆動するとともに、駆動電圧Ｖｉｎを半波長電圧Ｖπの２倍に設定する。
【０１１６】
このため、パルス信号４２４を１つ入力するだけで、マッハツェンダ変調器１１３から２つの光パルス４２５、４２６を出力させることが可能となるとともに、パルス信号４２４の増加率に対応した波長チャーピングを発生させて、マッハツェンダ変調器１１３から出力される光パルス４２５、４２６の波長を互いに異なるようにすることが可能となる。
【０１１７】
マッハツェンダ変調器１１３から出力された光パルス４２５、４２６は、光ファイバ１１６で伝送され、折り返し装置１１７で反射されて光ファイバ１１６に戻されることにより、光ファイバ１１６中を往復する。光ファイバ１１６中を往復した光パルス４２５’、４２６’は検出器１１５で検出される。ここで、光パルス４２５’、４２６’のパルス間隔の変化分は、光ファイバ１１６を１回だけ通った時のパルス間隔の変化分の２倍となる。
【０１１８】
この光パルス４２５’、４２６’のパルス間隔ｄ＋２Δｄを計測し、光パルス４２５、４２６のパルス間隔ｄと比較することにより、パルス間隔の変化分２Δｄが算出される。この結果、このパルス間隔の変化分２Δｄに基づいて、光ファイバ１１６の波長分散を（１２）式により求めることが可能となり、光ファイバ１１６の分散値や波長チャーピングΔλが小さくても高精度の測定が可能となる。
【０１１９】
また、折り返し装置１１７で光パルス４２５、４２６を折り返すことにより、レーザーダイオード１１２、マッハツェンダ変調器１１３、パルス発生器１１４及び検出器１１５を全て光伝送システムの受信側に設置することが可能となり、小規模な構成を実現できる。
【０１２０】
なお、図１４の例では、光パルスが光ファイバを１回だけ往復する場合について説明したが、光パルスが光ファイバを複数回往復するようにしてもよい。
図１５は、本発明の第３実施例に係わる分散測定装置の構成例を示すブロック図である。この第３実施例に係わる分散測定装置は、主信号の光源と分散測定用の光源とを兼用することにより、光伝送システムの小型軽量化及び低コスト化を可能とするものである。
【０１２１】
図１５において、主信号発生装置１２１には、レーザーダイオード１２２及び変調器１２３が設けられ、レーザーダイオード１２２から出射される波長λのレーザー光が変調器１２３で変調されて、光ファイバ１２６で伝送される。また、レーザーダイオード１２２から出射される波長λのレーザー光は、マッハツェンダ変調器１２４にも導かれ、パルス発生器１２５で生成されるパルス信号４３１がマッハツェンダ変調器１２４に入力される。ここで、パルス発生器１２５は、例えば、マッハツェンダ変調器１２４を片側駆動するとともに、駆動電圧Ｖｉｎを半波長電圧Ｖπの２倍に設定する。
【０１２２】
このため、パルス発生器１２５がマッハツェンダ変調器１２４にパルス信号４３１を１つ入力すると、波長がλ−Δλの光パルス４３２と波長がλ＋Δλの光パルス４３３とがマッハツェンダ変調器１２４から出力される。これらの光パルス４３２、４３３は、変調器１２３から出力される主信号の光パルス４３４とともに光ファイバ１２６で伝送される。
【０１２３】
光ファイバ１２６で伝送されてきた波長λ−Δλの光パルス４３２’、波長λ＋Δλの光パルス４３３’及び波長λの光パルス４３４’の中から、波長λ−Δλの光パルス４３２’及び波長λ＋Δλの光パルス４３３’だけが光フィルタ１２７で抽出され、検出器１２８に送られる。
【０１２４】
検出器１２８がこれらの光パルス４３２’、４３３’を検出すると、光パルス４３２’、４３３’のパルス間隔ｄ＋Δｄを計測し、伝送前の光パルス４３２、４３３のパルス間隔ｄと比較することにより、パルス間隔の変化分Δｄを算出する。この結果、このパルス間隔の変化分Δｄに基づいて、光ファイバ１２６の波長分散を（１２）式により求めることができる。
【０１２５】
このように、レーザーダイオード１２２から出射されるレーザー光の一部をマッハツェンダ変調器１２４に導き、このレーザー光から分散測定用の光パルス４３２、４３３を生成することにより、分散測定のための独自の光源を設ける必要がなくなり、分散測定装置の小型軽量化及び低コスト化が可能となる。
【０１２６】
図１６は、本発明の第４実施例に係わる分散測定装置の構成例を示すブロック図である。この第４実施例に係わる分散測定装置は、主信号用の光源と分散測定用の光源とを別々に設け、主信号用の光の波長と分散測定用の光の波長とが異なるようにすることにより、分散測定を行う際の主信号の影響を軽減するようにしたものである。
【０１２７】
図１６において、主信号発生装置１３１には、レーザーダイオード１３２及び変調器１３３が設けられ、レーザーダイオード１３２から出射される波長λ１のレーザー光が変調器１３３で変調されて、光ファイバ１３７で伝送される。また、レーザーダイオード１３４から出射される波長λ２のレーザー光が、マッハツェンダ変調器１３５に入力されるとともに、パルス発生器１３６で生成されるパルス信号４４１がマッハツェンダ変調器１３５に入力される。ここで、パルス発生器１３６は、例えば、マッハツェンダ変調器１３５を片側駆動するとともに、駆動電圧Ｖｉｎを半波長電圧Ｖπの２倍に設定する。
【０１２８】
このため、パルス発生器１３６がマッハツェンダ変調器１３５にパルス信号４４１を１つ入力すると、波長λ２−Δλ２の光パルス４４２と波長λ２＋Δλ２の光パルス４４３とがマッハツェンダ変調器１３５から出力される。これらの光パルス４４２、４４３は、変調器１３３から出力される主信号の光パルス４４４とともに光ファイバ１３７で伝送される。
【０１２９】
光ファイバ１３７で伝送されてきた波長λ２−Δλ２の光パルス４４２’、波長λ２＋Δλ２の光パルス４４３’及び波長λ１の光パルス４４４’の中から、波長λ２−Δλ２の光パルス４４２’及び波長λ２＋Δλ２の光パルス４４３’だけが光フィルタ１３８で抽出され、検出器１３９に送られる。
【０１３０】
検出器１３９がこれらの光パルス４４２’、４４３’を検出すると、光パルス４４２’、４４３’のパルス間隔ｄ＋Δｄを計測し、伝送前の光パルス４４２、４４３のパルス間隔ｄと比較することにより、パルス間隔の変化分Δｄを算出する。この結果、このパルス間隔の変化分Δｄに基づいて、光ファイバ１３７の波長分散を（１２）式により求めることができる。
【０１３１】
このように、主信号の光パルス４４４’の波長λ１と分散測定用の光パルス４４２’、４４３’の波長λ２−Δλ２、λ２＋Δλ２とが異なるようにすることにより、主信号の光パルス４４４’と分散測定用の光パルス４４２’、４４３’とが混在している信号の中から、分散測定用の光パルス４４２’、４４３’だけを光フィルタ１３８で容易に抽出することが可能となる。
【０１３２】
なお、分散測定用の光源の波長が主信号光の波長と異なる場合、波長の差による光ファイバ１３７の２次分散を考慮して分散値を測定するようにしてもよい。図１７は、本発明の第５実施例に係わる分散測定装置の構成例を示すブロック図である。この第５実施例に係わる分散測定装置は、伝送後の光パルスを電気信号に変換し、その電気信号の周波数成分に基づいて、伝送路の分散量を求めるものである。なお、以下の実施例では、マッハツェンダ変調器として、ＬｉＮｂＯ₃ 変調器を用いた場合を例にとって説明する。
【０１３３】
図１７において、レーザーダイオード１４１から出射されるレーザー光がＬｉＮｂＯ₃ 変調器１４２に入力されるとともに、パルス発生器１４３で生成されるパルス信号４５１がＬｉＮｂＯ₃ 変調器１４２に入力される。ここで、パルス発生器１４３は、例えば、ＬｉＮｂＯ₃ 変調器１４２を片側駆動するとともに、駆動電圧Ｖｉｎを半波長電圧Ｖπの２倍に設定する。
【０１３４】
このため、パルス信号４５１を１つ入力するだけで、ＬｉＮｂＯ₃ 変調器１４２から２つの光パルス４５２、４５３を出力させることが可能となるとともに、パルス信号４５１の増加率に対応した波長チャーピングを発生させて、ＬｉＮｂＯ₃ 変調器１４２から出力される光パルス４５２、４５３の波長を互いに異なるようにすることが可能となる。
【０１３５】
ＬｉＮｂＯ₃ 変調器１４２から出力された光パルス４５２、４５３は光ファイバ１４４に入力される。ここで、光パルス４５２と光パルス４５３との時間間隔ｄを調節することにより、光ファイバ１４４を伝送後の光パルス４５２’が、光パルス４５３’に吸収されるようにすることが可能となる。このため、伝送前の光パルス４５２、４５３による周波数成分を２ｆ０とすると、光ファイバ１４４の伝送後の光パルス４５３’による周波数成分はｆ０となる。
【０１３６】
この光パルス４５３’を光電変換器１４５で電気信号に変換し、電気フィルタ１４６で周波数成分２ｆ０の信号を抽出してから、検出器１４７に出力する。そして、検出される信号が周波数成分ｆ０の信号だけとなり、周波数成分２ｆ０の大きさが０となった時の時間間隔ｄを読み取ることにより、光ファイバ１４４の波長分散を求めることが可能となる。
【０１３７】
図１８は、伝送前後のパルス列のスペクトル成分を比較することにより、分散値を測定する方法を説明する図である。
図１８において、周期が１／ｆ０のパルス信号４６１、４６５の立ち上がり及び立ち下がりに対応して、光パルス４６２〜４６４が生成されている。このため、光パルス４６２〜４６４による周波数成分は２ｆ０となる。この光パルス４６２〜４６４を伝送すると、パルス信号４６１、４６５の立ち上がり時に生成された光パルス４６２、４６５とパルス信号４６１の立ち下がり時に生成された光パルス４６３とは波長が異なることから、光パルス４６２、４６５と光パルス４６３との間で群遅延差が発生し、伝送前の光パルス４６２〜４６４と伝送後の光パルス４６２’〜４６４’との間で、パルス間隔が異なるようになる。
【０１３８】
そして、さらに伝送を続けると、光パルス４６３’は光パルス４６４’に吸収され、光パルス４６４’’が生成される。この時、光パルス４６２’’、４６４’’による周波数成分はｆ０となる。
【０１３９】
この伝送後の光パルスによる周波数成分を検出することにより、伝送路の分散補償量を設定することが可能となる。
図１９（ａ）は、本発明の第１実施例に係わる分散補償装置を無中継伝送システムに適用した構成を示すブロック図である。この第１実施例に係わる分散補償装置は、単一光源から出力された光を波長の異なる複数の光パルスに変換し、この光パルスを伝送路で伝送させた時の分散量に基づいて、伝送路の分散補償を行うものである。なお、この方法は、システム立ち上げ時に伝送路の分散値の測定が必要な場合に利用可能なものである。
【０１４０】
図１９（ａ）において、レーザーダイオード１５１から出射されるレーザー光がＬｉＮｂＯ₃ 変調器１５２に入力されるとともに、パルス発生器１５３で生成されるパルス信号がＬｉＮｂＯ₃ 変調器１５２に入力される。ここで、パルス発生器１５３は、例えば、ＬｉＮｂＯ₃ 変調器１５２を片側駆動するとともに、駆動電圧Ｖｉｎを半波長電圧Ｖπの２倍に設定する。
【０１４１】
このため、パルス信号を１つ入力するだけで、ＬｉＮｂＯ₃ 変調器１５２から２つの光パルスを出力させることが可能となるとともに、パルス信号の増加率に対応した波長チャーピングを発生させて、ＬｉＮｂＯ₃ 変調器１５２から出力される光パルスの波長を互いに異なるようにすることが可能となり、分散測定を容易に行うことが可能となる。
【０１４２】
ＬｉＮｂＯ₃ 変調器１５２から出力された２つの光パルスは光ファイバ１５５に入力され、光ファイバ１５５を伝送後の光パルスが検出器１５６で検出される。ここで、光ファイバ１５５伝送後の光パルスのパルス間隔ｄ＋Δｄを計測し、光ファイバ１５５伝送前の光パルスのパルス間隔ｄと比較することにより、パルス間隔の変化分Δｄを算出する。この結果、このパルス間隔の変化分Δｄに基づいて、光ファイバ１５５の波長分散を（１２）式により求めることができる。
【０１４３】
検出器１５６は、波長分散の検出結果を分散補償器１５７に出力する。分散補償器１５７は、検出器１５６から出力された波長分散の検出結果に基づいて、光ファイバ１５５の波長分散を補償する。この結果、主信号発生装置１５４から出力された主信号を光ファイバ１５５で伝送させて主信号検出装置１５８に送る場合、光ファイバ１５５の伝送中に発生する波長分散を分散補償器１５７により補償することが可能となり、超高速光伝送が可能となる。
【０１４４】
例えば、４０Ｇｂ／ｓの信号を１．３μｍ零分散シングルモードファイバで５０ｋｍだけ伝送させる場合、検出器１５６から出力された波長分散の検出結果に基づいて、分散補償ファイバの長さを厳密に調節することにより、１．３μｍ零分散シングルモードファイバの波長分散を正確に補償することが可能となり、分散補償トレランスがわずかしかない場合においても、光信号を正確に伝送することが可能となる。
【０１４５】
図１９（ｂ）は、本発明の第１実施例に係わる分散補償装置を多中継伝送システムに適用した構成を示すブロック図である。
図１９（ｂ）において、レーザーダイオード１６１から出射されるレーザー光がＬｉＮｂＯ₃ 変調器１６２に入力されるとともに、パルス発生器１６３で生成されるパルス信号がＬｉＮｂＯ₃ 変調器１６２に入力される。ここで、パルス発生器１６３は、例えば、ＬｉＮｂＯ₃ 変調器１６２を片側駆動するとともに、駆動電圧Ｖｉｎを半波長電圧Ｖπの２倍に設定する。
【０１４６】
このため、パルス信号を１つ入力するだけで、ＬｉＮｂＯ₃ 変調器１６２から２つの光パルスを出力させることを可能とするとともに、パルス信号の増加率に対応した波長チャーピングを発生させて、ＬｉＮｂＯ₃ 変調器１６２から出力される光パルスの波長を互いに異なるようにすることが可能となり、分散測定を容易に行うことが可能となる。
【０１４７】
ＬｉＮｂＯ₃ 変調器１６２から出力された２つの光パルスは光ファイバ１６５に入力され、光ファイバ１６５を伝送した後、中継器１６６で増幅される。中継器１６６で増幅された光パルスは光ファイバ１６７に入力され、光ファイバ１６７を伝送した後、中継器１６８で増幅される。中継器１６８で増幅された光パルスは検出器１６９で検出される。ここで、光ファイバ１６５、１６７伝送後の光パルスのパルス間隔ｄ＋Δｄを計測し、光ファイバ１６５、１６７伝送前の光パルスのパルス間隔ｄと比較することにより、パルス間隔の変化分Δｄを算出する。この結果、このパルス間隔の変化分Δｄに基づいて、光ファイバ１６５、１６７の波長分散を（１２）式により求めることができる。
【０１４８】
検出器１６９は、波長分散の検出結果を分散補償器１７０に出力する。分散補償器１７０は、検出器１６９から出力された波長分散の検出結果に基づいて、光ファイバ１６５、１６７の波長分散を補償する。この結果、主信号発生装置１６４から出力された主信号を主信号検出装置１７１に送る際に、光ファイバ１６５、１６７を介して伝送させた場合においても、光ファイバ１６５、１６７の伝送中の損失を中継器１６６、１６８で補償することが可能となるとともに、光ファイバ１６５、１６７の伝送中の波長分散を分散補償器１７０により補償することが可能となり、超高速長距離光伝送が可能となる。
【０１４９】
図２０（ａ）は、本発明の第２実施例に係わる分散補償装置を無中継伝送システムに適用した構成を示すブロック図である。この第２実施例に係わる分散補償装置は、単一光源から出力された光を波長の異なる複数の光パルスに変換し、この光パルスを伝送路で伝送させた時の分散量に基づいて、伝送路の分散補償をダイナミックに行うものである。なお、この方法は、システム立ち上げ時に伝送路の分散値の測定が必要な場合に利用可能だけでなく、運用時常に分散値をモニタし分散補償量を適切に設定することが必要な場合に適用可能なものである。
【０１５０】
図２０（ａ）において、レーザーダイオード１８１から出射されるレーザー光がＬｉＮｂＯ₃ 変調器１８２に入力されるとともに、パルス発生器１８３で生成されるパルス信号がＬｉＮｂＯ₃ 変調器１８２に入力される。ここで、パルス発生器１８３は、例えば、ＬｉＮｂＯ₃ 変調器１８２を片側駆動するとともに、駆動電圧Ｖｉｎを半波長電圧Ｖπの２倍に設定する。
【０１５１】
このため、パルス信号を１つ入力するだけで、ＬｉＮｂＯ₃ 変調器１８２から２つの光パルスを出力させることを可能とするとともに、パルス信号の増加率に対応した波長チャーピングを発生させて、ＬｉＮｂＯ₃ 変調器１８２から出力される光パルスの波長を互いに異なるようにすることが可能となり、分散測定を容易に行うことが可能となる。
【０１５２】
ＬｉＮｂＯ₃ 変調器１８２から出力された２つの光パルスは光ファイバ１８５に入力され、光ファイバ１８５を伝送後の光パルスが検出器１８６で検出される。ここで、光ファイバ１８５伝送後の光パルスのパルス間隔ｄ＋Δｄを計測し、光ファイバ１８５伝送前の光パルスのパルス間隔ｄと比較することにより、パルス間隔の変化分Δｄを算出する。この結果、このパルス間隔の変化分Δｄに基づいて、光ファイバ１８５の波長分散を（１２）式により求めることができる。
【０１５３】
検出器１８６は、波長分散の検出結果を可変分散補償器１８７に出力する。可変分散補償器１８７は、検出器１８６から出力された波長分散の検出結果に基づいて、光ファイバ１８５の波長分散をリアルタイムで補償する。ここで、伝送前後のパルス間隔が等しくなった時、光ファイバ１８５の分散を完全に補償していることになる。この結果、主信号発生装置１８４から出力された主信号を光ファイバ１８５で伝送させて主信号検出装置１８８に送る場合、光ファイバ１８５の伝送中に発生する波長分散を常に最適となるように補償することが可能となり、超高速光伝送を常に安定させて行うことが可能となる。
【０１５４】
図２０（ｂ）は、本発明の第２実施例に係わる分散補償装置を多中継伝送システムに適用した構成を示すブロック図である。
図２０（ｂ）において、レーザーダイオード１９１から出射されるレーザー光がＬｉＮｂＯ₃ 変調器１９２に入力されるとともに、パルス発生器１９３で生成されるパルス信号がＬｉＮｂＯ₃ 変調器１９２に入力される。ここで、パルス発生器１９３は、例えば、ＬｉＮｂＯ₃ 変調器１９２を片側駆動するとともに、駆動電圧Ｖｉｎを半波長電圧Ｖπの２倍に設定する。
【０１５５】
このため、パルス信号を１つ入力するだけで、ＬｉＮｂＯ₃ 変調器１９２から２つの光パルスを出力させることを可能とするとともに、パルス信号の増加率に対応した波長チャーピングを発生させて、ＬｉＮｂＯ₃ 変調器１９２から出力される光パルスの波長を互いに異なるようにすることが可能となり、波長分散を容易に測定することが可能となる。
【０１５６】
ＬｉＮｂＯ₃ 変調器１９２から出力された２つの光パルスは光ファイバ１９５に入力され、光ファイバ１９５を伝送した後、中継器１９６で増幅される。中継器１９６で増幅された光パルスは光ファイバ１９７に入力され、光ファイバ１９７を伝送した後、中継器１９８で増幅される。中継器１９８で増幅された光パルスは検出器１９９で検出される。ここで、光ファイバ１９５、１９７伝送後の光パルスのパルス間隔ｄ＋Δｄを計測し、光ファイバ１９５、１９７伝送前の光パルスのパルス間隔ｄと比較することにより、パルス間隔の変化分Δｄを算出する。この結果、このパルス間隔の変化分Δｄに基づいて、光ファイバ１９５、１９７の波長分散を（１２）式により求めることができる。
【０１５７】
検出器１９９は、波長分散の検出結果を可変分散補償器２００に出力する。可変分散補償器２００は、検出器１９９から出力された波長分散の検出結果に基づいて、光ファイバ１９５、１９７の波長分散をリアルタイムで補償する。ここで、伝送前後のパルス間隔が等しくなった時、光ファイバ１９５、１９７の分散を完全に補償していることになる。この結果、光送信機１９４から出力された主信号を光受信機２０１に送る際に、光ファイバ１９５、１９７を介して伝送させた場合においても、光ファイバ１９５、１９７の伝送中の損失を中継器１９６、１９８により補償することが可能となるとともに、光ファイバ１９５、１９７の伝送中の波長分散を分散補償器２００により補償することが可能となり、超高速長距離光伝送が可能となる。
【０１５８】
なお、可変分散補償器１８７、２００を固定分散補償器と組み合わせて使用するようにしてもよい。
図２１は、図２０の可変分散補償器１８７、２００の構成例を示すブロック図である。
【０１５９】
図２１において、２１１は光スイッチ、２１２は波長分散の検出信号に基づいて光スイッチ２１１の切り換えを制御する切り換え制御部、２１３は長さの異なる分散補償ファイバ２１４〜２２２により構成される分散補償器である。
【０１６０】
切り換えを制御部２１２は、波長分散の検出信号が入力されると、入力された波長分散を補償する分散補償ファイバ２１４〜２２２を選択し、光スイッチ２１１の切り換えを制御する。切り換えを制御部２１２により光スイッチ２１１の切り換えが行われると、入力光は選択された分散補償ファイバ２１４〜２２２に導かれ、選択された分散補償ファイバ２１４〜２２２に入射する。そして、選択された分散補償ファイバ２１４〜２２２を入力光が通過することにより、入力光の分散が補償される。
【０１６１】
図２２（ａ）は、本発明の第３実施例に係わる分散補償装置を無中継伝送システムに適用した構成を示すブロック図である。この第３実施例に係わる分散補償装置は、伝送路の分散量に基づいて主信号光の波長を変化させることにより、主信号光の波長分散を補償するようにしたものである。
【０１６２】
図２２（ａ）において、レーザーダイオード２２１から出射されるレーザー光がＬｉＮｂＯ₃ 変調器２２２に入力されるとともに、パルス発生器２２３で生成されるパルス信号がＬｉＮｂＯ₃ 変調器２２２に入力される。ここで、パルス発生器２２３は、例えば、ＬｉＮｂＯ₃ 変調器２２２を片側駆動するとともに、駆動電圧Ｖｉｎを半波長電圧Ｖπの２倍に設定する。
【０１６３】
このため、パルス信号を１つ入力するだけで、ＬｉＮｂＯ₃ 変調器２２２から２つの光パルスを出力させることを可能とするとともに、パルス信号の増加率に対応した波長チャーピングを発生させて、ＬｉＮｂＯ₃ 変調器２２２から出力される光パルスの波長を互いに異なるようにすることが可能となり、分散測定を容易に行うことが可能となる。
【０１６４】
ＬｉＮｂＯ₃ 変調器２２２から出力された２つの光パルスは光ファイバ２２５に入力され、光ファイバ２２５を伝送後の光パルスが検出器２２６で検出される。ここで、光ファイバ２２５伝送後の光パルスのパルス間隔ｄ＋Δｄを計測し、光ファイバ２２５伝送前の光パルスのパルス間隔ｄと比較することにより、パルス間隔の変化分Δｄを算出する。この結果、このパルス間隔の変化分Δｄに基づいて、光ファイバ２２５の波長分散を（１２）式により求めることができる。
【０１６５】
検出器２２６は、波長分散の検出結果を波長制御部２２９に出力する。波長制御部２２９は、検出器２２６から出力された波長分散の検出結果に基づいて、主信号発生装置２２４から出力されるレーザー光の波長を変更し、光ファイバ２２５の波長分散を補償する。ここで、主信号発生装置２２４から出力されるレーザー光の波長変化量Δλ′（ｎｍ）は、
Δλ′＝Δｄ／（Ｄ・Ｌ） ・・・（１３）
の関係から設定する。ただし、Δｄ（ｐｓ）はパルスの広がり、Ｄ（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）は伝送路の波長分散、Ｌ（ｋｍ）は伝送距離である。
【０１６６】
この結果、主信号発生装置２２４から出力された主信号を光ファイバ２２５で伝送させて主信号検出装置２２８に送る場合、光ファイバ２２５の伝送中に発生する波長分散を補償することが可能となり、超高速光伝送が可能となる。
【０１６７】
このように、光源の波長を調節することにより伝送路の分散補償を行うことが可能となり、分散補償を行う際に必要な部品数を削減して、分散補償装置の小型軽量化及び低コスト化が可能となる。
【０１６８】
なお、主信号発生装置２２４から出力されるレーザー光の波長を変更するために、主信号発生装置２２４の光源として波長可変レーザーを用いるようにしてもよい。
【０１６９】
また、伝送路に分散補償器２２７を設け、この分散補償器２２７により、光ファイバ２２５の分散補償を大まかに行い、主信号発生装置２２４から出力されるレーザー光の波長を変更することにより、光ファイバ２２５の分散補償を精密に行うようにしてもよい。
【０１７０】
図２２（ｂ）は、本発明の第３実施例に係わる分散補償装置を多中継伝送システムに適用した構成を示すブロック図である。
図２２（ｂ）において、レーザーダイオード２３１から出射されるレーザー光がＬｉＮｂＯ₃ 変調器２３２に入力されるとともに、パルス発生器２３３で生成されるパルス信号がＬｉＮｂＯ₃ 変調器２３２に入力される。ここで、パルス発生器２３３は、例えば、ＬｉＮｂＯ₃ 変調器２３２を片側駆動するとともに、駆動電圧Ｖｉｎを半波長電圧Ｖπの２倍に設定する。
【０１７１】
このため、パルス信号を１つ入力するだけで、ＬｉＮｂＯ₃ 変調器２３２から２つの光パルスを出力させることを可能とするとともに、パルス信号の増加率に対応した波長チャーピングを発生させて、ＬｉＮｂＯ₃ 変調器２３２から出力される光パルスの波長を互いに異なるようにすることが可能となり、分散測定を容易に行うことが可能となる。
【０１７２】
ＬｉＮｂＯ₃ 変調器２３２から出力された２つの光パルスは光ファイバ２３５に入力され、光ファイバ２３５を伝送した後、中継器２３６で増幅される。中継器２３６で増幅された光パルスは光ファイバ２３７に入力され、光ファイバ２３７を伝送した後、中継器２３８で増幅される。中継器２３８で増幅された光パルスは検出器２３９で検出される。ここで、光ファイバ２３５、２３７伝送後の光パルスのパルス間隔ｄ＋Δｄを計測し、光ファイバ２３５、２３７伝送前の光パルスのパルス間隔ｄと比較することにより、パルス間隔の変化分Δｄを算出する。この結果、このパルス間隔の変化分Δｄに基づいて、光ファイバ２３５、２３７の波長分散を（１２）式により求めることができる。
【０１７３】
検出器２３９は、波長分散の検出結果を波長制御部２４２に出力する。波長制御部２４２は、検出器２３９から出力された波長分散の検出結果に基づいて、主信号発生装置２３４から出力されるレーザー光の波長を変更し、光ファイバ２３６、２３８の波長分散を補償する。ここで、主信号発生装置２３４から出力されるレーザー光の波長変化量Δλ′（ｎｍ）は（１３）式により設定することができる。
【０１７４】
この結果、主信号発生装置２３４から出力された主信号を主信号検出装置２４１に送る際に、光ファイバ２３５、２３７を介して伝送させた場合においても、伝送中の損失を中継器２３６、２３８で補償することが可能となるとともに、伝送中の波長分散を補償することが可能となり、超高速長距離光伝送が可能となる。
【０１７５】
なお、主信号発生装置２３４から出力されるレーザー光の波長を変更するために、主信号発生装置２３４の光源として波長可変レーザーを用いるようにしてもよい。
【０１７６】
また、伝送路に分散補償器２４０を設け、この分散補償器２４０により、光ファイバ２３５、２３７の分散補償を大まかに行い、主信号発生装置２３４から出力されるレーザー光の波長を変更することにより、光ファイバ２３５、２３７の分散補償を精密に行うようにしてもよい。
【０１７７】
図２３（ａ）は、本発明の第４実施例に係わる分散補償装置を無中継伝送システムに適用した構成を示すブロック図である。この第４実施例に係わる分散補償装置は、伝送路の分散量に基づいて主信号光の出力パワーを変化させることにより、主信号光の波長分散を補償するようにしたものである。
【０１７８】
図２３（ａ）において、レーザーダイオード２５１から出射されるレーザー光がＬｉＮｂＯ₃ 変調器２５２に入力されるとともに、パルス発生器２５３で生成されるパルス信号がＬｉＮｂＯ₃ 変調器２５２に入力される。ここで、パルス発生器２５３は、例えば、ＬｉＮｂＯ₃ 変調器２５２を片側駆動するとともに、駆動電圧Ｖｉｎを半波長電圧Ｖπの２倍に設定する。
【０１７９】
このため、パルス信号を１つ入力するだけで、ＬｉＮｂＯ₃ 変調器２５２から２つの光パルスを出力させることを可能とするとともに、パルス信号の増加率に対応した波長チャーピングを発生させて、ＬｉＮｂＯ₃ 変調器２５２から出力される光パルスの波長を互いに異なるようにすることが可能となり、分散測定を容易に行うことが可能となる。
【０１８０】
ＬｉＮｂＯ₃ 変調器２５２から出力された２つの光パルスは光ファイバ２５５に入力され、光ファイバ２５５を伝送後の光パルスが検出器２５６で検出される。ここで、光ファイバ２５５伝送後の光パルスのパルス間隔ｄ＋Δｄを計測し、光ファイバ２５５伝送前の光パルスのパルス間隔ｄと比較することにより、パルス間隔の変化分Δｄを算出する。この結果、このパルス間隔の変化分Δｄに基づいて、光ファイバ２５５の波長分散を（１２）式により求めることができる。
【０１８１】
検出器２５６は、波長分散の検出結果を光パワー制御部２５９に出力する。光パワー制御部２５９は、検出器２５６から出力された波長分散の検出結果に基づいて、主信号発生装置２４４から出力されるレーザー光の光パワーを変更し、光ファイバ２５５の波長分散を補償する。ここで、レーザー光の光パワーを変更して波長分散を補償するために、光ファイバ２５５への光入力パワーの大きさにより生じる非線形性を利用する。この非線形性により、光ファイバ２５５を伝送する光パルスは圧縮または広がりを受けるので、光出力パワーを変化させることにより、主信号光の分散による影響を調節することができる。
【０１８２】
この結果、主信号発生装置２５４から出力された主信号を光ファイバ２５５で伝送させて主信号検出装置２５８に送る場合、光ファイバ２５５の伝送中に発生する波長分散を補償することが可能となり、超高速光伝送が可能となる。
【０１８３】
このように、光出力パワーを調節することにより伝送路の分散補償を行うことが可能となり、分散補償を行う際に必要な部品数を削減して、分散補償装置の小型軽量化及び低コスト化が可能となる。
【０１８４】
なお、伝送路に分散補償器２５７を設け、この分散補償器２５７により、光ファイバ２５５の分散補償を大まかに行い、主信号発生装置２５４から出力されるレーザー光の光出力パワーを変更することにより、光ファイバ２５５の分散補償を精密に行うようにしてもよい。
【０１８５】
また、主信号発生装置２５４から出力されるレーザー光の光出力パワーを変更するとともに、主信号発生装置２５４から出力されるレーザー光の波長も同時に変更することにより、光ファイバ２５５の分散補償を行うようにしてもよい。
【０１８６】
図２３（ｂ）は、本発明の第４実施例に係わる分散補償装置を多中継伝送システムに適用した構成を示すブロック図である。
図２３（ｂ）において、レーザーダイオード２６１から出射されるレーザー光がＬｉＮｂＯ₃ 変調器２６２に入力されるとともに、パルス発生器２６３で生成されるパルス信号がＬｉＮｂＯ₃ 変調器２６２に入力される。ここで、パルス発生器２６３は、例えば、ＬｉＮｂＯ₃ 変調器２６２を片側駆動するとともに、駆動電圧Ｖｉｎを半波長電圧Ｖπの２倍に設定する。
【０１８７】
このため、パルス信号を１つ入力するだけで、ＬｉＮｂＯ₃ 変調器２６２から２つの光パルスを出力させることを可能とするとともに、パルス信号の増加率に対応した波長チャーピングを発生させて、ＬｉＮｂＯ₃ 変調器２６２から出力される光パルスの波長を互いに異なるようにすることが可能となり、分散測定を容易に行うことが可能となる。
【０１８８】
ＬｉＮｂＯ₃ 変調器２６２から出力された２つの光パルスは光ファイバ２６５に入力され、光ファイバ２６５を伝送した後、中継器２６６で増幅される。中継器２６６で増幅された光パルスは光ファイバ２６７に入力され、光ファイバ２６７を伝送した後、中継器２６８で増幅される。中継器２６８で増幅された光パルスは検出器２６９で検出される。ここで、光ファイバ２６５、２６７伝送後の光パルスのパルス間隔ｄ＋Δｄを計測し、光ファイバ２６５、２６７伝送前の光パルスのパルス間隔ｄと比較することにより、パルス間隔の変化分Δｄを算出する。この結果、このパルス間隔の変化分Δｄに基づいて、光ファイバ２６５、２６７の波長分散を（１２）式により求めることができる。
【０１８９】
検出器２６９は、波長分散の検出結果を光パワー制御部２７２に出力する。光パワー制御部２７２は、検出器２６９から出力された波長分散の検出結果に基づいて、主信号発生装置２６４から出力されるレーザー光の光パワーを変更し、光ファイバ２６５、２６７の波長分散を補償する。ここで、レーザー光の光パワーを変更して波長分散を補償するために、光ファイバ２６５、２６７への光入力パワーの大きさにより生じる非線形性を利用する。この非線形性により、光ファイバ２６５、２６７を伝送する光パルスは圧縮または広がりを受けるので、光出力パワーを変化させることにより、主信号光の分散による影響を調節することができる。
【０１９０】
この結果、主信号発生装置２６４から出力された主信号を主信号検出装置２７１に送る際に、光ファイバ２６５、２６７を介して伝送させた場合においても、伝送中の損失を中継器２６６、２６８で補償することが可能となるとともに、伝送中の波長分散を補償することが可能となり、超高速長距離光伝送が可能となる。
【０１９１】
なお、伝送路に分散補償器２７０を設け、この分散補償器２７０により、光ファイバ２６５、２６３７の分散補償を大まかに行い、主信号発生装置２６４から出力されるレーザー光の光出力パワーを変更することにより、光ファイバ２６５、２６７の分散補償を精密に行うようにしてもよい。
【０１９２】
また、主信号発生装置２６４から出力されるレーザー光の光出力パワーを変更するとともに、主信号発生装置２６４から出力されるレーザー光の波長も同時に変更することにより、光ファイバ２６５、２６７の分散補償を行うようにしてもよい。
【０１９３】
図２４は、本発明の第５実施例に係わる分散補償装置の構成を示すブロック図である。この第５実施例に係わる分散補償装置は、伝送前後のパルス列のスペクトル成分を比較することにより、分散補償量を常に最適値に設定するようにしたものである。
【０１９４】
図２４において、レーザーダイオード２８１から出射されるレーザー光がＬｉＮｂＯ₃ 変調器２８２に入力されるとともに、パルス発生器２８３で生成されるパルス信号４７１がＬｉＮｂＯ₃ 変調器２８２に入力される。ここで、パルス発生器２８３は、例えば、ＬｉＮｂＯ₃ 変調器２８２を片側駆動するとともに、駆動電圧Ｖｉｎを半波長電圧Ｖπの２倍に設定する。
【０１９５】
このため、パルス信号４７１を１つ入力するだけで、ＬｉＮｂＯ₃ 変調器２８２から２つの光パルス４７２、４７３を出力させることを可能とするとともに、パルス信号４７１の増加率に対応した波長チャーピングを発生させて、ＬｉＮｂＯ₃ 変調器２８２から出力される光パルス４７２、４７３の波長を互いに異なるようにすることを可能とする。
【０１９６】
ＬｉＮｂＯ₃ 変調器２８２から出力された光パルス４７２、４７３は光ファイバ２８５に入力される。ここで、光パルス４７２と光パルス４７３との時間間隔ｄを調節することにより、光ファイバ２８５を伝送後の光パルス４７２’が、光パルス４７３’に吸収されるようにすることが可能となる。このため、伝送前の光パルス４７２、４７３による周波数成分を２ｆ０とすると、光ファイバ２８５の伝送後の周波数成分を光パルス４７３’による周波数成分ｆ０とすることが可能となる。
【０１９７】
この光パルス４７３’を光電変換器２８７で電気信号に変換し、電気フィルタ２８８で周波数成分２ｆ０の信号を抽出してから、検出器２８９に出力する。そして、検出される信号が周波数成分ｆ０の信号だけとなり、周波数成分２ｆ０の大きさが０となった時の時間間隔ｄを読み取ることにより、光ファイバ２８５の波長分散を求めることが可能となる。
検出器２８９は、電気フィルタ２８８で抽出したパルス列のスペクトル成分２ｆ０と伝送前のパルス列のスペクトル成分２ｆ０とを比較し、こららのスペクトル成分が常に同じ大きさになるように分散補償量を設定する。分散補償器２８６は、検出器２８９により設定された分散補償量に基づいて、光ファイバ２８５で発生する分散値を補償する。この結果、主信号発生装置２８４から出力された主信号を光ファイバ２８５で伝送させて主信号検出装置２９０に送る場合、光ファイバ２８５の伝送中に発生する波長分散を分散補償器２６６により補償することが可能となり、超高速光伝送が可能となる。
【０１９８】
図２５（ａ）は、本発明の第５実施例に係わる分散補償装置の構成を示すブロック図である。この第５実施例に係わる分散補償装置は、測定した分散値から分散補償量を決定し、分散補償量を手動により変化させるようにしたものである。なお、この方法は、システムの立ち上げ時または測定を定期的に行う場合に適用可能なものである。
【０１９９】
図２５（ａ）において、レーザーダイオード３０１から出射されるレーザー光がＬｉＮｂＯ₃ 変調器３０２に入力されるとともに、パルス発生器３０３で生成されるパルス信号がＬｉＮｂＯ₃ 変調器３０２に入力される。ここで、パルス発生器３０３は、例えば、ＬｉＮｂＯ₃ 変調器３０２を片側駆動するとともに、駆動電圧Ｖｉｎを半波長電圧Ｖπの２倍に設定する。
【０２００】
このため、パルス信号を１つ入力するだけで、ＬｉＮｂＯ₃ 変調器３０２から２つの光パルスを出力させることを可能とするとともに、パルス信号の増加率に対応した波長チャーピングを発生させて、ＬｉＮｂＯ₃ 変調器３０２から出力される光パルスの波長を互いに異なるようにすることが可能となり、分散測定を容易に行うことが可能となる。
【０２０１】
ＬｉＮｂＯ₃ 変調器３０２から出力された２つの光パルスは光ファイバ３０５に入力され、光ファイバ３０５を伝送後の光パルスが検出器３０６で検出される。ここで、光ファイバ３０５伝送後の光パルスのパルス間隔ｄ＋Δｄを計測し、光ファイバ３０５伝送前の光パルスのパルス間隔ｄと比較することにより、パルス間隔の変化分Δｄを算出する。この結果、このパルス間隔の変化分Δｄに基づいて、光ファイバ３０５の波長分散を（１２）式により求めることができる。
【０２０２】
検出器３０６は、波長分散の検出結果を手動設定部３０９に出力する。手動設定部３０９は、検出器３０６から出力された波長分散の検出結果に基づいて、分散補償器３０７の分散補償量を手動で設定する。分散補償器３０７は、手動設定部３０９で設定された分散補償量に基づいて、光ファイバ３０５の波長分散を補償する。この結果、主信号発生装置３０４から出力された主信号を光ファイバ３０５で伝送させて主信号検出装置３０８に送る場合、光ファイバ３０５の伝送中に発生する波長分散を分散補償器３０７により補償することが可能となり、超高速光伝送が可能となる。
【０２０３】
図２５（ｂ）は、本発明の第６実施例に係わる分散補償装置の構成を示すブロック図である。この第５実施例に係わる分散補償装置は、測定した分散値から分散補償量を決定し、分散補償量を自動的に変化させるようにしたものである。
【０２０４】
図２５（ｂ）において、レーザーダイオード３１１から出射されるレーザー光がＬｉＮｂＯ₃ 変調器３１２に入力されるとともに、パルス発生器３１３で生成されるパルス信号がＬｉＮｂＯ₃ 変調器３１２に入力される。ここで、パルス発生器３１３は、例えば、ＬｉＮｂＯ₃ 変調器３１２を片側駆動するとともに、駆動電圧Ｖｉｎを半波長電圧Ｖπの２倍に設定する。
【０２０５】
このため、パルス信号を１つ入力するだけで、ＬｉＮｂＯ₃ 変調器３１２から２つの光パルスを出力させることを可能とするとともに、パルス信号の増加率に対応した波長チャーピングを発生させて、ＬｉＮｂＯ₃ 変調器３１２から出力される光パルスの波長を互いに異なるようにすることが可能となり、分散測定を容易に行うことが可能となる。
【０２０６】
ＬｉＮｂＯ₃ 変調器３１２から出力された２つの光パルスは光ファイバ３１５に入力され、光ファイバ３１５を伝送後の光パルスが検出器３１６で検出される。ここで、光ファイバ３１５伝送後の光パルスのパルス間隔ｄ＋Δｄを計測し、光ファイバ３１５伝送前の光パルスのパルス間隔ｄと比較することにより、パルス間隔の変化分Δｄを算出する。この結果、このパルス間隔の変化分Δｄに基づいて、光ファイバ３１５の波長分散を（１２）式により求めることができる。
【０２０７】
検出器３１６は、波長分散の検出結果を自動設定部３１９に出力する。自動設定部３１９は、検出器３１６から出力された波長分散の検出結果に基づいて、分散補償器３１７の分散補償量を自動的に設定する。分散補償器３１７は、自動設定部３１９で設定された分散補償量に基づいて、光ファイバ３１５の波長分散を補償する。
【０２０８】
この結果、主信号発生装置３１４から出力された主信号を光ファイバ３１５で伝送させて主信号検出装置３１８に送る場合、光ファイバ３１５の伝送中に発生する波長分散を分散補償器３１７によりリアルタイムで補償することが可能となり、超高速光伝送を安定して行うことが可能となる。また、ＣＰＵ等を適用することにより、分散値測定や分散補償量の設定等のシステム管理が可能になる。
【０２０９】
図２６は、本発明の一実施例に係わる光パルス生成装置の構成を示すブロック図である。
図２６において、レーザーダイオード３３１から出射される波長λのレーザー光がマッハツェンダ変調器３３２に入力されるとともに、パルス発生器３３３で生成されるパルス信号４８１がマッハツェンダ変調器３３２に入力される。ここで、パルス発生器３３３は、例えば、マッハツェンダ変調器３３２を片側駆動するとともに、駆動電圧Ｖｉｎを半波長電圧Ｖπの２倍に設定する。
【０２１０】
このため、パルス信号を１つ入力するだけで、マッハツェンダ変調器３３２から２つの光パルス４８２、４８３を出力させることを可能とするとともに、パルス信号の増加率に対応した波長チャーピングΔλを発生させて、マッハツェンダ変調器３３２から出力される光パルス４８２、４８３の波長を互いに異なるようにすることを可能とする。さらに、パルス発生器３３３から出力されるパルス信号４８１のパルス幅を変化させることにより、マッハツェンダ変調器３３２から出力される光パルス４８２、４８３の時間間隔を任意に設定することを可能とする。
【０２１１】
マッハツェンダ変調器３３２から出力された波長λ＋Δλの光パルス４８２及び波長λ−Δλの光パルス４８３は、光フィルタ３３４、３３５に入力される。光フィルタ３３４は、波長λ＋Δλの光を通過させるとともに、波長λ−Δλの光を遮断する。光フィルタ３３５は、波長λ−Δλの光を通過させるとともに、波長λ＋Δλの光を遮断する。このため、波長λ＋Δλの光パルス４８２が光フィルタ３３４から出力されるとともに、波長λ−Δλの光パルス４８３が光フィルタ３３５から出力され、波長の異なる光パルス４８２、４８３を分離して取り出すことが可能となる
このように、マッハツェンダ変調器３３２から出力される光パルス４８２、４８３を２つの波長光源として用いることにより、波長多重（ＷＤＭ）伝送の波長光源として適用することが可能となる。
【０２１２】
なお、マッハツェンダ変調器３３２から出力される光パルス４８２、４８３をそのまま短パルス光源として用いるようにしてもよく、超高速な光時分割多重（ＯＴＤＭ）伝送やソリトン伝送の波長光源として適用することが可能となる。
【０２１３】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は上述した実施例に限定されることなく、本発明の技術的思想の範囲内で他の様々の変更が可能である。例えば、上述した実施例では、マッハツェンダ変調器から出力される光パルスに対して波長チャーピングを発生させることにより、波長の異なる光パルスを生成する場合について説明したが、これらの光パルスの波長を一致させるようにしてもよい。波長が一致した複数の光パルスを生成する場合、マッハツェンダ変調器の２つの導波路を伝播する光の位相を同じ大きさで逆方向に変調する。このことにより、波長チャーピングのない変調を行うことができ、光時分割多重伝送やソリトン伝送の光源として適したものとすることが可能となる。
【０２１４】
また、マッハツェンダ変調器を駆動するパルス信号の微分値を各パルスごとに変化させるようにしてもよく、このことにより、波長チャーピングの値を様々な値に変化させることが可能となることから、様々な波長を有する光パルスを生成することが可能となり、波長多重伝送の波長光源として適したものとすることが可能となる。
【０２１５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、駆動電圧の立ち上がり時に光パルスを生成させるとともに、駆動電圧の立ち下がり時にも光パルスを生成させるようにすることにより、パルス電圧を１つ入力するでけで、複数の光パルスを出力させることが可能となり、短光パルスを簡易な構成で出力することが可能となる。
【０２１６】
また、本発明の一態様によれば、駆動電圧の増加率に対応した波長チャーピングを発生させることにより、駆動電圧が増加する時に出力される光パルスの波長と、駆動電圧が減少する時に出力される光パルスの波長とを異なるようにすることが可能となり、パルス電圧を１つ入力するだけで、波長の異なる複数の光パルスを出力させることが可能となる。
【０２１７】
また、本発明の一態様によれば、マッハツェンダ変調器を用いることにより、駆動電圧の増加に伴って光出力を周期的に変化させることが可能となり、半波長電圧を超えるパルス電圧を１つ入力するでけで、複数の光パルスを出力させることが可能となるとともに、パルス電圧の増加率に対応した波長チャーピングを発生させて、光パルスの波長を異なるようにすることが可能となる。
【０２１８】
また、本発明の一態様によれば、ＬｉＮｂＯ₃ 変調器を用いることにより、外部変調を効率よく行うことが可能となる。
また、本発明の一態様によれば、半導体変調器を用いることにより、レーザーダイオードとマッハツェンダ変調器とを容易に集積化することが可能となり、分散測定装置のより一層の小型軽量化が可能となる。
【０２１９】
また、本発明の一態様によれば、波長の異なる複数の光パルスを光フィルタで分離することにより、単一波長の短光パルスを簡易な構成で出力することが可能となり、超高速光伝送における光源を容易に生成することが可能となる。
【０２２０】
また、本発明の一態様によれば、分岐させた片方の光を半波長電圧を超える電圧で変調させることにより、複数の光パルスを出力させることが可能となるとともに、駆動電圧の増加率に対応した波長チャーピングを発生させることが可能となり、波長の異なる複数の光パルスを単一光源を用いただけで生成することが可能となる。
【０２２１】
また、本発明の一態様によれば、半波長電圧を超える電圧を片方の電極に入力することにより、分岐させた光を異なる変調効率で位相変調することが可能となり、波長の異なる複数の光パルスを単一光源を用いただけで生成することが可能となる。
【０２２２】
また、本発明の一態様によれば、振幅が半波長電圧の２倍に設定されたパルス状電圧で変調を行うことにより、パルス状電圧を１つ入力するだけで、互いに波長の異なる２つの光パルスを生成することが可能となる。
【０２２３】
また、本発明の一態様によれば、単一光源から出力された光を波長の異なる複数の光パルスに変換して伝送路に入力することにより、伝送後の光パルスの間隔に基づいて伝送路の分散量を容易に求めることが可能となることから、１つの単一光源を伝送路に設けるだけで分散量の測定が可能となり、分散測定を簡易な構成で行うことが可能となる。
【０２２４】
また、本発明の一態様によれば、伝送路の送信側または受信側から波長の異なる複数の光パルスを入力し、伝送後の光パルスを伝送路の受信側または送信側で検出することにより、伝送路で送られる主信号に影響を与えることなく、光パルスを伝送路に容易に入力することが可能となるとともに、伝送後の光パルスを伝送路から容易に取り出すことが可能となる。
【０２２５】
また、本発明の一態様によれば、光パルスを折り返すことにより、伝送路で発生する分散量を増加させることができ、伝送路の長さが短い場合や、伝送路の分散が小さい場合においても、伝送路の分散を精度良く検出することが可能となる。
【０２２６】
また、本発明の一態様によれば、伝送路の送信側または受信側に折り返し手段を設け、光パルスの入力及び検出を伝送路の受信側または送信側で行うことにより、伝送路の分散が小さい場合においても、伝送路の分散を精度良く検出することが可能となるとともに、光パルスの発生装置及び検出装置を一カ所に配置することが可能となり、光パルスの発生装置及び検出装置を一体化することにより、分散測定系の構成をコンパクトにまとめることが可能となる。
【０２２７】
また、本発明の一態様によれば、主信号光の一部から分散測定の光パルスを生成することにより、主信号用の光源と分散測定用の光源とを共通化することが可能となり、分散測定系のより一層の小型軽量化が可能となるとともに、主信号の波長と分散測定時の波長とを一致させることが可能となり、分散測定を精度よく行うことが可能となる。
【０２２８】
また、本発明の一態様によれば、主信号用の光源と分散測定用の光源とを別々に設けることにより、分散測定を行う際の主信号の影響をなくすことができる。また、本発明の一態様によれば、主信号用の光の波長と分散測定用の光の波長とを異なるようにすることにより、分散測定を行う際に主信号用の光が混在している場合においても、主信号用の光を光フィルタで容易に除去することが可能となり、分散測定用の光だけを取り出すことが可能となる。
【０２２９】
また、本発明の一態様によれば、単一光源から生成された波長の異なる複数の光パルスの伝送結果に基づいて分散補償を行うことにより、１つの単一光源を伝送路に設けるだけで伝送路の分散補償が可能となり、分散補償を簡易な構成で行うことが可能となる。
【０２３０】
また、本発明の一態様によれば、伝送路の送信側または受信側または中継器内に分散補償手段を設けることにより、光パルスの発生装置、検出装置及び分散補償装置を一カ所に配置することが可能となり、光パルスの発生装置、検出装置及び分散補償装置を一体化させて、分散補償系の構成をコンパクトにまとめることが可能となる。
【０２３１】
また、本発明の一態様によれば、分散補償量を可変とすることにより、システム立ち上げ時に伝送路の分散値の測定を行う場合だけでなく、伝送路を運用しながら伝送路の分散値をリアルタイムで測定する場合においても、伝送路の分散補償を精度良く行うことが可能となり、光伝送のより一層の高速化を達成することが可能となる。
【０２３２】
また、本発明の一態様によれば、伝送路の分散量に基づいて主信号光の波長を変化させることにより、光源の波長を調節するだけで伝送路の分散補償を行うことが可能となることから、分散補償を行う際に必要な部品数を削減して、分散補償系のより一層の小型軽量化及び低コスト化が可能となる。
【０２３３】
また、本発明の一態様によれば、伝送路の分散量に基づいて主信号光の出力パワーを変化させるよことにより、主信号光の出力パワーの非線形性に基づいて、伝送路を伝番する光パルスを圧縮させたり、広げたりすることが可能となることから、主信号光の分散による影響を軽減することが可能となる。
【０２３４】
また、本発明の一態様によれば、伝送前後での周波数成分が一致するように伝送路の分散補償を行うことにより、伝送路の分散補償を容易に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係わる光パルス生成装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施例に係わる光変調装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施例に係わるマッハツェンダ変調器の動作を説明する図である。
【図４】本発明の一実施例に係わるマッハツェンダ変調器の駆動方法を説明する図である。
【図５】本発明の一実施例に係わる光パルス生成方法を説明する図である。
【図６】本発明の一実施例に係わる光パルス生成方法を説明する図である。
【図７】駆動電圧のパルス幅を変化させた場合の光パルスの生成方法を説明する図である。
【図８】駆動電圧の微分値を変化させた場合の光パルスの生成方法を説明する図である。
【図９】本発明の一実施例に係わる光パルス伝送の実験結果を示す波形図である。
【図１０】本発明の一実施例に係わる光パルス生成装置の構成例を示すブロック図である。
【図１１】（ａ）は本発明の一実施例に係わる半導体変調器の構成例を示す上面図、（ｂ）は図９（ａ）のＡ−Ａ’線で切断した時の断面図である。
【図１２】（ａ）は本発明の一実施例に係わる光パルス生成装置を送信側に設置した分散測定装置の構成を示すブロック図、（ｂ）は本発明の一実施例に係わる光パルス生成装置を受信側に設置した分散測定装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の一実施例に係わる検出器の構成例を示すブロック図である。
【図１４】本発明の第２実施例に係わる分散測定装置の構成例を示すブロック図である。
【図１５】本発明の第３実施例に係わる分散測定装置の構成例を示すブロック図である。
【図１６】本発明の第４実施例に係わる分散測定装置の構成例を示すブロック図である。
【図１７】本発明の第５実施例に係わる分散測定装置の構成例を示すブロック図である。
【図１８】伝送前後のパルス列のスペクトル成分を比較することにより、分散値を測定する方法を説明する図である。
【図１９】（ａ）は本発明の第１実施例に係わる分散補償装置を無中継伝送システムに適用した構成を示すブロック図、（ｂ）は本発明の第１実施例に係わる分散補償装置を多中継伝送システムに適用した構成を示すブロック図である。
【図２０】（ａ）は本発明の第２実施例に係わる分散補償装置を無中継伝送システムに適用した構成を示すブロック図、（ｂ）は本発明の第２実施例に係わる分散補償装置を多中継伝送システムに適用した構成を示すブロック図である。
【図２１】本発明の一実施例に係わる可変分散補償器の構成例を示すブロック図である。
【図２２】（ａ）は本発明の第３実施例に係わる分散補償装置を無中継伝送システムに適用した構成を示すブロック図、（ｂ）は本発明の第３実施例に係わる分散補償装置を多中継伝送システムに適用した構成を示すブロック図である。
【図２３】（ａ）は本発明の第４実施例に係わる分散補償装置を無中継伝送システムに適用した構成を示すブロック図、（ｂ）は本発明の第４実施例に係わる分散補償装置を多中継伝送システムに適用した構成を示すブロック図である。
【図２４】本発明の第５実施例に係わる分散補償装置の構成を示すブロック図である。
【図２５】（ａ）は本発明の第５実施例に係わる分散補償装置の構成を示すブロック図、（ｂ）は本発明の第６実施例に係わる分散補償装置の構成を示すブロック図である。
【図２６】本発明の一実施例に係わる光パルス生成装置の構成を示すブロック図である。
【図２７】伝送速度４０Ｇｂｉｔでの分散補償トレランスの小ささを示す実験結果を説明する図である。
【図２８】従来の分散測定装置の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１、１２ 光変調手段
２ 波長チャーピング発生手段
３ 駆動電圧設定手段
１１ 切り換え手段
２１、２２ａ、２２ｂ、２３、３１、３２ａ、３２ｂ、３３、５２、５３ａ、５３ｂ、５４ 光導波路
３４、５５ａ、５５ｂ、６１ 電極
４１、４４、４７、７１、７６、１０１、１０６、１１２、１２２、１３２、１３４、１４１、１５１、１６１、１８１、１９１、２２１、２３１、２５１、２６１、２８１、３０１、３１１、３３１ レーザーダイオード
４２、７２、７７、１０７、１１３、１２４、１３５、３３２ マッハツェンダ変調器
４３、４６、４９、７３、７８、１０８、１１４、１２５、１３６、１４３、１５３、１６３、１８３、１９３、２２３、２３３、２５３、２６３、２８３、３０３、３１３、３３３ パルス発生器
４５、１４２、１５２、１６２、１８２、１９２、２２２、２３２、２５２、２６２、２８２、３０２、３１２ ＬｉＮｂＯ₃ 変調器
４８ 半導体変調器
５１ ｎ−ＩｎＰ基板
６２ ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層
６３ａ、６３ｂ 多重量子井戸層
６４ａ、６４ｂ ｐ−ＩｎＡｌＡｓ層
６５ａ、６５ｂ ｐ−ＩｎＧａＡｓ層
６６ ポリイミド樹脂
７４、７９、９１、９３、９６、１０４、１１０、１１６、１２６、１３７、１４４、１５５、１６５、１６７、１８５、１９５、１９７、２１４〜２２２、２２５、２３５、２３７、２５５、２６５、２６７、２８５、３０５、３１５ 光ファイバ
７５、８０、９２、１０３、１０９、１１５、１２８、１３９、１４７、１５６、１６９、１８６、１９９、２２６、２３９、２５６、２６９、２８９、３０６、３１６ 検出器
９４ フォトダイオード
９５ サンプリングオシロスコープ
９７、１４５、２８７ 光電変換器
９８、１４６、２８８ 電気フィルタ
９９ スペクトラムアナライザ
１０２、１２３、１３３ 変調器
１０５、１１１、１１７ 折り返し装置
１２１、１３１、１５４、１６４、１８４、２２４、２３４、２５４、２６４、３０４、３１４ 主信号発生装置
１２７、１３８、３３４、３３５ 光フィルタ
１５７、１７０、２２７、２５７、２７０、２８６、３０７、３１７ 分散補償器
１５８、１７１、１８８、２２８、２４１、２５８、２７１、２８４、２９０３０８、３１８ 主信号検出装置
１６６、１６８、１９６、１９８、２３６、２３８、２６６、２６８ 中継器１８７、２００、２１３ 可変分散補償器
１９４ 光送信機
２０１ 光受信機
２１１ 光スイッチ
２１２ 切り換え制御部
２２９、２４２ 波長変更部
２５９、２７２ 光パワー変更部
３０９ 手動設定部
３１９ 自動設定部

Claims (31)

1. 変調信号に基づいて入力光を変調する光変調手段と、
   前記光変調手段にパルス信号を出力することにより、該パルス信号の波形により定まる時間間隔をあけて、１つの該パルス信号から波長の異なる複数の光パルスを生成させるパルス信号発生手段と、
   前記光パルスを伝送路に入力する入力手段と、
   前記伝送路から出力された光パルスを検出する検出手段と、
   前記複数の光パルスが生成されたときの前記時間間隔と、前記複数の光パルスが前記検出手段で検出されたときの時間間隔とに基づいて、前記伝送路の分散量を求める分散量算出手段とを備えることを特徴とする分散測定装置。
2. 前記光変調手段は、前記伝送路の送信側に設けられ、
   前記検出手段は、前記伝送路の受信側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の分散測定装置。
3. 前記光変調手段は、前記伝送路の受信側に設けられ、
   前記検出手段は、前記伝送路の送信側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の分散測定装置。
4. 前記光パルスを折り返す折り返し手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の分散測定装置。
5. 前記折り返し手段は、前記伝送路の送信側に設けられ、
   前記光変調手段及び前記検出手段は、前記伝送路の受信側に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の分散測定装置。
6. 前記折り返し手段は、前記伝送路の受信側に設けられ、
   前記光変調手段及び前記検出手段は、前記伝送路の送信側に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の分散測定装置。
7. 変調信号に基づいて入力光を変調する光変調手段と、
   前記光変調手段にパルス信号を出力することにより、該パルス信号の波形により定まる時間間隔をあけて、１つの該パルス信号から波長の異なる複数の光パルスを生成させるパルス信号発生手段と、
   前記光パルスを伝送路に入力する入力手段と、
   前記伝送路で伝送された光パルスを電気信号に変換する光電変換手段と、
   前記複数の光パルスが生成されたときの前記時間間隔と、前記電気信号の周波数成分に基づいて、前記伝送路の分散量を求める分散量算出手段とを備えることを特徴とする分散測定装置。
8. 前記光変調手段は、駆動電圧の増加に伴って光出力が増減する光変調手段であり、
   前記駆動電圧の範囲を前記光出力が増減する範囲に設定する駆動電圧設定手段をさらに備えることを特徴とする請求項１または７に記載の分散測定装置。
9. 前記光変調手段は、
   前記駆動電圧の増加率に対応した波長チャーピングを発生させる波長チャーピング発生手段を備えることを特徴とする請求項８に記載の分散測定装置。
10. 前記光変調手段は、変調特性が周期的に変化することを特徴とする請求項８または９に記載の分散測定装置。
11. 前記駆動電圧設定手段は、半波長電圧を超えるパルス状電圧を前記光変調手段に出力することを特徴とする請求項１０に記載の分散測定装置。
12. 前記光変調手段は、マッハツェンダ変調器であることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか１項に記載の分散測定装置。
13. 前記マッハツェンダ変調器は、ＬｉＮｂＯ₃変調器であることを特徴とする請求項１２に記載の分散測定装置。
14. 前記マッハツェンダ変調器は、半導体変調器であることを特徴とする請求項１２に記載の分散測定装置。
15. 前記光変調手段に電気パルスを出力することにより、波長の異なる複数の光パルスを生成させる電気パルス出力手段をさらに備えることを特徴とする請求項１または７に記載の分散測定装置。
16. 前記波長の異なる複数の光パルスを分離する光フィルタをさらに備えることを特徴とする請求項１５に記載の分散測定装置。
17. 前記光変調手段は、
    入力光を分波させる分波手段と、
    前記分波した入力光の位相を異なる変調効率で変調させる位相変調手段と、
    前記位相の変調が行われた入力光を合波させる合波手段と、
    前記位相変調手段に半波長電圧を超える電圧を入力する駆動信号入力手段とを備えることを特徴とする請求項１または７に記載の分散測定装置。
18. 前記光変調手段は、
    第１の光導波路と、
    前記第１の光導波路から分岐した第２の光導波路及び第３の光導波路と、
    前記第２の光導波路及び前記第３の光導波路を合流させる第４の光導波路と、
    前記第２の光導波路に電圧を加える第１の電極と、
    前記第３の光導波路に電圧を加える第２の電極と、
    半波長電圧を越える電圧を前記第１の電極または前記第２の電極に入力する駆動信号入力手段とを備えることを特徴とする請求項１または７に記載の分散測定装置。
19. 前記駆動信号入力手段は、
    振幅が半波長電圧の２倍に設定されたパルス状電圧を発生させることを特徴とする請求項１８に記載の分散測定装置。
20. 変調信号に基づいて入力光を変調する光変調手段と、
    前記光変調手段にパルス信号を出力することにより、該パルス信号の波形により定まる時間間隔をあけて、１つの該パルス信号から波長の異なる複数の光パルスを生成させるパルス信号発生手段と、
    前記光パルスを伝送路に入力する入力手段と、
    前記伝送路による伝送された光パルスを検出する検出手段と、
    前記複数の光パルスが生成されたときの前記時間間隔と、前記複数の光パルスが前記検出手段で検出されたときの時間間隔とに基づいて、前記伝送路の分散量を求める分散量算出手段と、
    前記分散量に基づいて、前記伝送路の分散を補償する分散補償手段とを備えることを特徴とする分散補償装置。
21. 前記分散補償手段は、前記伝送路の送信側または受信側または中継器内に設けられていることを特徴とする請求項２０に記載の分散補償装置。
22. 前記分散補償手段は、前記分散補償量が可変であることを特徴とする請求項２０または２１に記載の分散補償装置。
23. 前記分散補償手段は、前記分散補償量を手動により変化させることを特徴とする請求項２２に記載の分散補償装置。
24. 前記分散補償手段は、前記分散補償量を自動的に変化させることを特徴とする請求項２２に記載の分散補償装置。
25. 前記分散補償手段は、
    前記分散量に基づいて、主信号光の波長を変化させる波長変更手段を備えることを特徴とする請求項２０〜２４のいずれか１項に記載の分散補償装置。
26. 前記分散補償手段は、
    前記分散量に基づいて、主信号光の出力パワーを変化させる光パワー変更手段を備えることを特徴とする請求項２０〜２５のいずれか１項に記載の分散補償装置。
27. 変調信号に基づいて入力光を変調する光変調手段と、
    前記光変調手段にパルス信号を出力することにより、該パルス信号の波形により定まる時間間隔をあけて、１つの該パルス信号から波長の異なる複数の光パルスを生成させるパルス信号発生手段と、
    前記光パルスを伝送路に入力する入力手段と、
    前記伝送路により伝送された光パルスを電気信号に変換する光電変換手段と、
    前記電気信号の周波数成分を検出する周波数検出手段と、
    前記複数の光パルスが生成されたときの前記時間間隔と、前記電気信号の周波数成分に基づいて、前記伝送路の分散量を補償する分散補償手段とを備えることを特徴とする分散補償装置。
28. 光変調器に入力光を供給するステップと、
    前記光変調器に変調信号を供給するステップと、
    前記変調信号の立ち上がり時に、第１の光パルスを生成するステップと、
    前記変調信号の立ち下がり時に、第２の光パルスを生成するステップと、
    前記第１と第２の光パルスを伝送路により伝送するステップと、
    前記第１と第２の光パルスが生成されたときの時間間隔と、伝送後の前記第１と第２の光パルスの時間間隔とに基づいて、前記伝送路の分散量を求めるステップとを備えることを特徴とする分散測定方法。
29. 光変調器に入力光を供給するステップと、
    前記光変調器に変調信号を供給するステップと、
    前記変調信号の立ち上がり時に、第１の光パルスを生成するステップと、
    前記変調信号の立ち下がり時に、第２の光パルスを生成するステップと、
    前記第１と第２の光パルスを伝送路により伝送するステップと、
    前記第１と第２の光パルスが生成されたときの時間間隔と、伝送後の前記第１と第２の光パルスの時間間隔とに基づいて、前記伝送路の分散量を求めるステップと、
    前記求めた分散量に基づいて、前記伝送路の分散量を補償するステップとを備えることを特徴とする分散補償方法。
30. 前記第１の光パルスの生成時に、第１の波長チャーピングを付与するステップと、
    前記第２の光パルスの生成時に、第２の波長チャーピングを付与するステップとをさらに備えることを特徴とする請求項２８に記載の分散測定方法。
31. 前記第１の光パルスの生成時に、第１の波長チャーピングを付与するステップと、
    前記第２の光パルスの生成時に、第２の波長チャーピングを付与するステップとをさらに備えることを特徴とする請求項２９に記載の分散補償方法。

Images