JP3937141B2 - 波長分割多重光伝送システム、及び光通信方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長分割多重光伝送システムに関する。本発明は、特に、送信端において分散補償を行う波長分割多重光伝送システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、波長分割多重（ＷＤＭ）光伝送システムによって、高ビットレートで光信号を長距離伝送するための技術の研究開発が盛んに行われている。このような技術が、下記文献（１）〜（３）に開示されている。
（１） K． Fukuchi et al．， "1-Tb/s (55x20-Gb/s) dense WDM soliton transmission over 3020km widely-dispersion-managed transmission line employing 1．55/1．58-μm hybrid repeaters"， European Conference on Optical Communication 1999， PD2-10， Sept． 1999．
（２）I． Morita et al．， "Benefit of Raman amplification in ultra-long-distance 40 Gbit/s-based WDM transmission"， Optical Fiber Communication Conference 2001， TuF5， March 2001．
（３） 稲田他“ダブルハイブリット型伝送路を用いた40Gb/s WDM-2400km伝送”，電子情報通信学会通信ソサイエティ大会，B-10-78，2001年9月．）。
【０００３】
高ビットレートでの光信号の長距離伝送を実現するためには、光ファイバーの分散スロープの低減、即ち、光ファイバーで発生する分散の波長依存性の低減が重要な課題であると考えられている。このため、文献（１）〜（３）に開示された技術では、コア拡大ピュアシリカコアファイバとスロープ補償型分散補償ファイバとが組み合わされて構成されている分散フラット伝送路が使用されている。分散フラット伝送路では、コア拡大ピュアシリカコアファイバが有する正の分散スロープが、スロープ補償型分散補償ファイバが有する負の分散スロープによって補償され、これによって分散スロープが低減されている。
【０００４】
しかし、現在のファイバ製造技術では、分散フラット伝送路を用いた場合でも伝送路の分散スロープを完全に０にすることはできない。文献（１）は、ある分散フラット伝送路の平均分散値が伝送帯域の中央付近で極大となる、上に凸の波長依存性を有することを開示している。文献（１）は、当該分散フラット伝送路には、伝送帯域のうちの分散が最大となる波長と最小となる波長とで、３０００ｋｍの光伝送を行ったときに約１５０ｐｓ／ｎｍの分散の差があると記述している。この分散の差は、ビットレートが４０Ｇｂ／ｓであるＷＤＭ光伝送システムでは、問題となる大きさである。
【０００５】
伝送路の分散スロープを補償する技術として、公開特許公報（特開昭６２−１８１３１、特開平９−４６３１８）は、送信端個別分散補償法を開示している。当該送信端個別分散補償法では、光信号を多重化する送信局において、光信号のそれぞれが、多重化される前にその波長に応じた異なる分散を与えられ、これによって伝送路の分散スロープが補償されている。分散スロープの補償には、分散補償ファイバが使用されている。
【０００６】
しかし、この送信端個別分散補償法は、多重化されるチャネルの数と同数の分散補償装置が必要であり、送信局の装置の肥大化とコストの増大とを招く。
【０００７】
更に、送信端個別分散補償法は、偏波インターリーブ多重技術を用いるＷＤＭ光伝送システムに適用するのは現実的でない。偏波インターリーブ多重技術を適用するためには、多重化される光信号は、多重化されるまでその偏波が保存されている必要がある。しかし、現在のファイバ製造技術では、偏波を保存する偏波保存型分散補償ファイバを作成するのは非常に困難である。従って、分散補償ファイバにより分散を補償する送信端個別分散補償法を、偏波インターリーブ多重技術とともに使用することは困難である。一方、公開特許公報（特開２００１−８６０６５、特開２００１−１０３００６）には、偏波を保存しながら分散を補償する装置として、ファラデーローテーターミラーを使用した分散補償装置が開示されているが、このような分散補償装置の使用は、更なる装置の肥大化とコストの増大を招く。
【０００８】
偏波インターリーブ多重技術の利用を可能にするために、光信号を多重化してＷＤＭ光信号を生成し、そのＷＤＭ光信号を分散補償ファイバに入力して通過させることにより分散スロープの補償を行う分散補償方法が、多くの光伝送システムで採用されている。この場合、分散スロープの補償に使用される分散補償ファイバは、偏波を保存する必要がない。上述の文献（１）〜（３）に開示された技術でも、この分散補償方法が採用されている。しかし、公知の分散補償ファイバは、伝送帯域内の全ての波長について、光信号の分散の補償を最適に行うことは事実上難しい。
【０００９】
伝送路の分散スロープを補償する更に他の技術として、公開特許公報（特開平１１−２８４２６３）は、波長分散補償デバイスを開示している。当該波長分散補償デバイスは、多重化された光信号をＷＤＭフィルタにより分波（Demultiplex）し、分波された光信号のそれぞれの分散をグレーティングファイバによって補償する。更に、当該波長分散補償デバイスは、分散が補償された光信号を再度合波して出力する。上述の公開特許公報（特開平１１−２８４２６３）には、当該波長分散補償デバイスが光伝送システムの伝送路の途中に挿入される旨が開示されている。
【００１０】
伝送路の分散スロープを補償する更に他の技術として、公開特許公報（特開２０００−２２１３３８）は、光導波路グレーティングを開示している。当該光導波路グレーティングは、多重化された光信号の分散の補償を一括して行う分散補償装置として使用される。当該光導波路グレーティングは、そのグレーティングピッチが、光導波路の長手方向に沿って２次関数的に変化している。これにより、当該光導波路グレーティングは、分散と分散スロープとの補償を同時的に行うことができる。上述の公開特許公報（特開２０００−２２１３３８）は、当該光導波路グレーティングが光伝送システムの何処で使用されるかは開示されていない。
【００１１】
また、分散と分散スロープとを同時に低減するための技術として、公開特許公報（特開２００１−１９７００３）は、波長に依存する波長分散特性を有し、入力光の分散スロープを補償する第１の補償手段と、一定の波長分散特性を有し、入力光の分散を補償する第２の補償手段とを備えた分散補償装置を開示している。公開特許公報（特開２００１−１９７００３）は、入力光の分散スロープを補償する第１の補償手段として分散補償ファイバ（ＤＣＦ）が使用され、分散を補償する第２の補償手段としてＶＩＰＡ（Virtually Imaged Phased Array）型補償器が使用される旨が開示されている。公開特許公報（特開２００１−１９７００３）は、このような分散補償装置が光伝送システムの任意の位置に配置され得ると開示している。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、光信号の分散の適切な補償によってＢＥＲ（Bit Error Rate：符号誤り率）、及びアイ開口劣化量のような伝送特性を良好にするとともに、そのコストを低減することが可能なＷＤＭ光伝送システムを提供することにある。
【００１３】
特に、本発明の他の目的は、偏波インターリーブ多重技術の適用が可能でありながら、光信号の分散の適切な補償によって良好な伝送特性が実現可能であり、且つ、そのコストを低減することが可能なＷＤＭ光伝送システムを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
以下に、［発明の実施の形態］で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明の実施の形態］の記載との対応関係を明らかにするために付加されている。但し、付加された番号・符号は、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１５】
本発明による波長分割多重光伝送システムは、所定の伝送帯域を有する波長分割多重光伝送システムである。当該波長分割多重光伝送システムは、前記伝送帯域内の波長を有する複数の光入力信号（４−１〜４−ｎ）を合波（Multiplex）してＷＤＭ光信号（５）を生成する光合波器（９）と、ＷＤＭ光信号（５）に分散補償を行って送信端（１ａ）に出力する送信端分散補償装置（１０，１０’）と、ＷＤＭ光信号（５）を送信端（１ａ）から受信端（２ａ）に伝送する伝送路（３）と受信端（２ａ）においてＷＤＭ光信号（５）を受信する受信器（２）とを備えている。ＷＤＭ光信号（５）を送信端（１ａ）から受信端（２ａ）に伝送する間に伝送路（３）がＷＤＭ光信号（５）に与える伝送路分散値をＤ_１としたとき、送信端分散補償装置（１０，１０’）がＷＤＭ光信号（５）に与える補償分散値Ｄ_２は、伝送帯域内にある任意の波長λについて、ｄＤ_１／ｄλ≠０のとき、
【数３】

が成り立ち、ｄＤ_１／ｄλ＝０のとき、ｄＤ_２／ｄλ＝０となるように定められている。当該波長分割多重伝送システムでは、伝送路分散値Ｄ_１が、伝送帯域内の所定の特定波長λ_１において極大となる場合、補償分散値Ｄ_２は、特定波長λ_１において極小となる。また、伝送路分散値Ｄ_１が伝送帯域内の所定の特定波長λ_１において極小となる場合、補償分散値Ｄ_２は、前記特定波長λ_１において極大となる。更に、伝送路分散値Ｄ_１が波長λに対して単調に増加する場合、補償分散値Ｄ_２は、波長λに対して単調に減少することになる。逆に、伝送路分散値Ｄ_１が波長λに対して単調に減少する場合、補償分散値Ｄ_２は、波長λに対して単調に増加することになる。このようにして送信端分散補償装置（１０，１０’）がＷＤＭ光信号（５）に与える補償分散値Ｄ_２が定められていることにより、コスト対効果が高い分散スロープの補償が実現される。
【００１６】
送信端分散補償装置（１０）は、光サーキュレータ（１１）と、光サーキュレータ（１１）に接続されているファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）（１２）とを含んで構成される場合がある。光サーキュレータ（１１）は、ＷＤＭ光信号（５）を光合波器から受けとってファイバブラッググレーティング（１２）の入出力端（１２ａ）に出力し、ファイバブラッググレーティング（１２）は、ＷＤＭ光信号（５）に分散補償を行って入出力端（１２ａ）から出力し、光サーキュレータ（１１）は、前記入出力端から出力されたＷＤＭ光信号（５）を前記伝送路（３）に出力する。ファイバブラッググレーティング（１２）の入出力端（１２ａ）からの距離ｘと、距離ｘにおけるグレーティングピッチΛとの関係は、Λを横軸、ｘを縦軸にした場合に、Λ＜Λ_１において上に凸の関数となり、Λ＝Λ_１において変極点を持ち、Λ_１＜Λにおいて下に凸の関数となるように定められていることが好ましい。このようなファイバブラッググレーティング（１２）は、特定波長λ_１において極小となる波長依存性を有する補償分散値Ｄ_２をＷＤＭ光信号（５）に与えることが可能である。
【００１７】
前記補償分散値Ｄ_２は、前記伝送路分散値Ｄ_１と前記補償分散値Ｄ_２との和が０でない値になるように積極的に定められていることが好ましい。送信端において分散の補償を行う場合、伝送路分散値Ｄ_１と補償分散値Ｄ_２との和が０でない方が、伝送路の特性の非線形性による伝送特性の劣化を抑制でき、良好な伝送特性を実現できる。
【００１８】
補償分散値Ｄ_２は、ＷＤＭ光信号（５）の前記受信端（２ａ）におけるＢＥＲ（Bit Error Rate）又はアイ開口劣化量が、伝送帯域内の所定の波長λ_０において最小になるように定められていることが好ましい。
【００１９】
この場合、補償分散値の波長λにおける値Ｄ_２（λ）は、
Ｄ_２（λ_０）＋０．４｛Ｄ_１（λ_０）−Ｄ_１（λ）｝≦Ｄ_２（λ）≦Ｄ_２（λ_０）＋０．６｛Ｄ_１（λ_０）−Ｄ_１（λ）｝，
が成立するように定められていることが好ましい。
【００２０】
本発明による光通信方法は、
（ａ）所定の伝送帯域内の波長を有する複数の光入力信号を合波（Multiplex）してＷＤＭ光信号（５）を生成するステップと、
（ｂ）ＷＤＭ光信号（５）に分散補償を行って送信端（１ａ）に出力するステップと、
（ｃ）伝送路（３）によってＷＤＭ光信号（５）を送信端（１ａ）から受信端（２ａ）に伝送するステップ
とを備えている。ＷＤＭ光信号（５）を送信端（１ａ）から受信端（２ａ）に伝送する間に前記伝送路（３）がＷＤＭ光信号（５）に与える伝送路分散値をＤ_１としたとき、分散補償によってＷＤＭ光信号（５）に与えられる補償分散値Ｄ_２は、前記伝送帯域内にある任意の波長λについて、ｄＤ_１／ｄλ≠０のとき、
【数４】

が成り立ち、ｄＤ_１／ｄλ＝０のとき、ｄＤ_２／ｄλ＝０となるように定められている。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら、本発明による光伝送システムの実施の一形態を説明する。
【００２２】
本発明による光伝送システムの実施の一形態では、図１に示されているように、光送信器１が光受信器２とともに設けられている。光送信器１と光受信器２とは、伝送路３によって接続されている。伝送路３は送信端１ａにおいて光送信器１に接続され、受信端２ａにおいて光受信器２に接続されている。光送信器１は、波長が異なる光入力信号４−１〜４−ｎを合波（multiplex）してＷＤＭ光信号５を生成し、伝送路３に出力する。伝送路３は、ＷＤＭ光信号５を送信端１ａから受信端２ａに伝送する。光受信器２は、受信端２ａにおいてＷＤＭ光信号５を受信し、ＷＤＭ光信号５を光出力信号６−１〜６−ｎに分波（demultiplex）する。
【００２３】
伝送路３は、ＤＭＦ（Dispersion Managed Fiber）７を含む。ＤＭＦ７は、交互に直列に接続されたＰＳＣＦ（Pure Silica Core Fiber）とＤＣＦ（Dispersion Compensation Fiber）で構成されている。ＰＳＣＦの分散値は、２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、ＤＣＦの分散値は、−６０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍである。ＤＭＦ７には、中継器８が挿入されている。光送信器１と中継器８との間、隣接する２つの中継器８の間、及び中継器８と光受信器２との間は、それぞれ、４組のＰＳＣＦ及びＤＣＦによって接続されている。中継器８の出力パワーは０ｄＢｍであり、ＤＭＦ７の総伝送距離は、３０００ｋｍである。
【００２４】
このような構成を有する伝送路３の平均分散値Ｄ_１、即ち、ＷＤＭ光信号５が伝送路３を介して送信端１ａから受信端２ａに伝送されたときにＷＤＭ光信号５に発生する分散の値（以下、「伝送路３の平均分散値」ということがある。）は、図２に示されているように、上に凸の波長依存性を示し、波長λ_１（＝１５４６ｎｍ）において極大値１５０ｐｓ／ｎｍをとる。
【００２５】
光送信器１は、ＷＤＭ光信号５を生成するとともに、伝送路３の伝送の間にＷＤＭ光信号５に発生する分散が補償されるようにＷＤＭ光信号５に分散を与える。より詳細には、図１に示されているように、光送信器１は、光合波器９と送信端分散補償装置１０とを含む。光合波器９は、光入力信号４−１〜４−ｎを合波してＷＤＭ光信号５を生成する。送信端分散補償装置１０は、生成されたＷＤＭ光信号５に分散を与えて、伝送路３で発生する分散の補償を行う。送信端分散補償装置１０は、ＷＤＭ光信号５に含まれる波長成分について一括して分散の補償を行うため、当該光伝送システムは偏波インターリーブ技術を適用することが可能である。偏波インターリーブ技術の適用は伝送特性の向上の点で好ましい。即ち、光信号４−１〜４−ｎのそれぞれの偏波方向は、波長が最近接である光信号の偏波方向と９０°異なることが好ましい。
【００２６】
ＷＤＭ光信号５に分散を与える送信端分散補償装置１０は、光サーキュレータ１１とＦＢＧ（Fiber Bragg Grating）１２とを含む。光サーキュレータ１１は、光合波器９が出力したＷＤＭ光信号５をＦＢＧ１２に出力する。ＦＢＧ１２は、ＷＤＭ光信号５に分散を与えながらＷＤＭ光信号５を光サーキュレータ１１に反射する。分散が与えられたＷＤＭ光信号５は、光サーキュレータ１１を介して送信端１ａに出力される。
【００２７】
図２に示されているように、ＦＢＧ１２の分散特性は、当該光伝送システムの伝送帯域の任意の波長において、ＦＢＧ１２がＷＤＭ光信号５に与える分散Ｄ_２の分散スロープの符号が、ＷＤＭ光信号５が送信端１ａから受信端２ａに伝送されたときに伝送路３がＷＤＭ光信号５に発生させる分散Ｄ_１の分散スロープの符号と逆になるように定められている。但し、伝送路３がＷＤＭ光信号５に発生させる分散Ｄ_１の分散スロープが０になる波長においては、ＦＢＧ１２がＷＤＭ光信号５に発生させる分散Ｄ_２の分散スロープも実質的に０になるようにＦＢＧ１２の分散特性は定められている。
【００２８】
即ち、当該光伝送システムの伝送帯域内にある任意の波長λについて、ＦＢＧ１２の分散特性は、
【数５】

のとき、
【数６】

が成り立ち、
【数７】

のとき、
【数８】

となるように定められている。ここで、Ｄ_１（λ）は、波長λの光信号が送信端１ａから受信端２ａに伝送されたときに伝送路３で発生する分散であり、Ｄ_２（λ）は、 波長λの光信号に対してＦＢＧ１２が与える分散である。このようにしてＦＢＧ１２の分散特性を定めると、伝送路３がＷＤＭ光信号５に発生させる分散Ｄ_１が特定波長λ_１で極大値をとる場合には、ＦＢＧ１２がＷＤＭ光信号５に発生させる分散Ｄ_２が極小値をとる波長が波長λ_１と実質的に同一になるように調整されることになる。
【００２９】
ＦＢＧ１２の分散特性が上述の条件に従って定められていることにより、伝送路３の分散スロープの補償の、コスト対効果を向上することができる。
【００３０】
ＷＤＭ光信号５に与える分散Ｄ_２が波長λ_１で極小値をとる分散特性を有するＦＢＧ１２は、図３（ｂ）に示されているように、ＷＤＭ光信号５がＦＢＧ１２に入出力される入出力端１２ａからの距離ｘと、距離ｘにおけるグレーティングピッチΛが、Λを横軸、ｘを縦軸にした場合に、Λ＜Λ_１において上に凸の関数となり、Λ＝Λ_１において変極点を持ち、Λ_１＜Λにおいて下に凸の関数となるようなＦＢＧによって実現可能である。ここで、グレーティングピッチΛ_１を、この地点で波長λ_１の光を反射するような値に調整することにより、ＦＢＧ１２の分散が極小値をとる波長を、伝送路３がＷＤＭ光信号５に発生させる分散Ｄ_１が極大値をとる波長λ_１に実質的に一致させることができる。
【００３１】
上記のようにＦＢＧ１２のグレーティングピッチを調整することにより、ＦＢＧ１２が波長λ_１で極小値を持つ分散特性を有するメカニズムを説明する。上記距離ｘは、遅延時間τに対して線形であり、また、上記グレーティングピッチΛは、その地点で反射する波長λに対して線形であるため、上記ＦＢＧ１２の遅延時間の波長特性は、図３（ｂ）中央図に示すように、λ＜λ_１において上に凸の関数となり、λ＝λ_１において変極点を持ち、λ_１＜λにおいて下に凸の関数となる。更に、分散Ｄは、遅延時間τを波長λで微分したものであるから、上記ＦＢＧ１２の分散Ｄの波長特性は、図３（ｂ）右図に示すように、λ＜λ_１において単調に減少し、λ＝λ_１において極小となり、λ_１＜λにおいて単調に増加する。
【００３２】
ＦＢＧ１２がＷＤＭ光信号５に発生させる分散Ｄ_２（λ）は、当該光伝送システムの伝送帯域内の特定波長λ_０において、伝送路３の伝送特性が最適化された状態になるように調整されていることが好ましい。ここで「伝送路３の伝送特性が最適化されている」状態とは、「受信端２ａにおけるＢＥＲ（Bit Error Rate：符号誤り率）が最小値をとる」状態を意味する。「受信端２ａにおけるＢＥＲが最小値をとる」状態は、「伝送路３のアイ開口劣化量が最小である」状態と実質的に等価であるから、「伝送路３の伝送特性が最適化されている」状態とは、「伝送路３のアイ開口劣化量が最小である」状態と言い換えることもできる。
【００３３】
ＢＥＲによる評価は、実測による光伝送システムの評価に適しており、アイ開口劣化量による評価はシミュレーションによる光伝送システムの評価に適している。ＦＢＧ１２の分散特性を現物合わせによって調整する場合には、受信端２ａにおけるＢＥＲが伝送帯域内の特定波長λ_０において最小になるように、ＦＢＧ１２を選択することが好ましい。また、ＦＢＧ１２の分散特性をシミュレーションによって調整する場合には、伝送路３のアイ開口劣化量が特定波長λ_０において最小になるように、ＦＢＧ１２の分散特性を定めることが好ましい
【００３４】
このとき、ＦＢＧ１２がＷＤＭ光信号５の波長λの成分に発生させる分散Ｄ_２（λ）は、ＷＤＭ光信号５の波長λ_０である成分に対してＦＢＧ１２が与える分散Ｄ_２（λ_０）に、波長λ_０における伝送路３の平均分散値から波長λにおける伝送路３の平均分散値を減じた差の４０％〜６０％である補正項を加えたものであることが好ましい。ここで、λ_０は、ＢＥＲ又はアイ開口劣化量が最小になる波長である。即ち、ＦＢＧ１２がＷＤＭ光信号５の波長λの成分に発生させる分散Ｄ_２（λ）は、下記式（３）を満足するように定められていることが好ましい。
Ｄ_２（λ_０）＋０．４｛Ｄ_１（λ_０）−Ｄ_１（λ）｝≦Ｄ_２（λ）≦Ｄ_２（λ_０）＋０．６｛Ｄ_１（λ_０）−Ｄ_１（λ）｝． …（３）
【００３５】
本実施の形態において、ＦＢＧ１２がＷＤＭ光信号５に与える分散Ｄ_２（λ）は、伝送路３でＷＤＭ光信号５に発生する分散Ｄ_１（λ）と分散Ｄ_２（λ）との和が積極的に０になるように定められているのではないことに留意されるべきである。公開特許公報（特開２００１−１９７００３）に開示されているように、伝送帯域の全ての波長について、分散Ｄ_１（λ）と分散Ｄ_２（λ）との和が０になる分散補償装置を実現することは、理論上は可能である。しかし、伝送帯域の全ての波長について、分散Ｄ_１（λ）と分散Ｄ_２（λ）との和が０になる分散補償装置は、現在のファイバ製造の技術水準やコストの面からは実用的でない。
【００３６】
更に、光送信器１において分散補償を行う場合には、ＤＭＦ７の特性の非線型性に起因して、伝送路３でＷＤＭ光信号５に発生する分散と、送信端分散補償装置１０がＷＤＭ光信号５に与える分散との和が０になってもＢＥＲ及びアイ開口劣化量は最小にならない。図５は、伝送路３のアイ開口劣化量が最小になるようなＦＢＧ１２の分散（以下、「最適送信端分散補償量」という。）の伝送路３の平均分散値依存性を示している。図５には、伝送路３の伝送距離が２０００ｋｍ、３０００ｋｍ、及び４０００ｋｍのそれぞれの場合について、最適送信端分散補償量が示されている。最適送信端分散補償量の算出は、シミュレーションによって行われている。伝送距離に関わらず最適送信端分散補償量は、実質的に伝送路３の平均分散値の線形関数であり、その傾きは概ね−０．４８である。更に、最適送信端分散補償量の切片は０ではなく、伝送路３の平均分散値が０であっても、最適送信端分散補償量は０でない。これは、伝送路３でＷＤＭ光信号５に発生する分散Ｄ_１（λ）とＦＢＧ１２がＷＤＭ光信号５に与える分散Ｄ_２（λ）との和に０になることは、ＢＥＲ及びアイ開口劣化量の向上の点でも好適ではないことを示している。例えば、伝送路３の伝送距離が３０００ｋｍであり、且つ、伝送路３がＷＤＭ光信号５に与える分散が１５０ｐｓ／ｎｍであるとき、最適送信端分散補償量は、−２４６ｐｓ／ｎｍである。
【００３７】
そこで、本実施の形態では、分散スロープの補償のコスト対効果を高めるために、ＦＢＧ１２の分散Ｄ_２（λ）は、上述の式（１）又は式（２）が成立するように定められている。
【００３８】
このとき、ＦＢＧ１２の分散Ｄ_２（λ）が、当該光伝送システムの伝送帯域内の特定波長λ_０において、伝送路３の伝送特性が最適化された状態になるように調整され、更に、上述の式（３）を満足するように定められることは、コスト対効果を高くしながら伝送路３の伝送特性の向上が実現される点で好ましい。
【００３９】
「ＦＢＧ１２がＷＤＭ光信号５に与える分散Ｄ_２（λ）は、伝送路３でＷＤＭ光信号５に発生する分散Ｄ_１（λ）と分散Ｄ_２（λ）との和が積極的に０になるように定められているのではない」という記載は、光受信器２で分散の補償が行われないことを意味しているのではない。光受信器２で分散補償が行われ、ＷＤＭ光信号５にトータルで与えられる分散が０になることは、伝送特性の向上の上で好ましい。
【００４０】
図４は、本実施の形態のＦＢＧ１２の分散特性の設定の具体例を示している。伝送路３においてＷＤＭ光信号５に発生する分散Ｄ_１（λ）は、波長λ_１（＝１５４６ｎｍ）において極大値１５０ｐｓ／ｎｍをとる。分散Ｄ_１（λ）に対応して、ＦＢＧ１２の分散特性は、波長λ_１（＝１５４６ｎｍ）において極小値をとるように定められている。
【００４１】
更に、ＦＢＧ１２の分散特性は、波長λ_０（＝１５４６ｎｍ）において、受信端２ａにおけるＷＤＭ光信号５のアイ開口劣化量が最小になるように定められている。波長λ_０（＝１５４６ｎｍ）において伝送路３がＷＤＭ光信号５に発生させる分散Ｄ_１（λ_０）は、１５０ｐｓ／ｎｍである。図５を参照すると、伝送距離が３０００ｋｍであり、且つ、伝送路３がＷＤＭ光信号５に発生させる分散Ｄ_１が１５０ｐｓ／ｎｍであるとき、受信端２ａにおけるＷＤＭ光信号５のアイ開口劣化量が最小になるようなＦＢＧ１２の分散補償量は、−２４６ｐｓ／ｎｍである。そこで、ＦＢＧ１２の分散特性は、波長λ_０（＝１５４６ｎｍ）において、−２４６ｐｓ／ｎｍになるように定められている。即ち、
Ｄ_２（λ_０）＝−２４６（ｐｓ／ｎｍ）
である。
【００４２】
図４に示されている例では、ＦＢＧ１２の分散特性は、伝送路３のアイ開口劣化量が最小になる波長λ_０と、ＦＢＧ１２の分散が極小値をとる波長λ_１とが一致し、いずれも１５４６ｎｍであるように定められているが、波長λ_０と波長λ_１とは一致している必要はない。
【００４３】
更に、ＦＢＧ１２の分散Ｄ_２（λ）は、波長λ_０（＝１５４６ｎｍ）におけるＦＢＧ１２の分散Ｄ_２（λ_０）を用いて、
Ｄ_２（λ）＝Ｄ_２（λ_０）＋０．５｛Ｄ_１（λ_０）−Ｄ_１（λ）｝ …（４）
となるように定められている。
【００４４】
例えば、波長λ_ｔ（＝１５７６ｎｍ）におけるＦＢＧ１２の分散Ｄ_２（λ_ｔ）について考える。
Ｄ_２（λ_０）＝−２４６（ｐｓ／ｎｍ），
Ｄ_１（λ_０）＝１５０（ｐｓ／ｎｍ），
Ｄ_１（λ_ｔ）＝０（ｐｓ／ｎｍ），
であり、かつ、分散Ｄ_２（λ_ｔ）は、

と定められている。このように定められているＤ_２（λ_ｔ）は、明らかに上述の式（３）を満足する。
【００４５】
図６は、ＦＢＧ１２の分散Ｄ_２（λ）が式（４）に従って定められているときの、受信端２ａにおけるＷＤＭ光信号５のアイ開口劣化量を示している。但し、図６には、当該光伝送システムの伝送帯域内にある波長におけるアイ開口劣化量のみが示されている。図６の実線に示されているように、ＦＢＧ１２の分散Ｄ_２（λ）が式（４）に従って定められていることにより、受信端２ａにおけるＷＤＭ光信号５のアイ開口劣化量は、伝送帯域全体にわたって低く抑えることが可能である。
【００４６】
図６の破線は、波長λ_０（＝１５４６ｎｍ）における分散補償量をアイ開口劣化量が最小となる−２４６ｐｓ／ｎｍとする条件の下、上述の文献（１）、（２）、（３）に記載された技術によって実現され得るアイ開口劣化量を示している。図６の破線は、公知の技術では、波長λ_０（＝１５４６ｎｍ）から離れた波長では、アイ開口劣化量が急激に増加し、最適な分散の補償が行われていないことを示している。
【００４７】
以上に説明されているように、本実施の形態の光伝送システムは、偏波インターリーブ多重技術の適用が可能でありながら、分散の適切な補償によって良好な伝送特性が得られ、且つ、そのコストを低減することが可能である。
【００４８】
本実施の形態では、伝送路３として、上に凸の波長依存性を有する分散特性を有する伝送路が使用されているが、これ以外の波長依存性を有する分散特性を有する伝送路が伝送路３として使用され得る。伝送路３の分散が、上に凸の波長依存性でない波長依存性を有する場合でも、ＦＢＧ１２の分散特性は、当該光伝送システムの伝送帯域の任意の波長において、ＦＢＧ１２がＷＤＭ光信号５に与える分散Ｄ_２の分散スロープの符号が、ＷＤＭ光信号５が送信端１ａから受信端２ａに伝送されたときに伝送路３がＷＤＭ光信号５に発生させる分散Ｄ_１の分散スロープの符号と逆になるように定められる。但し、伝送路３がＷＤＭ光信号５に発生させる分散Ｄ_１の分散スロープが０になる波長においては、ＦＢＧ１２がＷＤＭ光信号５に発生させる分散Ｄ_２の分散スロープも実質的に０になるようにＦＢＧ１２の分散特性は定められる。
【００４９】
例えば、図７に示されているように、伝送路３の分散が、波長に対して単調に増加する波長依存性を有する場合、即ち、当該光伝送システムの伝送帯域の任意の波長において伝送路３の分散スロープが正である場合には、ＦＢＧ１２の分散特性は、ＦＢＧ１２の分散スロープが負になるように、即ち、ＦＢＧ１２の分散が波長に対して単調に減少する波長依存性を有するように設定される。
【００５０】
また、図８に示されているように、伝送路３の分散が、波長に対して単調に減少する波長依存性を有する場合、即ち、当該光伝送システムの伝送帯域の任意の波長において伝送路３の分散スロープが負である場合には、ＦＢＧ１２の分散特性は、ＦＢＧ１２の分散スロープが正になるように、即ち、ＦＢＧ１２の分散が波長に対して単調に増加する波長依存性を有するように設定される。
【００５１】
更に、図９に示されているように、伝送路３の分散が、特定波長λ_１で極小値を有する下に凸の波長依存性を有する場合には、ＦＢＧ１２の分散は、特定波長λ_１で極大値を有する上に凸の波長依存性を有するように設定される。この場合でも、伝送路３がＷＤＭ光信号５に発生させる分散Ｄ_１の分散スロープが０になる波長においては、ＦＢＧ１２がＷＤＭ光信号５に発生させる分散Ｄ_２の分散スロープも実質的に０になり、且つ、当該光伝送システムの伝送帯域の任意の波長において、ＦＢＧ１２がＷＤＭ光信号５に与える分散Ｄ_２の分散スロープの符号が、ＷＤＭ光信号５が送信端１ａから受信端２ａに伝送されたときに伝送路３がＷＤＭ光信号５に発生させる分散Ｄ_１の分散スロープの符号と逆になるように定められている。
【００５２】
伝送路３の分散がこれらのいずれの波長依存性を有する場合でも、ＦＢＧ１２がＷＤＭ光信号５に発生させる分散Ｄ_２（λ）は、当該光伝送システムの伝送帯域内の特定波長λ_０において、伝送路３の伝送特性が最適化された状態になるように調整されていることが好ましい。上述のように、「伝送路３の伝送特性が最適化されている」状態とは、「受信端２ａにおけるＢＥＲ（Bit Error Rate：符号誤り率）が最小値をとる」状態を意味する。「受信端２ａにおけるＢＥＲが最小値をとる」状態は、「伝送路３のアイ開口劣化量が最小である」状態と実質的に等価であるから、「伝送路３の伝送特性が最適化されている」状態とは、「伝送路３のアイ開口劣化量が最小である」状態と言い換えることもできる。この場合、ＦＢＧ１２がＷＤＭ光信号５の波長λの成分に発生させる分散Ｄ_２（λ）は、更に、上述の式（３）を満足するように定められていることが好ましい。
【００５３】
また、本実施の形態において、光サーキュレータ１１とＦＢＧ１２とを含んで構成されている送信端分散補償装置１０の代わりに、他の構成を有する分散補償装置が使用され得る。例えば、図１０に示されているように、ＦＢＧ１２の分散特性と同一の分散特性を有する分散補償ファイバ１０’が、送信端分散補償装置１０の代わりに使用され得る。
【００５４】
【発明の効果】
本発明により、光信号の分散の適切な補償によってＢＥＲ（Bit Error Rate：符号誤り率）、及びアイ開口劣化量のような伝送特性を良好にするとともに、そのコストを低減することが可能なＷＤＭ光伝送システムが提供される。
【００５５】
特に、本発明の他の目的は、偏波インターリーブ多重技術の適用が可能でありながら、光信号の分散の適切な補償によって良好な伝送特性が実現可能であり、且つ、そのコストを低減することが可能なＷＤＭ光伝送システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による光伝送システムの実施の一形態を示す。
【図２】図２は、伝送路３及び送信端分散補償装置１０の分散特性を示す。
【図３】図３は、ＦＢＧ１２の構成を説明するための図である。
【図４】図４は、送信端分散補償装置１０に含まれるＦＢＧ１２の分散特性を設定の具体例を示している。
【図５】図５は、ＦＢＧ１２の最適送信端分散補償量の伝送路３の平均分散値依存性を示している。
【図６】図６は、受信端２ａにおけるＷＤＭ光信号５のアイ開口劣化量を示す。
【図７】図７は、伝送路３及び送信端分散補償装置１０の分散特性の他の例を示す。
【図８】図８は、伝送路３及び送信端分散補償装置１０の分散特性の更に他の例を示す。
【図９】図９は、伝送路３及び送信端分散補償装置１０の分散特性の更に他のを示す。
【図１０】図１０は、本発明による光伝送システムの実施の一形態の変形例を示す。
【符号の説明】
１：光送信器
２：光受信器
３：光伝送路
４_１〜４_ｎ：光入力信号
５：ＷＤＭ光信号
６_１〜６_ｎ：光出力信号
７：ＤＭＦ
８：中継器
９：光合波器
１０：送信端分散補償装置
１０’：分散補償ファイバ
１１：光サーキュレータ
１２：ＦＢＧ

Claims (10)

1. 所定の伝送帯域を有する波長分割多重光伝送システムであって、
   前記伝送帯域内の波長を有する複数の光入力信号を合波（Multiplex）してＷＤＭ光信号を生成する光合波器と、
   前記ＷＤＭ光信号に分散補償を行って送信端に出力する送信端分散補償装置と、
   前記ＷＤＭ光信号を前記送信端から受信端に伝送する伝送路と、
   前記受信端において前記ＷＤＭ光信号を受信する受信器
   とを備え、
   前記ＷＤＭ光信号を前記送信端から受信端に伝送する間に前記伝送路が前記ＷＤＭ光信号に与える伝送路分散値をＤ_１としたとき、前記送信端分散補償装置が前記ＷＤＭ光信号に与える補償分散値Ｄ_２は、前記伝送帯域内にある任意の波長λについて、ｄＤ_１／ｄλ≠０のとき、
   

   

   が成り立ち、ｄＤ_１／ｄλ＝０のとき、ｄＤ_２／ｄλ＝０となるように定められ、
   前記補償分散値は、前記ＷＤＭ光信号の前記受信端におけるＢＥＲ（ Bit Error Rate ）が、前記伝送帯域内の所定の波長λ _０ において最小になるように定められた
   波長分割多重光伝送システム。
2. 所定の伝送帯域を有する波長分割多重光伝送システムであって、
   前記伝送帯域内の波長を有する複数の光入力信号を合波（ Multiplex ）してＷＤＭ光信号を生成する光合波器と、
   前記ＷＤＭ光信号に分散補償を行って送信端に出力する送信端分散補償装置と、
   前記ＷＤＭ光信号を前記送信端から受信端に伝送する伝送路と、
   前記受信端において前記ＷＤＭ光信号を受信する受信器
   とを備え、
   前記ＷＤＭ光信号を前記送信端から受信端に伝送する間に前記伝送路が前記ＷＤＭ光信号に与える伝送路分散値をＤ _１ としたとき、前記送信端分散補償装置が前記ＷＤＭ光信号に与える補償分散値Ｄ _２ は、前記伝送帯域内にある任意の波長λについて、ｄＤ _１ ／ｄλ≠０のとき、
   

   

   が成り立ち、ｄＤ _１ ／ｄλ＝０のとき、ｄＤ _２ ／ｄλ＝０となるように定められ、
   前記補償分散値は、前記ＷＤＭ光信号の前記受信端におけるアイ開口劣化量が、前記伝送帯域内の所定の波長λ _０ において最小になるように定められた
   波長分割多重光伝送システム。
3. 請求項１又は２に記載の波長分割多重光伝送システムであって、
   前記ＷＤＭ光信号を前記送信端から受信端に伝送する間に前記伝送路が前記ＷＤＭ光信号に与える伝送路分散値Ｄ_１は、前記伝送帯域内の所定の特定波長λ_１において極大となり、
   前記送信端分散補償装置が前記ＷＤＭ光信号に与える補償分散値Ｄ_２は、前記特定波長λ_１において極小となる
   波長分割多重伝送システム。
4. 請求項３に記載の波長分割多重伝送システムにおいて、
   前記送信端分散補償装置は、
   光サーキュレータと、
   前記光サーキュレータに接続されているファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）とを含み、
   前記光サーキュレータは、前記ＷＤＭ光信号を前記光合波器から受けとって前記ファイバブラッググレーティングの入出力端に出力し、
   前記ファイバブラッググレーティングは、前記ＷＤＭ光信号に前記分散補償を行って前記入出力端から出力し、
   前記光サーキュレータは、前記入出力端から出力された前記ＷＤＭ光信号を前記伝送路に出力し、
   前記ファイバブラッググレーティングの前記入出力端からの距離ｘと、前記距離ｘにおけるグレーティングピッチΛとの関係は、
   前記Λを横軸、前記ｘを縦軸にした場合に、Λ＜Λ_１において上に凸の関数となり、
   Λ＝Λ_１において変極点を持ち、
   Λ_１＜Λにおいて下に凸の関数となるように定められた
   波長分割多重伝送システム。
5. 請求項１又は請求項２に記載の波長分割多重光伝送システムであって、
   前記ＷＤＭ光信号を前記送信端から受信端に伝送する間に前記伝送路が前記ＷＤＭ光信号に与える伝送路分散値Ｄ_１は、前記伝送帯域内の所定の特定波長λ_１において極小となり、
   前記送信端分散補償装置が前記ＷＤＭ光信号に与える補償分散値Ｄ_２は、前記特定波長λ_１において極大となる
   波長分割多重伝送システム。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一に記載の波長分割多重伝送システムにおいて、
   前記補償分散値Ｄ_２は、前記伝送路分散値Ｄ_１と前記補償分散値Ｄ_２との和が０でない値になるように積極的に定められた
   波長分割多重伝送システム。
7. 請求項１又は請求項２に記載の波長分割多重伝送システムにおいて、
   前記補償分散値の波長λにおける値Ｄ_２（λ）は、
   Ｄ_２（λ_０）＋０．４｛Ｄ_１（λ_０）−Ｄ_１（λ）｝≦Ｄ_２（λ）≦Ｄ_２（λ_０）＋０．６｛Ｄ_１（λ_０）−Ｄ_１（λ）｝，
   が成立するように定められた
   波長分割多重伝送システム。
8. （ａ）所定の伝送帯域内の波長を有する複数の光入力信号を合波（Multiplex）してＷＤＭ光信号を生成するステップと、
   （ｂ）前記ＷＤＭ光信号に分散補償を行って送信端に出力するステップと、
   （ｃ）伝送路によって前記ＷＤＭ光信号を前記送信端から受信端に伝送するステップ
   とを備え、
   前記ＷＤＭ光信号を前記送信端から受信端に伝送する間に前記伝送路が前記ＷＤＭ光信号に与える伝送路分散値をＤ_１としたとき、前記分散補償によって前記ＷＤＭ光信号に与えられる補償分散値Ｄ_２は、前記伝送帯域内にある任意の波長λについて、ｄＤ_１／ｄλ≠０のとき、
   

   

   が成り立ち、ｄＤ_１／ｄλ＝０のとき、ｄＤ_２／ｄλ＝０となるように定められ、
   前記補償分散値は、前記ＷＤＭ光信号の前記受信端におけるＢＥＲ（ Bit Error Rate ）が、前記伝送帯域内の所定の波長λ _０ において最小になるように定められた
   光通信方法。
9. （ａ）所定の伝送帯域内の波長を有する複数の光入力信号を合波（ Multiplex ）してＷＤＭ光信号を生成するステップと、
   （ｂ）前記ＷＤＭ光信号に分散補償を行って送信端に出力するステップと、
   （ｃ）伝送路によって前記ＷＤＭ光信号を前記送信端から受信端に伝送するステップ
   とを備え、
   前記ＷＤＭ光信号を前記送信端から受信端に伝送する間に前記伝送路が前記ＷＤＭ光信号に与える伝送路分散値をＤ _１ としたとき、前記分散補償によって前記ＷＤＭ光信号に与えられる補償分散値Ｄ _２ は、前記伝送帯域内にある任意の波長λについて、ｄＤ _１ ／ｄλ≠０のとき、
   

   

   が成り立ち、ｄＤ _１ ／ｄλ＝０のとき、ｄＤ _２ ／ｄλ＝０となるように定められ、
   前記補償分散値は、前記ＷＤＭ光信号の前記受信端におけるアイ開口劣化量が、前記伝送帯域内の所定の波長λ _０ において最小になるように定められた
   光通信方法。
10. 請求項８又は請求項９に記載の光通信方法において、
    前記補償分散値の波長λにおける値Ｄ _２ （λ）は、
    Ｄ _２ （λ _０ ）＋０．４｛Ｄ _１ （λ _０ ）−Ｄ _１ （λ）｝≦Ｄ _２ （λ）≦Ｄ _２ （λ _０ ）＋０．６｛Ｄ _１ （λ _０ ）−Ｄ _１ （λ）｝，
    が成立するように定められた
    光通信方法。

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