JP4082992B2 - 光分散モニタ装置および方法、並びに、それを用いた光伝送システム - Google Patents
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- H04B10/2507—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion
- H04B10/2513—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to chromatic dispersion
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、伝送光の波形に基づいて分散をモニタする光分散モニタ技術に関し、特に、簡略な構成により分散を精度良くモニタできるようにした光分散モニタ装置および方法、並びに、それを用いた光伝送システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信においては、例えば図１７の上段に示すように、光送信装置１００より伝送路１０１に送出された光信号が、光増幅器または信号再生機を用いた光中継装置１０２を介して光ファイバ中を数十ｋｍ〜数千ｋｍ伝送されて光受信装置１０３で受信される。この際、光ファイバの分散特性や光信号の強度に応じて発生する光ファイバ中での非線形光学現象、光送信装置１００内にて付加されたパルスの光瞬時周波数変化などが要因となって、伝送される光信号に波形歪みが発生してしまう。
【０００３】
具体的に、例えば単一の光パルスが長距離に亘る光ファイバ中を伝送された場合、図１８に示すように、その光パルスの波長や光ファイバの特性に応じて、パルス幅が狭まりピークパワーが高くなる「パルス圧縮」や、逆にパルス幅が広がりピークパワーが低くなる「パルス広がり」が起こる。このような光パルスの波形歪みは、データ伝送において隣接ビットとの信号干渉を引き起こす要因となるめ、非常に大きな問題となる。
【０００４】
上記のような問題に対処するため、従来の光伝送システムにおいては、例えば図１７の下段に示すように、伝送路中に適切な間隔で分散補償器１０４を挿入して累積分散の補償を行い、システム全体の分散特性が最適な状態となるようにする構成が知られている。また、現実に運用される光伝送システムでは、光ファイバの分散特性が時間的に変動するため、その時間的な変動分を動的に補償する可変分散補償器が単体で、もしくは、大きな量の分散補償を行う固定の分散補償器との組み合わせにより使用される場合がある。図１７の下段は、可変分散補償器１０４Ａと固定分散補償器１０４Ｂを直列に接続して分散補償器１０４を構成した一例である。上記のように可変分散補償器１０４Ａを動作させて動的な分散補償を行うためには、システムが動作している状態のままで、補償量が最適であるか否かの判定を行う光分散モニタ装置１０５が必要となる。
【０００５】
従来の光分散モニタ装置としては、例えば、受信した光信号のスペクトル形状や特定周波数のスペクトル強度に注目して累積分散を検出する構成がある。また、所要のモニタ箇所における再生信号の誤り率を測定して累積分散を検出する構成なども知られている。
【０００６】
さらに、例えば下記の特許文献１等においては、受信した光パルス信号を電気的なパルス信号に変換し、そのＡＣ成分を整流および平滑化した電圧レベルに応じて、波形歪みの発生状態がパルス圧縮であるかパルス広がりであるかを検出する技術が提案されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−３２０３２９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような従来の光分散モニタ装置については次のような問題点がある。すなわち、受信した光信号のスペクトルに注目する方式では、特定周波数のスペクトル強度が微弱であると共に、そのスペクトル強度が光フィルタや受光素子、モニタ回路等の周波数特性の影響を受け易いため、非常に高性能なデバイスが必要になる。このため、光分散モニタ装置を簡易に実現することが難しいという問題点がある。
【０００９】
また、誤り率の測定を行う方式では、測定された誤り率を基に累積分散の存在を検出してその絶対量を検出することができても、累積分散の符号情報までは抽出できないという欠点がある。加えて、誤り率の測定に信号再生機が必要となるため、光分散モニタ装置を設置できる箇所が制限されてしまうという問題点がある。
【００１０】
さらに、特許文献１等で提案された技術については、受信した光信号のマーク成分に関する時間的な平均パワーに応じて波形歪みの発生状態を検出する構成であるので、波形歪みがパルス圧縮であるかパルス広がりであるかを検出することはできるものの、符号情報を含めた累積分散を高い精度で検出することが難しいという課題がある。
【００１１】
本発明は上記の点に着目してなされたもので、簡易な構成によって精度良く分散をモニタできる光分散モニタ装置および方法、並びに、それを用いた光伝送システムを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の光分散モニタ装置は、入力される光信号の波形に基づいて分散をモニタする光分散モニタ装置であって、前記入力される光信号を電気信号に変換する受光部、および、該受光部で変換された電気信号のアイパターンについて、分散に応じて発生する波形歪みが特徴的に現れる部分に対応した物理量としてクロスポイントの電圧レベルを検出する信号変化位置検出部を有する特徴量検出部と、参照信号により示される基準値と前記特徴量検出部の信号変化位置検出部で検出されるクロスポイントの電圧レベルとの比較を行い、該比較結果に対応した信号を前記光信号に発生した分散に関する情報を示す信号として出力する分散情報抽出部と、を備えて構成されるものである。
【００１３】
かかる光分散モニタ装置では、入力される光信号が特徴量検出部の受光部に与えられて電気信号に変換され、その電気信号のアイパターンについて、分散に応じて発生する波形歪みが特徴的に現れる部分に対応した物理量としてクロスポイントの電圧レベルが信号変化位置検出部で検出され、その検出結果が分散情報抽出部に伝えられる。分散情報抽出部では、参照信号により示される基準値と、特徴量検出部の信号変化位置検出部で検出されたクロスポイントの電圧レベルとの高低が比較され、その比較結果に対応した信号が分散情報を示す信号として出力される。これにより、従来のモニタ方式に比べて、簡略な構成により符号情報を含んだ分散を高い精度でモニタすることができるようになる。
【００１６】
また、本発明の光分散モニタ方法は、入力される光信号の波形に基づいて分散をモニタする方法であって、前記入力される光信号を電気信号に変換し、該変換された電気信号のアイパターンについて、分散に応じて発生する波形歪みが特徴的に現れる部分に対応した物理量として、クロスポイントの電圧レベルを検出し、参照信号により示される基準値と前記検出したクロスポイントの電圧レベルとの高低に関する比較を行い、該比較結果に対応した信号を前記光信号に発生した分散に関する情報を示す信号として出力することを特徴とする。
【００１７】
さらに、本発明の光伝送システムは、光信号が伝搬する伝送路上に可変分散補償器を備え、該可変分散補償器の補償量を制御して分散の動的な補償を行うシステムであって、前述した本発明の光分散モニタ装置を用いて、前記伝送路を伝搬する光信号に発生した分散をモニタし、該モニタ結果に従って前記可変分散補償器の補償量を制御する構成としたものである。このように、本発明の光分散モニタ装置を用いて可変分散補償器の制御を行うようにすれば、光伝送システム上で発生する分散の動的な補償を容易かつ確実に行うことができるようになる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、全図を通して、同一の符号は同一または相当部分を示すものとする。
【００１９】
図１は、本発明の第１実施形態による光分散モニタ装置の構成を示すブロック図である。また、図２は、図１の光分散モニタ装置を用いて動的な分散補償を行うようにした光伝送システムの要部構成の一例を示すブロック図である。
【００２０】
各図において、本実施形態の光分散モニタ装置１は、例えば、入力される光信号を電気信号に変換して出力する受光部１０と、その受光部１０からの出力信号を基に、入力光波形の立ち上がり部分および立ち下がり部分の少なくとも一方に対応した電圧レベルを検出する信号変化位置検出部２０と、その信号変化位置検出部２０での検出結果に基づいて、入力光に発生した累積分散に関する情報を抽出する累積分散情報抽出部３０とを備える。
【００２１】
受光部１０は、例えば、光分散モニタ装置１に入力される光信号を公知の受光素子を用いて電流信号に変換し、その電流信号を電圧信号ＶINに変換して信号変化位置検出部２０に出力する。この受光部１０から出力される電圧信号ＶINは、入力光のパワーに応じてレベルが変化する信号となる。
【００２２】
なお、光分散モニタ装置１に入力される光信号は、その時間波形を１周期の時間で折り返して描画するアイパターンにおいてクロスポイントが存在する光信号、すなわち、１つのビット周期中で信号レベルが遷移しない符号形式が適用された光信号とする。このような光信号の代表例としては、ＮＲＺ形式の光信号を挙げることができる。ただし、光分散モニタ装置１に入力可能な光信号がＮＲＺ形式に限定されるものではない。
【００２３】
信号変化位置検出部２０は、例えば図１に示すように、コンパレータ２１、スライスアンプ２２および低域透過フィルタ２３を有する。コンパレータ２１は、受光部１０から出力される電圧信号ＶINが一方の入力端子に与えられると共に、低域透過フィルタ２３を透過した帰還信号ＶXが他方の入力端子に与えられ、帰還信号ＶXに対する電圧信号ＶINのレベルの高低を比較して、その比較結果に対応した電圧信号をスライスアンプ２２に出力する。このコンパレータ２１としては、一般的なアナログのコンパレータを使用可能である。スライスアンプ２２は、コンパレータ２１からの出力信号の電圧レベルを所要の高レベルまたは低レベル（ここでは「１」または「０」レベルとする）に張り付くまで増幅する一般的な高利得アンプである。低域透過フィルタ２３は、スライスアンプ２２で増幅された電圧信号を予め設定された時定数に従って平滑化する。この低域透過フィルタ２３を透過して平均化された電圧信号ＶXは、コンパレータ２１の他方の入力端子に帰還されると共に、累積分散情報抽出部３０にも送られる。
【００２４】
累積分散情報抽出部３０は、例えば図１に示すように、コンパレータ３１および参照信号発生回路３２を有する。コンパレータ３１は、信号変化位置検出部２０から出力される電圧信号ＶXが一方の入力端子に与えられると共に、参照信号発生回路３２で発生する参照信号ＶREFが他方の入力端子に与えられ、参照信号ＶREFに対する電圧信号ＶXのレベルの高低を比較して、その比較結果に対応した電圧信号ＶOUTを累積分散に関する情報として光分散モニタ装置１の外部に出力する。なお、ここでの累積分散とは、入力光に累積した波長分散のことである。このコンパレータ３１から出力される電圧信号ＶOUTは、例えば図２に示すように可変分散補償器５に与えられて補償量の動的な制御などに利用される。参照信号発生回路３２は、ここでは例えば、可変電源で発生する出力電圧を参照信号ＶREFとしてコンパレータ３１の他方の入力端子に印加する。この可変電源の出力電圧は、後述するように、光分散モニタ装置１に入力される光信号のマーク率に応じて予め設定されるものとする。
【００２５】
なお、図２中の符号４は、光信号を増幅して中継伝送するための光増幅器である。また、符号６は、可変分散補償器５から出力される光信号の一部をモニタ光として分岐して光分散モニタ装置１に与えるための光カプラである。ここでは、可変分散補償器５と光増幅器４の間に光カプラ６を配置して累積分散をモニタする構成としたが、伝送路３上でモニタ光を取り出す位置は上記に限定されるものではない。また、可変分散補償器５のみを用いて累積分散を補償する構成例を示したが、上述の図１７下段に示したような固定分散補償器および可変分散補償器を組み合わせた構成について、本実施形態の光分散モニタ装置１を適用することも可能である。
【００２６】
次に、第１実施形態の光分散モニタ装置１の動作について説明する。
まず、累積分散に対する光波形クロスポイントの変化について詳しく説明する。
【００２７】
一般に、光ファイバ等を用いた伝送路を光パルスが伝搬すると、その光波長や光ファイバの分散特性に応じて、光パルスの立ち上がり部分と立ち下り部分とで伝搬速度に差が生じる。この結果、立ち上がり部分が遅れて立ち下がり部分が進む場合にはパルスが圧縮され、逆に、立ち上がり部分が進み立ち下がり部分が遅れる場合にはパルスが広がる。このようなパルスの圧縮または広がりが発生する際には、光パルスのパワーは保存されるため、パルス圧縮時にはピークパワーが増大し、パルス広がり時にはピークパワーが減少する。
【００２８】
上記のような効果は、ＮＲＺ形式の光信号の場合、光信号が「１」および「０」の各レベル間で切り替わる変化点でのみ発生するものと考えられる。従って、例えば、図３の左側のアイパターンに示すようなＮＲＺ形式のランダム信号によって変調された光信号が光ファイバ中を伝搬したときには、図３の右側のアイパターンに示すような波形歪みが累積分散量に応じて発生することになる。
【００２９】
このような波形歪みをクロスポイント（図中の丸印）に着目して比較すると、その位置（電圧レベル）が波形歪みの状態に応じて変化することが分かる。具体的に、図３の右側中央に示す波形歪みが発生してない状態（累積分散＝０）では、クロスポイントが高レベルおよび低レベルの中央に位置し、図３の右上側に示すパルス広がりが発生している状態では、クロスポイントが高レベル側に位置し、図３の右下側に示すパルス圧縮が発生している状態では、クロスポイントが低レベル側に位置するようになる。
【００３０】
このようなクロスポイントの電圧レベルと波形歪みの状態との関係、言い換えれば、光波形の時間方向に対する変化と光信号に発生する累積分散との関係を利用することによって、本実施形態の光分散モニタ装置１は、正負の符号情報までを含む累積分散を簡易な構成により検出できるようにしている。
【００３１】
具体的に、本光分散モニタ装置１の動作を図４を参照しながら詳しく説明すると、まず、光伝送システム（図２）の伝送路３上に配置された光カプラ６で分岐された光信号が受光部１０に送られて電圧信号ＶINに変換され、信号変化位置検出部２０に与えられる。信号変化位置検出部２０に入力される電圧信号ＶINの波形は、例えば図４（Ａ）に示すように、累積分散に応じて歪みが発生したものとなる。なお、図４（Ａ）に示す左側の波形はパルス圧縮時の一例であり、中央の波形は歪みの発生なし（累積分散＝０）の時の一例であり、右側の波形はパルス広がり時の一例である。
【００３２】
信号変化位置検出部２０では、コンパレータ２１において、受光部１０から出力される電圧信号ＶINと低域透過フィルタ２３から帰還される電圧信号ＶXとの比較が行われ、その比較結果に対応した電圧信号がスライスアンプ２２に出力される。なお、初期状態において、低域透過フィルタ２３からの電圧信号ＶXは、例えば接地レベル等に設定されるものとする。スライスアンプ２２では、コンパレータ２１から出力される電圧信号が所要のレベルまで増幅される。このスライスアンプ２２における増幅動作は、例えば図５の概念図に示すように、線形アンプの増幅動作と異なるものであって、「１」または「０」レベルに張り付くまで入力信号の増幅が行われる。そして、スライスアンプ２２で増幅された電圧信号は、低域透過フィルタ２３に送られ所要の時定数に従って平滑化（平均化）され、低域透過フィルタ２３を透過した電圧信号ＶXがコンパレータ２１に帰還される。
【００３３】
上記のようにしてコンパレータ２１の出力信号がスライスアンプ２２および低域透過フィルタ２３を介してコンパレータ２１に帰還されることにより、その帰還信号の電圧レベルは、図４（Ｂ）に示すように、信号変化位置検出部２０に入力される信号ＶINのクロスポイントの電圧レベルに追従して安定となる。このため、低域透過フィルタ２３からコンパレータ２１に帰還される電圧信号ＶXを取り出すことによって、入力パルスの立ち上がり部分または立ち下がり部分の時間方向に対する変化が、クロスポイントの電圧レベルの変化として検出されるようになる。このようなクロスポイントの電圧レベルに対応した電圧信号ＶXが、信号変化位置検出部２０の出力として累積分散情報抽出部３０に送られる。
【００３４】
累積分散情報抽出部３０では、コンパレータ３１において、信号変化位置検出部２０から出力される電圧信号ＶXと参照信号発生回路３２から出力される参照信号ＶREFとが比較され、その比較結果に対応した電圧信号ＶOUTが累積分散情報として出力される。具体的に、コンパレータ３１に与えられる参照信号ＶREFは、図４（Ｃ）に示すように、光分散モニタ装置１に入力される光信号のマーク率に応じて固定の電圧レベルが予め設定され、ここでは、累積分散が０になる時のクロスポイントの電圧レベルに略一致させて設定される。このように設定された固定の参照信号ＶREFをコンパレータ３１に与えることによって、図４（Ｄ）に示すように、コンパレータ３１から出力される電圧信号ＶOUTは、累積分散に対応した電圧レベルを持つようになる。具体的に、図４（Ｄ）の一例では、パルス圧縮時において負の値の電圧信号ＶOUTが累積分散情報として出力され、パルス広がり時においては正の値の電圧信号ＶOUTが累積分散情報として出力される。
【００３５】
ここで、波形歪みの状態と累積分散の符号との関係は、例えば、光伝送システムの送信側における変調器のチャープ特性が正である場合、パルス圧縮のとき累積分散は負となり、パルス広がりのとき累積分散は正となる。また例えば、チャープ特性が負である場合には、パルス圧縮のとき累積分散は正となり、パルス広がりのとき累積分散は負となる。従って、システムのチャープ特性と上記電圧信号ＶOUTの値とを対応させることで、符号情報を含めた累積分散が判断されるようになる。
【００３６】
上記のように第１実施形態の光分散モニタ装置１によれば、ＮＲＺ形式に代表される符号形式が適用された光信号について、クロスポイントの電圧レベルを信号変化位置検出部２０によって検出し、その検出結果を基に累積分散情報抽出部３０で累積分散情報を抽出するようにしたことで、従来のスペクトルの強度に注目したモニタ方式に比べて簡略な構成により、符号情報までを含んだ累積分散を高い精度で検出することができる。また、本光分散モニタ装置１は、従来の誤り率の測定を行う方式のように信号再生機を必要としないため、光伝送システム上の設置箇所に関する制約を軽減することが可能である。このような光分散モニタ装置１を用いて、光伝送システムに配置された可変分散補償器５のフィードバック制御を行うようにすれば、システム上で発生する累積分散の動的な補償を容易かつ確実に行うことができるようになる。
【００３７】
なお、上記の第１実施形態では、累積分散として入力光に累積した波長分散を考えたが、本発明はこれに限らず、例えば偏波分散など他の光分散についても、波形歪みの発生状態との関係が特定できるようであれば波長分散の場合と同様にして応用することが可能である。
【００３８】
次に、本発明の第２実施形態による光分散モニタ装置について説明する。
図６は、第２実施形態の光分散モニタ装置の構成を示すブロック図である。
図６において、本光分散モニタ装置１’の構成が前述の図１に示した第１実施形態の場合と異なる部分は、累積分散情報抽出部３０について、参照信号発生回路３２として用いていた可変電源に代えて、利得調整アンプ３３および低域透過フィルタ３４を設けた部分である。なお、上記以外の他の部分の構成は、第１実施形態の場合の構成と同様であるためここでの説明を省略する。
【００３９】
利得調整アンプ３３は、受光部１０から出力される電圧信号ＶINが入力端子に与えられ、その入力信号を所要のレベルまで増幅して低域透過フィルタ３４に出力する。低域透過フィルタ３４は、利得調整アンプ３３で増幅された電圧信号を予め設定された時定数に従って平均化する。この低域透過フィルタ２３を透過した電圧信号は、参照信号ＶREFとしてコンパレータ３１に与えられる。
【００４０】
なお、ここでは、低域透過フィルタ３４の前段に利得調整アンプ３３を配置するようにしたが、利得調整アンプ３３を低域透過フィルタ３４の後段に設けるようにしてもよい。また、受光部１０から出力される電圧信号ＶINが十分なレベルにあるときには、利得調整アンプ３３を省略することも可能である。
【００４１】
上記のような構成の光分散モニタ装置１’では、信号変化位置検出部２０で検出されたクロスポイントの電圧レベルを基に累積分散情報抽出部３０で累積分散情報を抽出する際の基準となる参照信号ＶREFが、光分散モニタ装置１に入力される光信号の変化に追従して設定されるようになる。
【００４２】
具体的には、受光部１０で光電変換された電圧信号ＶINが、利得調整アンプ３３で利得調整された後に低域透過フィルタ３４を透過して平均化されることにより、入力信号の変化に追従する参照信号ＶREFが生成される。このとき、光分散モニタ装置１’に入力される光信号に累積分散に対応した波形歪みが発生していても、その光信号のパワーは波形歪みに関係なく保存されるため、低域透過フィルタ３４で平均化された参照信号ＶREFの電圧レベルは、累積分散の発生状態に拘わらず一定となる。このため、上記のようにして生成された参照信号ＶREFは、クロスポイントの電圧レベルを基に累積分散を判断する際の基準として使用することができる。一方、システムの運用状況の変化などによって、光分散モニタ装置１’に入力される光信号のパワー設定が変化した場合には、その変化に追従して参照信号ＶREFの電圧レベルも変化するようになる。このため、前述の第１実施形態のように固定の参照信号ＶREFを用いる場合には、運用状況の変化に応じて参照信号ＶREFを再設定することが必要になるが、本実施形態のように入力信号の変化に追従する参照信号ＶREFを用いることで、最適レベルへの自動設定を実現することが可能になる。
【００４３】
上記のように入力信号の変化に追従する参照信号ＶREFを用いて累積分散を判断する場合、入力される光信号のマーク率の変化に注意することが望ましい。これについては、以下に具体的な一例を挙げて説明することにする。
【００４４】
一般的に、光通信に限らず殆どのデータ通信においては、予め制定された標準規格に基づくフォーマットに準拠したデータ信号を使用することにより、複数のシステム間の相互接続が可能になっている。例えば、光通信分野における10 Gbit/sの国際規格であれば「ITU-T G.707」がそれに該当する。上記の規格によると、データの大部分（およそ99.99995％）のマーク率が１／２となる。しかし、厳密には残りのデータ（およそ0.00005％）に、通常「ヘッダ」と呼ばれるフレーム同期やＳＴＭ識別をするための部分がある。このヘッダの部分は、マーク率が３／４や１／４に規定されており、その平均パワーもマーク率に対応した割合で変化することになる。
【００４５】
従って、累積分散情報抽出部３０の低域透過フィルタ３４から出力される電圧信号は、ヘッダ部分の入力によりそのマーク率に応じてレベルが変化してしまうため、累積分散情報抽出部３０における累積分散の判断に誤りが発生する可能性がある。このようなマーク率の変化による誤り発生を防ぐためには、例えば、各低域透過フィルタ３４の時定数を大きくするなどして、ヘッダ部分の入力によるレベル変動の影響が、他のデータ部分の入力時におけるレベルにマスクされるようにすることが有効である。
【００４６】
上記のように第２実施形態の光分散モニタ装置１’によれば、受光部１０から出力される電圧信号ＶINを利得調整アンプ３３および低域透過フィルタ３４を用いて平均化して、入力信号の変化に追従する参照信号ＶREFをコンパレータ３１に与えるようにしたことで、システムの運用状況の変化などにより伝送光パワーが変化した場合にも、その変化に自動的に追従して参照信号ＶREFを最適なレベルに設定することができるため、累積分散を安定してモニタすることが可能になる。また、光信号のマーク率の変化を考慮して低域透過フィルタ３４の時定数を設定するようにすれば、累積分散をより確実にモニタすることが可能になる。
【００４７】
次に、本発明の第３実施形態による光分散モニタ装置について説明する。
図７は、第３実施形態の光分散モニタ装置の構成を示すブロック図である。また、図８は、図７の光分散モニタ装置を用いて動的な分散補償を行うようにした光伝送システムの要部構成の一例を示すブロック図である。
【００４８】
各図において、本実施形態の光分散モニタ装置２は、例えば、入力される光信号を電気信号に変換して出力する受光部１０と、その受光部１０から出力される信号について累積分散による波形変化が顕著に現れる部分をサンプリングしてその強度（パワー）を検出する信号強度検出部４０と、信号強度検出部４０での検出結果に基づいて累積分散情報を抽出する累積分散情報抽出部３０とを備える。なお、上記の受光部１０および累積分散情報抽出部３０の各構成は、上述した第１実施形態の場合と同様であるため、ここでの説明を省略する。
【００４９】
信号強度検出部４０は、例えば、セレクタ回路４１、クロック発生回路４２、デューティ調整回路４３および低域透過フィルタ４４を有する。セレクタ回路４１は、受光部１０から出力される電圧信号ＶINが入力端子に与えられ、デューティ調整回路４３から出力されるクロック信号ＣＬＫに従ってスイッチ動作することにより、電圧信号ＶINについて１周期の中心およびその近傍に位置する信号を部分的に切り出し、それを低域透過フィルタ４４に出力する。
【００５０】
クロック発生回路４２は、光分散モニタ装置２に入力される光信号のデータ周波数に同期したクロック信号を発生する。このクロック発生回路４２の具体例としては、電気または光のデータ信号からクロック信号成分を抽出する回路を適用することが可能である。また、本光分散モニタ２が再生中継器に配置される場合には、データ・クロック再生回路において得られるクロック信号をそのまま流用することも可能である。
【００５１】
デューティ調整回路４３は、クロック発生回路４２から出力されるクロック信号のデューティを調整してセレクタ回路４１の制御端子に与えるものである。低域透過フィルタ４４は、セレクタ回路４１でサンプリングされた電圧信号を予め設定された時定数に従って平均化する。この低域透過フィルタ４４を透過した電圧信号ＶPは、累積分散情報抽出部３０のコンパレータ２１の一方の入力端子に与えられる。
【００５２】
なお、光分散モニタ装置１に入力される光信号は、その時間波形を１周期の時間で折り返して描画するアイパターンにおいてクロスポイントが存在するＮＲＺ形式等の光信号だけでなく、クロスポイントが存在しないＲＺ形式等の信号、言い換えれば、１つのビット周期内で信号レベルが遷移する符号形式の光信号とすることも可能である。
【００５３】
上記のような構成の光分散モニタ装置２では、光伝送システム（図８）の伝送路３上に配置された光カプラ６で分岐したモニタ光が、受光部１０に送られて電圧信号ＶINに変換されて信号強度検出部４０に与えられる。ここでは、ＲＺ形式の光信号がシステム上を中継伝送される場合を想定すると、信号強度検出部４０に入力される電圧信号ＶINの波形は、例えば図９（Ａ）に示すように、累積分散に応じて波形歪みが発生したものとなる。なお、図９（Ａ）に示す左側の波形はパルス圧縮時の一例であり、中央の波形は歪みの発生なし（累積分散＝０）の時の一例であり、右側の波形はパルス広がり時の一例である。
【００５４】
信号強度検出部４０では、受光部１０から出力される電圧信号ＶINがセレクタ回路４１に入力される。このセレクタ回路４１には、クロック発生回路４２からデューティ調整回路４３を介して図９（Ｂ）に示すようなクロック信号ＣＬＫが与えられており、そのクロック信号ＣＬＫに同期して入出力端子間の接続状態が切り替えられる。ここでは、クロック信号ＣＬＫがハイレベルになったときに入力端子に入力された信号が出力端子から出力されるものとする。このようなセレクタ回路４１のスイッチ動作によって、図９（Ｃ）に示すように、電圧信号ＶINについて１周期の中心およびその近傍に位置する信号が部分的に切り出され、そのサンプリングされた信号が低域透過フィルタ４４に出力される。低域透過フィルタ４４では、セレクタ回路４１でサンプリングされた信号が所要の時定数に従って平滑化されることにより、図９（Ｄ）に示すような平均化された強度を示す電圧信号ＶPが生成されて累積分散情報抽出部３０に出力される。
【００５５】
なお、信号のサンプリングのためにセレクタ回路４１に与えられるクロック信号ＣＬＫについては、セレクタ回路４１の入出力端子間が閉路状態となる時間がより短くなるように、クロック発生回路４２で発生するクロック信号のデューティをデューティ調整回路４３によって調整することが有効である。すなわち、１周期の中心およびその近傍においてより狭い幅で信号を切り出してサンプリングを行うようにすることで、累積分散の僅かな差であっても低域透過フィルタ４４から出力される電圧レベルに有意な差が生じようになるため、後段の累積分散情報抽出部３０における累積分散のモニタ精度の向上を図ることができるようになる。
【００５６】
また、前述した場合と同様にして、入力される光信号のマーク率の変化を考慮し、低域透過フィルタ４４の時定数を大きくするなどして、ヘッダ部分の入力によるレベル変動の影響が、他のデータ部分の入力時におけるレベルにマスクされるようにすることも有効である。
【００５７】
累積分散情報抽出部３０では、信号強度検出部４０から出力される電圧信号ＶPが、コンパレータ３１の一方の入力端子に与えられ、上述した第１実施形態の場合と同様にして、参照信号ＶREFに対する電圧信号ＶPのレベルの高低が比較され、その比較結果に対応した電圧信号ＶOUTが累積分散情報として外部に出力される。ただし、ここでコンパレータ３１に与える参照信号ＶREFは、光分散モニタ装置２に入力される光信号のマーク率と、セレクタ回路４１に与えられるクロック信号のデューティとに応じて固定の電圧レベルが予め設定されるものとする。図９（Ｅ）には、参照信号ＶREFの具体的な設定として、累積分散が０になる時の平均電圧レベルと参照信号ＶREFを略一致させて設定した一例を示しておく。このように設定された参照信号ＶREFをコンパレータ３１に与えることによって、図９（Ｆ）に示すように、コンパレータ３１から出力される電圧信号ＶOUTは、累積分散に対応した電圧レベルを持つようになる。具体的に、図９（Ｆ）の一例では、パルス圧縮時において正の値の電圧信号ＶOUTが累積分散情報として出力され、パルス広がり時においては負の値の電圧信号ＶOUTが累積分散情報として出力される。
【００５８】
上記のように第３実施形態の光分散モニタ装置２によれば、入力される光信号について１周期の中心およびその近傍に位置する信号をサンプリングして平均強度を検出し、その検出結果を基に累積分散情報を抽出するようにしたことで、入力信号について１周期中で累積分散による波形変化が最も顕著に現れる部分だけが累積分散の検出に利用されるようになるため、符号情報を含んだ累積分散を高い精度で検出することができる。また、上述した第１実施形態の場合の効果と同様に、従来の誤り率測定を行うモニタ方式とは異なるため、光伝送システム上の設置箇所に関する制約を軽減することが可能である。このような光分散モニタ装置２を用いて、光伝送システムに配置された可変分散補償器５のフィードバック制御を行うようにすれば、システム上で発生する累積分散の動的な補償を容易かつ確実に行うことができるようになる。
【００５９】
次に、本発明の第４実施形態による光分散モニタ装置について説明する。
図１０は、第４実施形態の光分散モニタ装置の構成を示すブロック図である。
図１０において、本光分散モニタ装置２’の構成が前述の図７に示した第３実施形態の場合と異なる部分は、信号強度検出部４０について、セレクタ回路４１およびデューティ調整回路４３に代えて、コンパレータ４５およびサンプルホールド回路４６を設けた部分である。なお、上記以外のクロック発生回路４２および低域透過フィルタ４４、並びに、受光部１０および累積分散情報抽出部３０の各構成については第３実施形態の場合と同様であるため、ここでの説明を省略する。
【００６０】
コンパレータ４５は、受光部１０から出力される電圧信号ＶINが一方の入力端子に与えられると共に、累積分散情報抽出部３０の参照信号発生回路３２において発生する参照信号ＶREFが他方の入力端子に与えられ、参照信号ＶREFに対する電圧信号ＶINのレベルの高低を比較し、その比較結果に対応した電圧信号をサンプルホールド回路４６に出力する。このコンパレータ４５としては、一般的なアナログのコンパレータを使用可能である。サンプルホールド回路４６は、クロック発生回路４２からのクロック信号ＣＬＫに同期して、コンパレータ４５から出力される信号をサンプリングし、それを低域透過フィルタ４４に出力する。このサンプルホールド回路４６の具体例としては、ディレイフリップフロップ（Ｄ−ＦＦ）回路等を使用することが可能である。
【００６１】
上記のような構成の光分散モニタ装置２’では、受光部１０で光電変換された電圧信号ＶINが、信号強度検出部４０のコンパレータ４５に与えられる。ここでは、ＮＲＺ形式の光信号がシステム上を中継伝送される場合を想定すると、コンパレータ４５に入力される電圧信号ＶINは、例えば図１１（Ａ）に示すように、そのレベルが累積分散に応じて変化する。
【００６２】
コンパレータ４５では、図１１（Ｂ）に示すような参照信号ＶREFに対して、受光部１０からの電圧信号ＶINのレベルの高低が比較され、その比較結果に対応した電圧信号がサンプルホールド回路４６に出力される。サンプルホールド回路４６では、図１１（Ｃ）に示すような入力信号のデータ周波数に同期したクロック信号ＣＬＫに従って、コンパレータ４５からの電圧信号のサンプリングが行われる。具体的には、図１１（Ｄ）に示すように、クロック信号ＣＬＫの立ち上がりのタイミングで、コンパレータ４５からの電圧信号をサンプリングした後、そのレベルを次の立ち上がりのタイミングまでホールドする。これにより、サンプルホールド回路４６から出力される信号のレベルは、波形歪みの状態に応じて異なる変化を示すようになる。なお、図１１（Ｄ）において、累積分散＝０のときにサンプルホールド回路４６の出力レベルの一部分が点線で示されているのは、参照信号ＶREFに対して電圧信号ＶINのレベルが同程度となり、雑音等の影響を受けて出力レベルが不安定になる可能性があることを表している。
【００６３】
そして、サンプルホールド回路４６からの出力信号は、低域透過フィルタ４４に送られて所要の時定数に従って平滑化されることにより、図１１（Ｅ）に示すような平均化された強度を示す電圧信号ＶPが生成されて累積分散情報抽出部３０に出力される。累積分散情報抽出部３０では、前述した第３実施形態の場合と同様にして、信号強度検出部４０から出力される電圧信号ＶPが、コンパレータ３１の一方の入力端子に与えられ、図１１（Ｆ）に示すような参照信号ＶREFに対する電圧信号ＶPのレベルの高低が比較され、その比較結果に対応した電圧信号ＶOUTが累積分散情報として外部に出力される。この電圧信号ＶOUTは、図１１（Ｇ）に示すように、累積分散に対応した電圧レベルを持つようになる。具体的に、図１１（Ｇ）の一例では、パルス圧縮時において正の値の電圧信号ＶOUTが累積分散情報として出力され、パルス広がり時においては負の値の電圧信号ＶOUTが累積分散情報として出力される。
【００６４】
上記のように第４実施形態の光分散モニタ装置２’によれば、コンパレータ４５およびサンプルホールド回路４６を用いて信号のサンプリングを行うようにしても、前述した第３実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。
【００６５】
なお、上記の第３および第４実施形態では、累積分散情報抽出部３０について固定の参照信号ＶREFをコンパレータ３１に与える構成を示したが、上述の図６に示した第２実施形態の場合と同様にして、入力信号の変化に追従する参照信号ＶREFをコンパレータ３１に与える構成を適用してもよい。
【００６６】
次に、本発明の第５実施形態による光分散モニタ装置について説明する。ここでは、上記第４実施形態の光分散モニタ装置について動作の安定化を図った改良例を記述する。
【００６７】
図１２は、第５実施形態の光分散モニタ装置の構成を示すブロック図である。
図１２において、本実施形態の光分散モニタ装置２”は、信号強度検出部４０について、コンパレータ４５Ａおよびサンプルホール回路４６Ａとコンパレータ４５Ｂおよびサンプルホール回路４６Ｂとを並列に設けるようにする。また、累積分散情報抽出部３０について、上述した第２実施形態の場合と同様にして、入力信号の変化に追従する参照信号ＶREFを発生させるために、利得調整アンプ３３および低域透過フィルタ３４、並びに、ポテンショメータ３５Ａ，３５Ｂを設けると共に、後述する動作の安定化のためにモニタの切り離しを行うためのＮＡＮＤ回路３６およびスイッチ回路３７を設けるようにする。なお、上記以外の他の部分の構成は第４実施形態の場合と同様である。
【００６８】
コンパレータ４５Ａ，４５Ｂおよびサンプルホール回路４６Ａ，４６Ｂは、前述の第４実施形態で用いたコンパレータ４５およびサンプルホール回路４６と同様のものである。ここでは、各コンパレータ４５Ａ，４５Ｂは、一方の入力端子に対して受光部１０から出力される電圧信号ＶINがそれぞれ与えられる。また、コンパレータ４５Ａの他方の入力端子に対してはポテンショメータ３５Ａの摺動端子の電圧がハイレベル側参照信号ＶREF-Hとして印加され、コンパレータ４５Ｂの他方の入力端子に対しては、ポテンショメータ３５Ｂの摺動端子の電圧がローレベル側の参照信号ＶREF-Lとして印加される。各々のコンパレータ４５Ａ，４５Ｂは、それぞれ、参照信号ＶREF-H，ＶREF-Lに対する電圧信号ＶINのレベルの高低を比較し、その比較結果を示す電圧信号をサンプルホールド回路４６Ａ，４６Ｂのデータ入力端子にそれぞれ出力する。
【００６９】
各サンプルホールド回路４６Ａ，４６Ｂは、クロック発生回路４２からのクロック信号ＣＬＫに同期して、コンパレータ４５Ａ，４５Ｂからそれぞれ出力される信号をサンプリングする。サンプルホールド回路４６Ａは、サンプリングした信号を低域透過フィルタ４４に出力すると共に、その反転信号を累積分散情報抽出部３０のＮＡＮＤ回路３６に出力する。また、サンプルホールド回路４６Ｂは、サンプリングした信号を累積分散情報抽出部３０のＮＡＮＤ回路３６に出力する。
【００７０】
累積分散情報抽出部３０に設けられる利得調整アンプ３３および低域透過フィルタ３４は、第２実施形態で用いたものと同様のものである。ポテンショメータ３５Ａ，３５Ｂは、それぞれ３端子を有する可変抵抗器であって、低域透過フィルタ３４の出力端子と接地端子との間に直列に接続される。ポテンショメータ３５Ａ，３５Ｂの共通接続点の電圧は、信号強度検出部４０から出力される電圧信号ＶPを基に累積分散を検出するための参照信号ＶREFとしてコンパレータ３１に与えられる。
【００７１】
ＮＡＮＤ回路３６は、サンプルホールド回路４６Ａから出力される反転サンプリング信号と、サンプルホールド回路４６Ｂから出力されるサンプリング信号とのＮＡＮＤを演算し、その演算結果をスイッチ回路３７に出力する。スイッチ回路は、コンパレータ３１の出力段に配置され、ＮＡＮＤ回路３６からの出力信号に従ってスイッチ動作する。
【００７２】
上記のような構成の光分散モニタ装置２”では、前述の第４実施形態において図１１（Ｄ）の状態（サンプリング後の状態）を説明する際にも記述したように、累積分散が０付近となる場合に、信号強度検出部４０のコンパレータ４５において比較される電圧信号ＶINおよび参照信号ＶREFの各レベルが同程度となってサンプリング後の信号レベルが不安定になることを考慮し、そのような状態が生じたときには累積分散のモニタ結果を示す信号ＶOUTが外部に出力されないように動作する。
【００７３】
具体的に、第４実施形態においては信号強度検出部４０で１つの参照信号ＶREFを基準にして信号のサンプリングが行われていたのに対して、本実施形態では、例えば図１３に示すように上記の参照信号ＶREFよりもΔＨだけレベルの高い参照信号ＶREF-HとΔＬだけレベルの低い参照信号ＶREF-Lとがポテンショメータ３５Ａ，３５Ｂを用いて取得され、各参照信号ＶREF-H，ＶREF-Lをそれぞれ基準として信号のサンプリングが行われるようにする。これにより、各コンパレータ４５Ａ，４５Ｂに入力される電圧信号ＶINがＶREF-L〜ＶREF-Hの範囲（図１３の斜線部分）のレベルにあるとき、サンプルホールド回路４６Ａでサンプリングされる信号はローレベルとなり、サンプルホールド回路４６Ｂでサンプリングされる信号はハイレベルとなる。
【００７４】
従って、上記の場合には、各サンプルホールド回路４６Ａ，４６ＢからＮＡＮＤ回路３６に送られる電圧信号は共にハイレベルとなり、ＮＡＮＤ回路３６からスイッチ回路３７にはローレベルの信号が出力され、スイッチ回路３７が開路状態となる。これにより、電圧信号ＶINがＶREF近傍（累積分散が０付近）となって動作が不安定になるような状況では、コンパレータ３１から出力される累積分散情報の外部への送出が遮断されるようになる。一方、上記以外の場合には、ＮＡＮＤ回路３６からの出力信号がハイレベルとなるので、スイッチ回路３７が閉路状態となり、累積分散情報が外部に送出されることになる。
【００７５】
上記のように第５実施形態の光分散モニタ装置２”によれば、雑音等の影響を受けて累積分散のモニタ状態が不安定になるときのモニタ結果は外部に出力されなくなるため、モニタ動作の安定化を図ることが可能になる。このような光分散モニタ装置２”を用いて、前述の図８に示したような光伝送システムに配置された可変分散補償器５のフィードバック制御を行うようにすれば、累積分散の補償状態に応じて光分散モニタ装置２”の切り離しが行われるようになりモニタ系からの雑音等の伝搬を防ぐことが可能になるため、システム上で発生する累積分散の動的な補償をより確実に行うことができるようになる。
【００７６】
なお、前述した第３〜第５実施形態では、入力される光信号について１周期の中心およびその近傍に位置する信号をサンプリングするようにしたが、例えば、累積分散による波形変化が顕著に現れる部分が１周期の中心からずれて発生するような場合には、セレクタ回路４１やサンプルホールド回路４６に与えるクロック信号ＣＬＫの位相を位相調整器などを用いて調整し、１周期の中心からずらして最適化を図ることも可能である。具体的に図１４には、第５実施形態の光分散モニタ装置２”について位相調整器４７を設けた場合の一例を示しておく。
【００７７】
また、上述した第１〜第５実施形態では、累積分散情報抽出部３０において累積分散を検出するときの基準となる参照信号ＶREFの設定レベルについて、累積分散が０となるときの電圧レベルに略一致するようにしたが、例えば、光伝送システム上で光分散モニタ装置を設ける位置よりも後段にある伝送路等の分散特性や、光受信装置の識別特性などを考慮して、光分散モニタ装置におけるモニタの基準を累積分散＝０に設定せずに所要の累積分散が生じるような分散補償を意図的に行う場合には、図１５に示すように、累積分散＝０の時に対応させて設定したＶREFに対してオフセット信号ＶOFFSETを付加する機能を設けるなどして対応することが可能である。なお、図１５には第１実施形態の光分散モニタ装置１に対応した構成例を示したが、他の実施形態についても同様である。
【００７８】
さらに、上述した第１〜第５実施形態においては、図２や図８に示したように、光伝送システム上の可変分散補償器５が、光分散モニタ装置から出力される累積分散情報に基づいてフィードバック制御される一例を説明したが、例えば図１６に示すように、各実施形態の光分散モニタ装置と公知のエラーモニタ装置７とを併用し、各モニタ装置でのモニタ結果をモニタ切替装置８を用いて切り替えながら可変分散補償器５のフィードバック制御を行うようにしてもよい。このような構成は次のような状況において有効である。すなわち、システムの電源投入時や分散特性の変動が非常に大きい場合においては、本発明の光分散モニタ装置が正常に動作できないほどに波形歪みが大きくなる状況が想定される。このような状況では、広い動作範囲を持つエラーモニタ装置７のモニタ結果を粗調整用とし、本発明の光分散モニタ装置のモニタ結果を微調整用として、可変分散補償器５のフィードバック制御を行うことが有効となる。
【００７９】
以上、本明細書で開示した主な発明について以下にまとめる。
【００８０】
（付記１） 入力される光信号の波形に基づいて分散をモニタする光分散モニタ装置であって、
前記入力される光信号の波形について、分散に応じて発生する波形歪みが特徴的に現れる部分に対応した物理量を選択的に検出する特徴量検出部と、
該特徴量検出部で検出される物理量と参照信号により示される基準値との比較に基づいて、前記光信号に発生した分散に関する情報を抽出して出力する分散情報抽出部と、を備えて構成されたことを特徴とする光分散モニタ装置。
【００８１】
（付記２） 付記１に記載の光分散モニタ装置であって、
前記特徴量検出部は、前記入力される光信号を電気信号に変換する受光部と、該受光部で変換された電気信号の波形について、信号の立ち上がり部分および立ち下がり部分の少なくとも一方に対応した電圧レベルを検出する信号変化位置検出部と、を有し、
前記分散情報抽出部は、前記参照信号により示される基準値に対する前記信号変化位置検出部で検出される電圧レベルの比較を行い、該比較結果に対応した信号を分散情報として出力することを特徴とする光分散モニタ装置。
【００８２】
（付記３） 付記２に記載の光分散モニタ装置であって、
前記信号変化位置検出部は、前記受光部で変換された電気信号のアイパターンにおけるクロスポイントに対応した電圧レベルを検出することを特徴とする光分散モニタ装置。
【００８３】
（付記４） 付記３に記載の光分散モニタ装置であって、
前記信号変化位置検出部は、前記受光部で変換された電気信号が一方の入力端子に与えられるコンパレータと、該コンパレータから出力される信号を増幅するスライスアンプと、該スライスアンプから出力される信号を平滑化して前記コンパレータの他方の端子に帰還する低域透過フィルタと、を有し、前記低域透過フィルタを透過した信号が、前記クロスポイントに対応した電圧レベルとして前記分散情報抽出部に与えられることを特徴とする光分散モニタ装置。
【００８４】
（付記５） 付記１に記載の光分散モニタ装置であって、
前記特徴量検出部は、前記入力される光信号を電気信号に変換する受光部と、該受光部で変換された電気信号の波形について、前記入力される光信号に同期したクロック信号に従い、１周期の中心およびその近傍に位置する部分をサンプリングして平均強度を検出する信号強度検出部と、を有し、
前記分散情報抽出部は、前記参照信号により示される基準値に対する前記信号強度検出部で検出される平均強度の比較を行い、該比較結果に対応した信号を分散情報として出力することを特徴とする光分散モニタ装置。
【００８５】
（付記６） 付記５に記載の光分散モニタ装置であって、
前記信号強度検出部は、前記クロック信号に従ってスイッチ動作して、前記受光部で変換された電気信号を選択的に出力するセレクタ回路と、該セレクタ回路から出力される信号を平滑化して平均強度を示す信号を出力する低域透過フィルタと、を有することを特徴とする光分散モニタ装置。
【００８６】
（付記７） 付記６に記載の光分散モニタ装置であって、
前記信号強度検出部は、前記セレクタ回路に与えられるクロック信号のデューティを調整するデューティ調整回路を有することを特徴とする光分散モニタ装置。
【００８７】
（付記８） 付記５に記載の光分散モニタ装置であって、
前記信号強度検出部は、前記受光部で変換された電気信号と前記参照信号とを比較するコンパレータと、該コンパレータから出力される信号を前記クロック信号に同期してサンプリングするサンプルホールド回路と、該サンプルホールド回路から出力される信号を平滑化して平均強度を示す信号を出力する低域透過フィルタと、を有することを特徴とする光分散モニタ装置。
【００８８】
（付記９） 付記５に記載の光分散モニタ装置であって、
前記信号強度検出部は、前記受光部で変換された電気信号と前記参照信号よりも所定値だけレベルの高い参照信号とを比較する第１コンパレータと、該第１コンパレータから出力される信号を前記クロック信号に同期してサンプリングする第１サンプルホールド回路と、該第１サンプルホールド回路から出力される信号を平滑化して平均強度を示す信号を出力する低域透過フィルタと、前記受光部で変換された電気信号と前記参照信号よりも所定値だけレベルの低い参照信号とを比較する第２コンパレータと、該第２コンパレータから出力される信号を前記クロック信号に同期してサンプリングする第２サンプルホールド回路と、を有し、
前記分散情報抽出部は、前記第１サンプルホールド回路でサンプリングされた信号を反転した信号と、前記第２サンプルホールド回路でサンプリングされた信号とのＮＡＮＤを演算するＮＡＮＤ回路と、該ＮＡＮＤ回路の演算結果に従って分散情報の出力状態を制御するスイッチ回路とを有することを特徴とする光分散モニタ装置。
【００８９】
（付記１０） 付記５に記載の光分散モニタ装置であって、
前記信号強度検出部は、信号のサンプリングを行うときに用いる前記クロック信号の位相を調整するための位相調整器を有することを特徴とする光分散モニタ装置。
【００９０】
（付記１１） 付記１に記載の光分散モニタ装置であって、
前記分散情報抽出部は、前記入力される光信号のマーク率に応じて前記参照信号を設定することを特徴とする光分散モニタ装置。
【００９１】
（付記１２） 付記１１に記載の光分散モニタ装置であって、
前記分散情報抽出部は、前記入力される光信号のパワー設定の変化に追従するように前記参照信号を設定することを特徴とする光分散モニタ装置。
【００９２】
（付記１３） 付記１１に記載の光分散モニタ装置であって、
前記分散情報抽出部は、分散が０となるときに前記特徴量検出部で検出される物理量に略一致させて前記参照信号を設定することを特徴とする光分散モニタ装置。
【００９３】
（付記１４） 付記１３に記載の光分散モニタ装置であって、
前記分散情報抽出部は、前記参照信号にオフセット信号を付加する回路を備えたことを特徴とする光分散モニタ装置。
【００９４】
（付記１５） 入力される光信号の波形に基づいて分散をモニタする光分散モニタ方法であって、
前記入力される光信号の波形について、分散に応じて発生する波形歪みが特徴的に現れる部分に対応した物理量を選択的に検出し、
該検出した物理量と参照信号により示される基準値との比較に基づいて、前記光信号に発生した分散に関する情報を抽出することを特徴とする光分散モニタ方法。
【００９５】
（付記１６） 光信号が伝搬する伝送路上に可変分散補償器を備え、該可変分散補償器の補償量を制御して分散の動的な補償を行う光伝送システムであって、
付記１に記載の光分散モニタ装置を用いて、前記伝送路を伝搬する光信号に発生した分散をモニタし、該モニタ結果に従って前記可変分散補償器の補償量を制御する構成としたことを特徴とする光伝送システム。
【００９６】
（付記１７） 付記１６に記載の光伝送システムであって、
前記伝送路を伝搬する光信号の誤り率を測定するエラーモニタ装置と、前記光分散モニタ装置および前記エラーモニタ装置の各モニタ結果を選択的に切り替えるモニタ切替装置とを備え、該モニタ切替装置で選択されたモニタ結果に従って、前記可変分散補償器の補償量が制御されることを特徴とする光伝送システム。
【００９７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光分散モニタ装置および方法によれば、入力される光信号の波形について分散に応じて発生する波形歪みが特徴的に現れる部分に対応した物理量として、光電変換後の電気信号のアイパターンにおけるクロスポイントの電圧レベルを検出し、その結果と基準値との高低に関する比較結果を基に分散情報を抽出するようにしたことで、符号情報を含んだ分散を簡略な構成により高い精度でモニタすることができ、かつ、光伝送システム上の設置箇所に関する制約を軽減することが可能となる。
【００９８】
また、本発明の光伝送システムによれば、上記のような光分散モニタ装置を用いて可変分散補償器を制御するようにしたことで、システム上で発生する分散の動的な補償を容易かつ確実に行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による光分散モニタ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の光分散モニタ装置を用いて動的な分散補償を行うようにした光伝送システムの要部構成の一例を示すブロック図である。
【図３】累積分散に対する光波形クロスポイントの変化の様子を説明する図である。
【図４】上記第１実施形態の動作を説明するための図である。
【図５】スライスアンプの増幅動作を説明するための図である。
【図６】本発明の第２実施形態による光分散モニタ装置の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第３実施形態による光分散モニタ装置の構成を示すブロック図である。
【図８】図７の光分散モニタ装置を用いて動的な分散補償を行うようにした光伝送システムの要部構成の一例を示すブロック図である。
【図９】上記第３実施形態の動作を説明するための図である。
【図１０】本発明の第４実施形態による光分散モニタ装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】上記第４実施形態の動作を説明するための図である。
【図１２】本発明の第５実施形態による光分散モニタ装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】上記第５実施形態における参照信号の設定例を示す図である。
【図１４】上記第５実施形態に関連してクロック信号の位相を調整可能にした構成例を示すブロック図である。
【図１５】上記各実施形態に関連して、参照信号にオフセット信号を付加する機能を設けた構成例をブロック図である。
【図１６】上記各実施形態に関連して、光分散モニタ装置とエラーモニタ装置を併用するようにした光伝送システムの要部構成例を示すブロック図である。
【図１７】従来の光伝送システムの構成例を示す図である。
【図１８】単一の光パルスが光ファイバ中を伝送された場合に発生する波形歪みを説明する図である。
【符号の説明】
１，１’，２，２’，２” 光分散モニタ装置
３ 伝送路
４ 光増幅器
５ 可変分散補償器
６ 光カプラ
７ エラーモニタ装置
８ モニタ切替装置
１０ 受光部
２０ 信号変化位置検出部
２１ コンパレータ
２２ スライスアンプ
２３ 低域透過フィルタ
３０ 累積分散情報抽出部
３１ コンパレータ
３２ 参照信号発生回路
３３ 利得調整アンプ
３４ 低域透過フィルタ
３５Ａ，３５Ｂ ポテンショメータ
３６ ＮＡＮＤ回路
３７ スイッチ回路
４０ 信号強度検出部
４１ セレクタ回路
４２ クロック発生回路
４３ デューティ調整回路
４４ 低域透過フィルタ
４５，４５Ａ，４５Ｂ コンパレータ
４６，４６Ａ，４６Ｂ サンプルホールド回路（Ｄ−ＦＦ回路）
４７ 位相調整器
【発明の属する技術分野】
本発明は、伝送光の波形に基づいて分散をモニタする光分散モニタ技術に関し、特に、簡略な構成により分散を精度良くモニタできるようにした光分散モニタ装置および方法、並びに、それを用いた光伝送システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信においては、例えば図１７の上段に示すように、光送信装置１００より伝送路１０１に送出された光信号が、光増幅器または信号再生機を用いた光中継装置１０２を介して光ファイバ中を数十ｋｍ〜数千ｋｍ伝送されて光受信装置１０３で受信される。この際、光ファイバの分散特性や光信号の強度に応じて発生する光ファイバ中での非線形光学現象、光送信装置１００内にて付加されたパルスの光瞬時周波数変化などが要因となって、伝送される光信号に波形歪みが発生してしまう。
【０００３】
具体的に、例えば単一の光パルスが長距離に亘る光ファイバ中を伝送された場合、図１８に示すように、その光パルスの波長や光ファイバの特性に応じて、パルス幅が狭まりピークパワーが高くなる「パルス圧縮」や、逆にパルス幅が広がりピークパワーが低くなる「パルス広がり」が起こる。このような光パルスの波形歪みは、データ伝送において隣接ビットとの信号干渉を引き起こす要因となるめ、非常に大きな問題となる。
【０００４】
上記のような問題に対処するため、従来の光伝送システムにおいては、例えば図１７の下段に示すように、伝送路中に適切な間隔で分散補償器１０４を挿入して累積分散の補償を行い、システム全体の分散特性が最適な状態となるようにする構成が知られている。また、現実に運用される光伝送システムでは、光ファイバの分散特性が時間的に変動するため、その時間的な変動分を動的に補償する可変分散補償器が単体で、もしくは、大きな量の分散補償を行う固定の分散補償器との組み合わせにより使用される場合がある。図１７の下段は、可変分散補償器１０４Ａと固定分散補償器１０４Ｂを直列に接続して分散補償器１０４を構成した一例である。上記のように可変分散補償器１０４Ａを動作させて動的な分散補償を行うためには、システムが動作している状態のままで、補償量が最適であるか否かの判定を行う光分散モニタ装置１０５が必要となる。
【０００５】
従来の光分散モニタ装置としては、例えば、受信した光信号のスペクトル形状や特定周波数のスペクトル強度に注目して累積分散を検出する構成がある。また、所要のモニタ箇所における再生信号の誤り率を測定して累積分散を検出する構成なども知られている。
【０００６】
さらに、例えば下記の特許文献１等においては、受信した光パルス信号を電気的なパルス信号に変換し、そのＡＣ成分を整流および平滑化した電圧レベルに応じて、波形歪みの発生状態がパルス圧縮であるかパルス広がりであるかを検出する技術が提案されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−３２０３２９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような従来の光分散モニタ装置については次のような問題点がある。すなわち、受信した光信号のスペクトルに注目する方式では、特定周波数のスペクトル強度が微弱であると共に、そのスペクトル強度が光フィルタや受光素子、モニタ回路等の周波数特性の影響を受け易いため、非常に高性能なデバイスが必要になる。このため、光分散モニタ装置を簡易に実現することが難しいという問題点がある。
【０００９】
また、誤り率の測定を行う方式では、測定された誤り率を基に累積分散の存在を検出してその絶対量を検出することができても、累積分散の符号情報までは抽出できないという欠点がある。加えて、誤り率の測定に信号再生機が必要となるため、光分散モニタ装置を設置できる箇所が制限されてしまうという問題点がある。
【００１０】
さらに、特許文献１等で提案された技術については、受信した光信号のマーク成分に関する時間的な平均パワーに応じて波形歪みの発生状態を検出する構成であるので、波形歪みがパルス圧縮であるかパルス広がりであるかを検出することはできるものの、符号情報を含めた累積分散を高い精度で検出することが難しいという課題がある。
【００１１】
本発明は上記の点に着目してなされたもので、簡易な構成によって精度良く分散をモニタできる光分散モニタ装置および方法、並びに、それを用いた光伝送システムを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の光分散モニタ装置は、入力される光信号の波形に基づいて分散をモニタする光分散モニタ装置であって、前記入力される光信号を電気信号に変換する受光部、および、該受光部で変換された電気信号のアイパターンについて、分散に応じて発生する波形歪みが特徴的に現れる部分に対応した物理量としてクロスポイントの電圧レベルを検出する信号変化位置検出部を有する特徴量検出部と、参照信号により示される基準値と前記特徴量検出部の信号変化位置検出部で検出されるクロスポイントの電圧レベルとの比較を行い、該比較結果に対応した信号を前記光信号に発生した分散に関する情報を示す信号として出力する分散情報抽出部と、を備えて構成されるものである。
【００１３】
かかる光分散モニタ装置では、入力される光信号が特徴量検出部の受光部に与えられて電気信号に変換され、その電気信号のアイパターンについて、分散に応じて発生する波形歪みが特徴的に現れる部分に対応した物理量としてクロスポイントの電圧レベルが信号変化位置検出部で検出され、その検出結果が分散情報抽出部に伝えられる。分散情報抽出部では、参照信号により示される基準値と、特徴量検出部の信号変化位置検出部で検出されたクロスポイントの電圧レベルとの高低が比較され、その比較結果に対応した信号が分散情報を示す信号として出力される。これにより、従来のモニタ方式に比べて、簡略な構成により符号情報を含んだ分散を高い精度でモニタすることができるようになる。
【００１６】
また、本発明の光分散モニタ方法は、入力される光信号の波形に基づいて分散をモニタする方法であって、前記入力される光信号を電気信号に変換し、該変換された電気信号のアイパターンについて、分散に応じて発生する波形歪みが特徴的に現れる部分に対応した物理量として、クロスポイントの電圧レベルを検出し、参照信号により示される基準値と前記検出したクロスポイントの電圧レベルとの高低に関する比較を行い、該比較結果に対応した信号を前記光信号に発生した分散に関する情報を示す信号として出力することを特徴とする。
【００１７】
さらに、本発明の光伝送システムは、光信号が伝搬する伝送路上に可変分散補償器を備え、該可変分散補償器の補償量を制御して分散の動的な補償を行うシステムであって、前述した本発明の光分散モニタ装置を用いて、前記伝送路を伝搬する光信号に発生した分散をモニタし、該モニタ結果に従って前記可変分散補償器の補償量を制御する構成としたものである。このように、本発明の光分散モニタ装置を用いて可変分散補償器の制御を行うようにすれば、光伝送システム上で発生する分散の動的な補償を容易かつ確実に行うことができるようになる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、全図を通して、同一の符号は同一または相当部分を示すものとする。
【００１９】
図１は、本発明の第１実施形態による光分散モニタ装置の構成を示すブロック図である。また、図２は、図１の光分散モニタ装置を用いて動的な分散補償を行うようにした光伝送システムの要部構成の一例を示すブロック図である。
【００２０】
各図において、本実施形態の光分散モニタ装置１は、例えば、入力される光信号を電気信号に変換して出力する受光部１０と、その受光部１０からの出力信号を基に、入力光波形の立ち上がり部分および立ち下がり部分の少なくとも一方に対応した電圧レベルを検出する信号変化位置検出部２０と、その信号変化位置検出部２０での検出結果に基づいて、入力光に発生した累積分散に関する情報を抽出する累積分散情報抽出部３０とを備える。
【００２１】
受光部１０は、例えば、光分散モニタ装置１に入力される光信号を公知の受光素子を用いて電流信号に変換し、その電流信号を電圧信号ＶINに変換して信号変化位置検出部２０に出力する。この受光部１０から出力される電圧信号ＶINは、入力光のパワーに応じてレベルが変化する信号となる。
【００２２】
なお、光分散モニタ装置１に入力される光信号は、その時間波形を１周期の時間で折り返して描画するアイパターンにおいてクロスポイントが存在する光信号、すなわち、１つのビット周期中で信号レベルが遷移しない符号形式が適用された光信号とする。このような光信号の代表例としては、ＮＲＺ形式の光信号を挙げることができる。ただし、光分散モニタ装置１に入力可能な光信号がＮＲＺ形式に限定されるものではない。
【００２３】
信号変化位置検出部２０は、例えば図１に示すように、コンパレータ２１、スライスアンプ２２および低域透過フィルタ２３を有する。コンパレータ２１は、受光部１０から出力される電圧信号ＶINが一方の入力端子に与えられると共に、低域透過フィルタ２３を透過した帰還信号ＶXが他方の入力端子に与えられ、帰還信号ＶXに対する電圧信号ＶINのレベルの高低を比較して、その比較結果に対応した電圧信号をスライスアンプ２２に出力する。このコンパレータ２１としては、一般的なアナログのコンパレータを使用可能である。スライスアンプ２２は、コンパレータ２１からの出力信号の電圧レベルを所要の高レベルまたは低レベル（ここでは「１」または「０」レベルとする）に張り付くまで増幅する一般的な高利得アンプである。低域透過フィルタ２３は、スライスアンプ２２で増幅された電圧信号を予め設定された時定数に従って平滑化する。この低域透過フィルタ２３を透過して平均化された電圧信号ＶXは、コンパレータ２１の他方の入力端子に帰還されると共に、累積分散情報抽出部３０にも送られる。
【００２４】
累積分散情報抽出部３０は、例えば図１に示すように、コンパレータ３１および参照信号発生回路３２を有する。コンパレータ３１は、信号変化位置検出部２０から出力される電圧信号ＶXが一方の入力端子に与えられると共に、参照信号発生回路３２で発生する参照信号ＶREFが他方の入力端子に与えられ、参照信号ＶREFに対する電圧信号ＶXのレベルの高低を比較して、その比較結果に対応した電圧信号ＶOUTを累積分散に関する情報として光分散モニタ装置１の外部に出力する。なお、ここでの累積分散とは、入力光に累積した波長分散のことである。このコンパレータ３１から出力される電圧信号ＶOUTは、例えば図２に示すように可変分散補償器５に与えられて補償量の動的な制御などに利用される。参照信号発生回路３２は、ここでは例えば、可変電源で発生する出力電圧を参照信号ＶREFとしてコンパレータ３１の他方の入力端子に印加する。この可変電源の出力電圧は、後述するように、光分散モニタ装置１に入力される光信号のマーク率に応じて予め設定されるものとする。
【００２５】
なお、図２中の符号４は、光信号を増幅して中継伝送するための光増幅器である。また、符号６は、可変分散補償器５から出力される光信号の一部をモニタ光として分岐して光分散モニタ装置１に与えるための光カプラである。ここでは、可変分散補償器５と光増幅器４の間に光カプラ６を配置して累積分散をモニタする構成としたが、伝送路３上でモニタ光を取り出す位置は上記に限定されるものではない。また、可変分散補償器５のみを用いて累積分散を補償する構成例を示したが、上述の図１７下段に示したような固定分散補償器および可変分散補償器を組み合わせた構成について、本実施形態の光分散モニタ装置１を適用することも可能である。
【００２６】
次に、第１実施形態の光分散モニタ装置１の動作について説明する。
まず、累積分散に対する光波形クロスポイントの変化について詳しく説明する。
【００２７】
一般に、光ファイバ等を用いた伝送路を光パルスが伝搬すると、その光波長や光ファイバの分散特性に応じて、光パルスの立ち上がり部分と立ち下り部分とで伝搬速度に差が生じる。この結果、立ち上がり部分が遅れて立ち下がり部分が進む場合にはパルスが圧縮され、逆に、立ち上がり部分が進み立ち下がり部分が遅れる場合にはパルスが広がる。このようなパルスの圧縮または広がりが発生する際には、光パルスのパワーは保存されるため、パルス圧縮時にはピークパワーが増大し、パルス広がり時にはピークパワーが減少する。
【００２８】
上記のような効果は、ＮＲＺ形式の光信号の場合、光信号が「１」および「０」の各レベル間で切り替わる変化点でのみ発生するものと考えられる。従って、例えば、図３の左側のアイパターンに示すようなＮＲＺ形式のランダム信号によって変調された光信号が光ファイバ中を伝搬したときには、図３の右側のアイパターンに示すような波形歪みが累積分散量に応じて発生することになる。
【００２９】
このような波形歪みをクロスポイント（図中の丸印）に着目して比較すると、その位置（電圧レベル）が波形歪みの状態に応じて変化することが分かる。具体的に、図３の右側中央に示す波形歪みが発生してない状態（累積分散＝０）では、クロスポイントが高レベルおよび低レベルの中央に位置し、図３の右上側に示すパルス広がりが発生している状態では、クロスポイントが高レベル側に位置し、図３の右下側に示すパルス圧縮が発生している状態では、クロスポイントが低レベル側に位置するようになる。
【００３０】
このようなクロスポイントの電圧レベルと波形歪みの状態との関係、言い換えれば、光波形の時間方向に対する変化と光信号に発生する累積分散との関係を利用することによって、本実施形態の光分散モニタ装置１は、正負の符号情報までを含む累積分散を簡易な構成により検出できるようにしている。
【００３１】
具体的に、本光分散モニタ装置１の動作を図４を参照しながら詳しく説明すると、まず、光伝送システム（図２）の伝送路３上に配置された光カプラ６で分岐された光信号が受光部１０に送られて電圧信号ＶINに変換され、信号変化位置検出部２０に与えられる。信号変化位置検出部２０に入力される電圧信号ＶINの波形は、例えば図４（Ａ）に示すように、累積分散に応じて歪みが発生したものとなる。なお、図４（Ａ）に示す左側の波形はパルス圧縮時の一例であり、中央の波形は歪みの発生なし（累積分散＝０）の時の一例であり、右側の波形はパルス広がり時の一例である。
【００３２】
信号変化位置検出部２０では、コンパレータ２１において、受光部１０から出力される電圧信号ＶINと低域透過フィルタ２３から帰還される電圧信号ＶXとの比較が行われ、その比較結果に対応した電圧信号がスライスアンプ２２に出力される。なお、初期状態において、低域透過フィルタ２３からの電圧信号ＶXは、例えば接地レベル等に設定されるものとする。スライスアンプ２２では、コンパレータ２１から出力される電圧信号が所要のレベルまで増幅される。このスライスアンプ２２における増幅動作は、例えば図５の概念図に示すように、線形アンプの増幅動作と異なるものであって、「１」または「０」レベルに張り付くまで入力信号の増幅が行われる。そして、スライスアンプ２２で増幅された電圧信号は、低域透過フィルタ２３に送られ所要の時定数に従って平滑化（平均化）され、低域透過フィルタ２３を透過した電圧信号ＶXがコンパレータ２１に帰還される。
【００３３】
上記のようにしてコンパレータ２１の出力信号がスライスアンプ２２および低域透過フィルタ２３を介してコンパレータ２１に帰還されることにより、その帰還信号の電圧レベルは、図４（Ｂ）に示すように、信号変化位置検出部２０に入力される信号ＶINのクロスポイントの電圧レベルに追従して安定となる。このため、低域透過フィルタ２３からコンパレータ２１に帰還される電圧信号ＶXを取り出すことによって、入力パルスの立ち上がり部分または立ち下がり部分の時間方向に対する変化が、クロスポイントの電圧レベルの変化として検出されるようになる。このようなクロスポイントの電圧レベルに対応した電圧信号ＶXが、信号変化位置検出部２０の出力として累積分散情報抽出部３０に送られる。
【００３４】
累積分散情報抽出部３０では、コンパレータ３１において、信号変化位置検出部２０から出力される電圧信号ＶXと参照信号発生回路３２から出力される参照信号ＶREFとが比較され、その比較結果に対応した電圧信号ＶOUTが累積分散情報として出力される。具体的に、コンパレータ３１に与えられる参照信号ＶREFは、図４（Ｃ）に示すように、光分散モニタ装置１に入力される光信号のマーク率に応じて固定の電圧レベルが予め設定され、ここでは、累積分散が０になる時のクロスポイントの電圧レベルに略一致させて設定される。このように設定された固定の参照信号ＶREFをコンパレータ３１に与えることによって、図４（Ｄ）に示すように、コンパレータ３１から出力される電圧信号ＶOUTは、累積分散に対応した電圧レベルを持つようになる。具体的に、図４（Ｄ）の一例では、パルス圧縮時において負の値の電圧信号ＶOUTが累積分散情報として出力され、パルス広がり時においては正の値の電圧信号ＶOUTが累積分散情報として出力される。
【００３５】
ここで、波形歪みの状態と累積分散の符号との関係は、例えば、光伝送システムの送信側における変調器のチャープ特性が正である場合、パルス圧縮のとき累積分散は負となり、パルス広がりのとき累積分散は正となる。また例えば、チャープ特性が負である場合には、パルス圧縮のとき累積分散は正となり、パルス広がりのとき累積分散は負となる。従って、システムのチャープ特性と上記電圧信号ＶOUTの値とを対応させることで、符号情報を含めた累積分散が判断されるようになる。
【００３６】
上記のように第１実施形態の光分散モニタ装置１によれば、ＮＲＺ形式に代表される符号形式が適用された光信号について、クロスポイントの電圧レベルを信号変化位置検出部２０によって検出し、その検出結果を基に累積分散情報抽出部３０で累積分散情報を抽出するようにしたことで、従来のスペクトルの強度に注目したモニタ方式に比べて簡略な構成により、符号情報までを含んだ累積分散を高い精度で検出することができる。また、本光分散モニタ装置１は、従来の誤り率の測定を行う方式のように信号再生機を必要としないため、光伝送システム上の設置箇所に関する制約を軽減することが可能である。このような光分散モニタ装置１を用いて、光伝送システムに配置された可変分散補償器５のフィードバック制御を行うようにすれば、システム上で発生する累積分散の動的な補償を容易かつ確実に行うことができるようになる。
【００３７】
なお、上記の第１実施形態では、累積分散として入力光に累積した波長分散を考えたが、本発明はこれに限らず、例えば偏波分散など他の光分散についても、波形歪みの発生状態との関係が特定できるようであれば波長分散の場合と同様にして応用することが可能である。
【００３８】
次に、本発明の第２実施形態による光分散モニタ装置について説明する。
図６は、第２実施形態の光分散モニタ装置の構成を示すブロック図である。
図６において、本光分散モニタ装置１’の構成が前述の図１に示した第１実施形態の場合と異なる部分は、累積分散情報抽出部３０について、参照信号発生回路３２として用いていた可変電源に代えて、利得調整アンプ３３および低域透過フィルタ３４を設けた部分である。なお、上記以外の他の部分の構成は、第１実施形態の場合の構成と同様であるためここでの説明を省略する。
【００３９】
利得調整アンプ３３は、受光部１０から出力される電圧信号ＶINが入力端子に与えられ、その入力信号を所要のレベルまで増幅して低域透過フィルタ３４に出力する。低域透過フィルタ３４は、利得調整アンプ３３で増幅された電圧信号を予め設定された時定数に従って平均化する。この低域透過フィルタ２３を透過した電圧信号は、参照信号ＶREFとしてコンパレータ３１に与えられる。
【００４０】
なお、ここでは、低域透過フィルタ３４の前段に利得調整アンプ３３を配置するようにしたが、利得調整アンプ３３を低域透過フィルタ３４の後段に設けるようにしてもよい。また、受光部１０から出力される電圧信号ＶINが十分なレベルにあるときには、利得調整アンプ３３を省略することも可能である。
【００４１】
上記のような構成の光分散モニタ装置１’では、信号変化位置検出部２０で検出されたクロスポイントの電圧レベルを基に累積分散情報抽出部３０で累積分散情報を抽出する際の基準となる参照信号ＶREFが、光分散モニタ装置１に入力される光信号の変化に追従して設定されるようになる。
【００４２】
具体的には、受光部１０で光電変換された電圧信号ＶINが、利得調整アンプ３３で利得調整された後に低域透過フィルタ３４を透過して平均化されることにより、入力信号の変化に追従する参照信号ＶREFが生成される。このとき、光分散モニタ装置１’に入力される光信号に累積分散に対応した波形歪みが発生していても、その光信号のパワーは波形歪みに関係なく保存されるため、低域透過フィルタ３４で平均化された参照信号ＶREFの電圧レベルは、累積分散の発生状態に拘わらず一定となる。このため、上記のようにして生成された参照信号ＶREFは、クロスポイントの電圧レベルを基に累積分散を判断する際の基準として使用することができる。一方、システムの運用状況の変化などによって、光分散モニタ装置１’に入力される光信号のパワー設定が変化した場合には、その変化に追従して参照信号ＶREFの電圧レベルも変化するようになる。このため、前述の第１実施形態のように固定の参照信号ＶREFを用いる場合には、運用状況の変化に応じて参照信号ＶREFを再設定することが必要になるが、本実施形態のように入力信号の変化に追従する参照信号ＶREFを用いることで、最適レベルへの自動設定を実現することが可能になる。
【００４３】
上記のように入力信号の変化に追従する参照信号ＶREFを用いて累積分散を判断する場合、入力される光信号のマーク率の変化に注意することが望ましい。これについては、以下に具体的な一例を挙げて説明することにする。
【００４４】
一般的に、光通信に限らず殆どのデータ通信においては、予め制定された標準規格に基づくフォーマットに準拠したデータ信号を使用することにより、複数のシステム間の相互接続が可能になっている。例えば、光通信分野における10 Gbit/sの国際規格であれば「ITU-T G.707」がそれに該当する。上記の規格によると、データの大部分（およそ99.99995％）のマーク率が１／２となる。しかし、厳密には残りのデータ（およそ0.00005％）に、通常「ヘッダ」と呼ばれるフレーム同期やＳＴＭ識別をするための部分がある。このヘッダの部分は、マーク率が３／４や１／４に規定されており、その平均パワーもマーク率に対応した割合で変化することになる。
【００４５】
従って、累積分散情報抽出部３０の低域透過フィルタ３４から出力される電圧信号は、ヘッダ部分の入力によりそのマーク率に応じてレベルが変化してしまうため、累積分散情報抽出部３０における累積分散の判断に誤りが発生する可能性がある。このようなマーク率の変化による誤り発生を防ぐためには、例えば、各低域透過フィルタ３４の時定数を大きくするなどして、ヘッダ部分の入力によるレベル変動の影響が、他のデータ部分の入力時におけるレベルにマスクされるようにすることが有効である。
【００４６】
上記のように第２実施形態の光分散モニタ装置１’によれば、受光部１０から出力される電圧信号ＶINを利得調整アンプ３３および低域透過フィルタ３４を用いて平均化して、入力信号の変化に追従する参照信号ＶREFをコンパレータ３１に与えるようにしたことで、システムの運用状況の変化などにより伝送光パワーが変化した場合にも、その変化に自動的に追従して参照信号ＶREFを最適なレベルに設定することができるため、累積分散を安定してモニタすることが可能になる。また、光信号のマーク率の変化を考慮して低域透過フィルタ３４の時定数を設定するようにすれば、累積分散をより確実にモニタすることが可能になる。
【００４７】
次に、本発明の第３実施形態による光分散モニタ装置について説明する。
図７は、第３実施形態の光分散モニタ装置の構成を示すブロック図である。また、図８は、図７の光分散モニタ装置を用いて動的な分散補償を行うようにした光伝送システムの要部構成の一例を示すブロック図である。
【００４８】
各図において、本実施形態の光分散モニタ装置２は、例えば、入力される光信号を電気信号に変換して出力する受光部１０と、その受光部１０から出力される信号について累積分散による波形変化が顕著に現れる部分をサンプリングしてその強度（パワー）を検出する信号強度検出部４０と、信号強度検出部４０での検出結果に基づいて累積分散情報を抽出する累積分散情報抽出部３０とを備える。なお、上記の受光部１０および累積分散情報抽出部３０の各構成は、上述した第１実施形態の場合と同様であるため、ここでの説明を省略する。
【００４９】
信号強度検出部４０は、例えば、セレクタ回路４１、クロック発生回路４２、デューティ調整回路４３および低域透過フィルタ４４を有する。セレクタ回路４１は、受光部１０から出力される電圧信号ＶINが入力端子に与えられ、デューティ調整回路４３から出力されるクロック信号ＣＬＫに従ってスイッチ動作することにより、電圧信号ＶINについて１周期の中心およびその近傍に位置する信号を部分的に切り出し、それを低域透過フィルタ４４に出力する。
【００５０】
クロック発生回路４２は、光分散モニタ装置２に入力される光信号のデータ周波数に同期したクロック信号を発生する。このクロック発生回路４２の具体例としては、電気または光のデータ信号からクロック信号成分を抽出する回路を適用することが可能である。また、本光分散モニタ２が再生中継器に配置される場合には、データ・クロック再生回路において得られるクロック信号をそのまま流用することも可能である。
【００５１】
デューティ調整回路４３は、クロック発生回路４２から出力されるクロック信号のデューティを調整してセレクタ回路４１の制御端子に与えるものである。低域透過フィルタ４４は、セレクタ回路４１でサンプリングされた電圧信号を予め設定された時定数に従って平均化する。この低域透過フィルタ４４を透過した電圧信号ＶPは、累積分散情報抽出部３０のコンパレータ２１の一方の入力端子に与えられる。
【００５２】
なお、光分散モニタ装置１に入力される光信号は、その時間波形を１周期の時間で折り返して描画するアイパターンにおいてクロスポイントが存在するＮＲＺ形式等の光信号だけでなく、クロスポイントが存在しないＲＺ形式等の信号、言い換えれば、１つのビット周期内で信号レベルが遷移する符号形式の光信号とすることも可能である。
【００５３】
上記のような構成の光分散モニタ装置２では、光伝送システム（図８）の伝送路３上に配置された光カプラ６で分岐したモニタ光が、受光部１０に送られて電圧信号ＶINに変換されて信号強度検出部４０に与えられる。ここでは、ＲＺ形式の光信号がシステム上を中継伝送される場合を想定すると、信号強度検出部４０に入力される電圧信号ＶINの波形は、例えば図９（Ａ）に示すように、累積分散に応じて波形歪みが発生したものとなる。なお、図９（Ａ）に示す左側の波形はパルス圧縮時の一例であり、中央の波形は歪みの発生なし（累積分散＝０）の時の一例であり、右側の波形はパルス広がり時の一例である。
【００５４】
信号強度検出部４０では、受光部１０から出力される電圧信号ＶINがセレクタ回路４１に入力される。このセレクタ回路４１には、クロック発生回路４２からデューティ調整回路４３を介して図９（Ｂ）に示すようなクロック信号ＣＬＫが与えられており、そのクロック信号ＣＬＫに同期して入出力端子間の接続状態が切り替えられる。ここでは、クロック信号ＣＬＫがハイレベルになったときに入力端子に入力された信号が出力端子から出力されるものとする。このようなセレクタ回路４１のスイッチ動作によって、図９（Ｃ）に示すように、電圧信号ＶINについて１周期の中心およびその近傍に位置する信号が部分的に切り出され、そのサンプリングされた信号が低域透過フィルタ４４に出力される。低域透過フィルタ４４では、セレクタ回路４１でサンプリングされた信号が所要の時定数に従って平滑化されることにより、図９（Ｄ）に示すような平均化された強度を示す電圧信号ＶPが生成されて累積分散情報抽出部３０に出力される。
【００５５】
なお、信号のサンプリングのためにセレクタ回路４１に与えられるクロック信号ＣＬＫについては、セレクタ回路４１の入出力端子間が閉路状態となる時間がより短くなるように、クロック発生回路４２で発生するクロック信号のデューティをデューティ調整回路４３によって調整することが有効である。すなわち、１周期の中心およびその近傍においてより狭い幅で信号を切り出してサンプリングを行うようにすることで、累積分散の僅かな差であっても低域透過フィルタ４４から出力される電圧レベルに有意な差が生じようになるため、後段の累積分散情報抽出部３０における累積分散のモニタ精度の向上を図ることができるようになる。
【００５６】
また、前述した場合と同様にして、入力される光信号のマーク率の変化を考慮し、低域透過フィルタ４４の時定数を大きくするなどして、ヘッダ部分の入力によるレベル変動の影響が、他のデータ部分の入力時におけるレベルにマスクされるようにすることも有効である。
【００５７】
累積分散情報抽出部３０では、信号強度検出部４０から出力される電圧信号ＶPが、コンパレータ３１の一方の入力端子に与えられ、上述した第１実施形態の場合と同様にして、参照信号ＶREFに対する電圧信号ＶPのレベルの高低が比較され、その比較結果に対応した電圧信号ＶOUTが累積分散情報として外部に出力される。ただし、ここでコンパレータ３１に与える参照信号ＶREFは、光分散モニタ装置２に入力される光信号のマーク率と、セレクタ回路４１に与えられるクロック信号のデューティとに応じて固定の電圧レベルが予め設定されるものとする。図９（Ｅ）には、参照信号ＶREFの具体的な設定として、累積分散が０になる時の平均電圧レベルと参照信号ＶREFを略一致させて設定した一例を示しておく。このように設定された参照信号ＶREFをコンパレータ３１に与えることによって、図９（Ｆ）に示すように、コンパレータ３１から出力される電圧信号ＶOUTは、累積分散に対応した電圧レベルを持つようになる。具体的に、図９（Ｆ）の一例では、パルス圧縮時において正の値の電圧信号ＶOUTが累積分散情報として出力され、パルス広がり時においては負の値の電圧信号ＶOUTが累積分散情報として出力される。
【００５８】
上記のように第３実施形態の光分散モニタ装置２によれば、入力される光信号について１周期の中心およびその近傍に位置する信号をサンプリングして平均強度を検出し、その検出結果を基に累積分散情報を抽出するようにしたことで、入力信号について１周期中で累積分散による波形変化が最も顕著に現れる部分だけが累積分散の検出に利用されるようになるため、符号情報を含んだ累積分散を高い精度で検出することができる。また、上述した第１実施形態の場合の効果と同様に、従来の誤り率測定を行うモニタ方式とは異なるため、光伝送システム上の設置箇所に関する制約を軽減することが可能である。このような光分散モニタ装置２を用いて、光伝送システムに配置された可変分散補償器５のフィードバック制御を行うようにすれば、システム上で発生する累積分散の動的な補償を容易かつ確実に行うことができるようになる。
【００５９】
次に、本発明の第４実施形態による光分散モニタ装置について説明する。
図１０は、第４実施形態の光分散モニタ装置の構成を示すブロック図である。
図１０において、本光分散モニタ装置２’の構成が前述の図７に示した第３実施形態の場合と異なる部分は、信号強度検出部４０について、セレクタ回路４１およびデューティ調整回路４３に代えて、コンパレータ４５およびサンプルホールド回路４６を設けた部分である。なお、上記以外のクロック発生回路４２および低域透過フィルタ４４、並びに、受光部１０および累積分散情報抽出部３０の各構成については第３実施形態の場合と同様であるため、ここでの説明を省略する。
【００６０】
コンパレータ４５は、受光部１０から出力される電圧信号ＶINが一方の入力端子に与えられると共に、累積分散情報抽出部３０の参照信号発生回路３２において発生する参照信号ＶREFが他方の入力端子に与えられ、参照信号ＶREFに対する電圧信号ＶINのレベルの高低を比較し、その比較結果に対応した電圧信号をサンプルホールド回路４６に出力する。このコンパレータ４５としては、一般的なアナログのコンパレータを使用可能である。サンプルホールド回路４６は、クロック発生回路４２からのクロック信号ＣＬＫに同期して、コンパレータ４５から出力される信号をサンプリングし、それを低域透過フィルタ４４に出力する。このサンプルホールド回路４６の具体例としては、ディレイフリップフロップ（Ｄ−ＦＦ）回路等を使用することが可能である。
【００６１】
上記のような構成の光分散モニタ装置２’では、受光部１０で光電変換された電圧信号ＶINが、信号強度検出部４０のコンパレータ４５に与えられる。ここでは、ＮＲＺ形式の光信号がシステム上を中継伝送される場合を想定すると、コンパレータ４５に入力される電圧信号ＶINは、例えば図１１（Ａ）に示すように、そのレベルが累積分散に応じて変化する。
【００６２】
コンパレータ４５では、図１１（Ｂ）に示すような参照信号ＶREFに対して、受光部１０からの電圧信号ＶINのレベルの高低が比較され、その比較結果に対応した電圧信号がサンプルホールド回路４６に出力される。サンプルホールド回路４６では、図１１（Ｃ）に示すような入力信号のデータ周波数に同期したクロック信号ＣＬＫに従って、コンパレータ４５からの電圧信号のサンプリングが行われる。具体的には、図１１（Ｄ）に示すように、クロック信号ＣＬＫの立ち上がりのタイミングで、コンパレータ４５からの電圧信号をサンプリングした後、そのレベルを次の立ち上がりのタイミングまでホールドする。これにより、サンプルホールド回路４６から出力される信号のレベルは、波形歪みの状態に応じて異なる変化を示すようになる。なお、図１１（Ｄ）において、累積分散＝０のときにサンプルホールド回路４６の出力レベルの一部分が点線で示されているのは、参照信号ＶREFに対して電圧信号ＶINのレベルが同程度となり、雑音等の影響を受けて出力レベルが不安定になる可能性があることを表している。
【００６３】
そして、サンプルホールド回路４６からの出力信号は、低域透過フィルタ４４に送られて所要の時定数に従って平滑化されることにより、図１１（Ｅ）に示すような平均化された強度を示す電圧信号ＶPが生成されて累積分散情報抽出部３０に出力される。累積分散情報抽出部３０では、前述した第３実施形態の場合と同様にして、信号強度検出部４０から出力される電圧信号ＶPが、コンパレータ３１の一方の入力端子に与えられ、図１１（Ｆ）に示すような参照信号ＶREFに対する電圧信号ＶPのレベルの高低が比較され、その比較結果に対応した電圧信号ＶOUTが累積分散情報として外部に出力される。この電圧信号ＶOUTは、図１１（Ｇ）に示すように、累積分散に対応した電圧レベルを持つようになる。具体的に、図１１（Ｇ）の一例では、パルス圧縮時において正の値の電圧信号ＶOUTが累積分散情報として出力され、パルス広がり時においては負の値の電圧信号ＶOUTが累積分散情報として出力される。
【００６４】
上記のように第４実施形態の光分散モニタ装置２’によれば、コンパレータ４５およびサンプルホールド回路４６を用いて信号のサンプリングを行うようにしても、前述した第３実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。
【００６５】
なお、上記の第３および第４実施形態では、累積分散情報抽出部３０について固定の参照信号ＶREFをコンパレータ３１に与える構成を示したが、上述の図６に示した第２実施形態の場合と同様にして、入力信号の変化に追従する参照信号ＶREFをコンパレータ３１に与える構成を適用してもよい。
【００６６】
次に、本発明の第５実施形態による光分散モニタ装置について説明する。ここでは、上記第４実施形態の光分散モニタ装置について動作の安定化を図った改良例を記述する。
【００６７】
図１２は、第５実施形態の光分散モニタ装置の構成を示すブロック図である。
図１２において、本実施形態の光分散モニタ装置２”は、信号強度検出部４０について、コンパレータ４５Ａおよびサンプルホール回路４６Ａとコンパレータ４５Ｂおよびサンプルホール回路４６Ｂとを並列に設けるようにする。また、累積分散情報抽出部３０について、上述した第２実施形態の場合と同様にして、入力信号の変化に追従する参照信号ＶREFを発生させるために、利得調整アンプ３３および低域透過フィルタ３４、並びに、ポテンショメータ３５Ａ，３５Ｂを設けると共に、後述する動作の安定化のためにモニタの切り離しを行うためのＮＡＮＤ回路３６およびスイッチ回路３７を設けるようにする。なお、上記以外の他の部分の構成は第４実施形態の場合と同様である。
【００６８】
コンパレータ４５Ａ，４５Ｂおよびサンプルホール回路４６Ａ，４６Ｂは、前述の第４実施形態で用いたコンパレータ４５およびサンプルホール回路４６と同様のものである。ここでは、各コンパレータ４５Ａ，４５Ｂは、一方の入力端子に対して受光部１０から出力される電圧信号ＶINがそれぞれ与えられる。また、コンパレータ４５Ａの他方の入力端子に対してはポテンショメータ３５Ａの摺動端子の電圧がハイレベル側参照信号ＶREF-Hとして印加され、コンパレータ４５Ｂの他方の入力端子に対しては、ポテンショメータ３５Ｂの摺動端子の電圧がローレベル側の参照信号ＶREF-Lとして印加される。各々のコンパレータ４５Ａ，４５Ｂは、それぞれ、参照信号ＶREF-H，ＶREF-Lに対する電圧信号ＶINのレベルの高低を比較し、その比較結果を示す電圧信号をサンプルホールド回路４６Ａ，４６Ｂのデータ入力端子にそれぞれ出力する。
【００６９】
各サンプルホールド回路４６Ａ，４６Ｂは、クロック発生回路４２からのクロック信号ＣＬＫに同期して、コンパレータ４５Ａ，４５Ｂからそれぞれ出力される信号をサンプリングする。サンプルホールド回路４６Ａは、サンプリングした信号を低域透過フィルタ４４に出力すると共に、その反転信号を累積分散情報抽出部３０のＮＡＮＤ回路３６に出力する。また、サンプルホールド回路４６Ｂは、サンプリングした信号を累積分散情報抽出部３０のＮＡＮＤ回路３６に出力する。
【００７０】
累積分散情報抽出部３０に設けられる利得調整アンプ３３および低域透過フィルタ３４は、第２実施形態で用いたものと同様のものである。ポテンショメータ３５Ａ，３５Ｂは、それぞれ３端子を有する可変抵抗器であって、低域透過フィルタ３４の出力端子と接地端子との間に直列に接続される。ポテンショメータ３５Ａ，３５Ｂの共通接続点の電圧は、信号強度検出部４０から出力される電圧信号ＶPを基に累積分散を検出するための参照信号ＶREFとしてコンパレータ３１に与えられる。
【００７１】
ＮＡＮＤ回路３６は、サンプルホールド回路４６Ａから出力される反転サンプリング信号と、サンプルホールド回路４６Ｂから出力されるサンプリング信号とのＮＡＮＤを演算し、その演算結果をスイッチ回路３７に出力する。スイッチ回路は、コンパレータ３１の出力段に配置され、ＮＡＮＤ回路３６からの出力信号に従ってスイッチ動作する。
【００７２】
上記のような構成の光分散モニタ装置２”では、前述の第４実施形態において図１１（Ｄ）の状態（サンプリング後の状態）を説明する際にも記述したように、累積分散が０付近となる場合に、信号強度検出部４０のコンパレータ４５において比較される電圧信号ＶINおよび参照信号ＶREFの各レベルが同程度となってサンプリング後の信号レベルが不安定になることを考慮し、そのような状態が生じたときには累積分散のモニタ結果を示す信号ＶOUTが外部に出力されないように動作する。
【００７３】
具体的に、第４実施形態においては信号強度検出部４０で１つの参照信号ＶREFを基準にして信号のサンプリングが行われていたのに対して、本実施形態では、例えば図１３に示すように上記の参照信号ＶREFよりもΔＨだけレベルの高い参照信号ＶREF-HとΔＬだけレベルの低い参照信号ＶREF-Lとがポテンショメータ３５Ａ，３５Ｂを用いて取得され、各参照信号ＶREF-H，ＶREF-Lをそれぞれ基準として信号のサンプリングが行われるようにする。これにより、各コンパレータ４５Ａ，４５Ｂに入力される電圧信号ＶINがＶREF-L〜ＶREF-Hの範囲（図１３の斜線部分）のレベルにあるとき、サンプルホールド回路４６Ａでサンプリングされる信号はローレベルとなり、サンプルホールド回路４６Ｂでサンプリングされる信号はハイレベルとなる。
【００７４】
従って、上記の場合には、各サンプルホールド回路４６Ａ，４６ＢからＮＡＮＤ回路３６に送られる電圧信号は共にハイレベルとなり、ＮＡＮＤ回路３６からスイッチ回路３７にはローレベルの信号が出力され、スイッチ回路３７が開路状態となる。これにより、電圧信号ＶINがＶREF近傍（累積分散が０付近）となって動作が不安定になるような状況では、コンパレータ３１から出力される累積分散情報の外部への送出が遮断されるようになる。一方、上記以外の場合には、ＮＡＮＤ回路３６からの出力信号がハイレベルとなるので、スイッチ回路３７が閉路状態となり、累積分散情報が外部に送出されることになる。
【００７５】
上記のように第５実施形態の光分散モニタ装置２”によれば、雑音等の影響を受けて累積分散のモニタ状態が不安定になるときのモニタ結果は外部に出力されなくなるため、モニタ動作の安定化を図ることが可能になる。このような光分散モニタ装置２”を用いて、前述の図８に示したような光伝送システムに配置された可変分散補償器５のフィードバック制御を行うようにすれば、累積分散の補償状態に応じて光分散モニタ装置２”の切り離しが行われるようになりモニタ系からの雑音等の伝搬を防ぐことが可能になるため、システム上で発生する累積分散の動的な補償をより確実に行うことができるようになる。
【００７６】
なお、前述した第３〜第５実施形態では、入力される光信号について１周期の中心およびその近傍に位置する信号をサンプリングするようにしたが、例えば、累積分散による波形変化が顕著に現れる部分が１周期の中心からずれて発生するような場合には、セレクタ回路４１やサンプルホールド回路４６に与えるクロック信号ＣＬＫの位相を位相調整器などを用いて調整し、１周期の中心からずらして最適化を図ることも可能である。具体的に図１４には、第５実施形態の光分散モニタ装置２”について位相調整器４７を設けた場合の一例を示しておく。
【００７７】
また、上述した第１〜第５実施形態では、累積分散情報抽出部３０において累積分散を検出するときの基準となる参照信号ＶREFの設定レベルについて、累積分散が０となるときの電圧レベルに略一致するようにしたが、例えば、光伝送システム上で光分散モニタ装置を設ける位置よりも後段にある伝送路等の分散特性や、光受信装置の識別特性などを考慮して、光分散モニタ装置におけるモニタの基準を累積分散＝０に設定せずに所要の累積分散が生じるような分散補償を意図的に行う場合には、図１５に示すように、累積分散＝０の時に対応させて設定したＶREFに対してオフセット信号ＶOFFSETを付加する機能を設けるなどして対応することが可能である。なお、図１５には第１実施形態の光分散モニタ装置１に対応した構成例を示したが、他の実施形態についても同様である。
【００７８】
さらに、上述した第１〜第５実施形態においては、図２や図８に示したように、光伝送システム上の可変分散補償器５が、光分散モニタ装置から出力される累積分散情報に基づいてフィードバック制御される一例を説明したが、例えば図１６に示すように、各実施形態の光分散モニタ装置と公知のエラーモニタ装置７とを併用し、各モニタ装置でのモニタ結果をモニタ切替装置８を用いて切り替えながら可変分散補償器５のフィードバック制御を行うようにしてもよい。このような構成は次のような状況において有効である。すなわち、システムの電源投入時や分散特性の変動が非常に大きい場合においては、本発明の光分散モニタ装置が正常に動作できないほどに波形歪みが大きくなる状況が想定される。このような状況では、広い動作範囲を持つエラーモニタ装置７のモニタ結果を粗調整用とし、本発明の光分散モニタ装置のモニタ結果を微調整用として、可変分散補償器５のフィードバック制御を行うことが有効となる。
【００７９】
以上、本明細書で開示した主な発明について以下にまとめる。
【００８０】
（付記１） 入力される光信号の波形に基づいて分散をモニタする光分散モニタ装置であって、
前記入力される光信号の波形について、分散に応じて発生する波形歪みが特徴的に現れる部分に対応した物理量を選択的に検出する特徴量検出部と、
該特徴量検出部で検出される物理量と参照信号により示される基準値との比較に基づいて、前記光信号に発生した分散に関する情報を抽出して出力する分散情報抽出部と、を備えて構成されたことを特徴とする光分散モニタ装置。
【００８１】
（付記２） 付記１に記載の光分散モニタ装置であって、
前記特徴量検出部は、前記入力される光信号を電気信号に変換する受光部と、該受光部で変換された電気信号の波形について、信号の立ち上がり部分および立ち下がり部分の少なくとも一方に対応した電圧レベルを検出する信号変化位置検出部と、を有し、
前記分散情報抽出部は、前記参照信号により示される基準値に対する前記信号変化位置検出部で検出される電圧レベルの比較を行い、該比較結果に対応した信号を分散情報として出力することを特徴とする光分散モニタ装置。
【００８２】
（付記３） 付記２に記載の光分散モニタ装置であって、
前記信号変化位置検出部は、前記受光部で変換された電気信号のアイパターンにおけるクロスポイントに対応した電圧レベルを検出することを特徴とする光分散モニタ装置。
【００８３】
（付記４） 付記３に記載の光分散モニタ装置であって、
前記信号変化位置検出部は、前記受光部で変換された電気信号が一方の入力端子に与えられるコンパレータと、該コンパレータから出力される信号を増幅するスライスアンプと、該スライスアンプから出力される信号を平滑化して前記コンパレータの他方の端子に帰還する低域透過フィルタと、を有し、前記低域透過フィルタを透過した信号が、前記クロスポイントに対応した電圧レベルとして前記分散情報抽出部に与えられることを特徴とする光分散モニタ装置。
【００８４】
（付記５） 付記１に記載の光分散モニタ装置であって、
前記特徴量検出部は、前記入力される光信号を電気信号に変換する受光部と、該受光部で変換された電気信号の波形について、前記入力される光信号に同期したクロック信号に従い、１周期の中心およびその近傍に位置する部分をサンプリングして平均強度を検出する信号強度検出部と、を有し、
前記分散情報抽出部は、前記参照信号により示される基準値に対する前記信号強度検出部で検出される平均強度の比較を行い、該比較結果に対応した信号を分散情報として出力することを特徴とする光分散モニタ装置。
【００８５】
（付記６） 付記５に記載の光分散モニタ装置であって、
前記信号強度検出部は、前記クロック信号に従ってスイッチ動作して、前記受光部で変換された電気信号を選択的に出力するセレクタ回路と、該セレクタ回路から出力される信号を平滑化して平均強度を示す信号を出力する低域透過フィルタと、を有することを特徴とする光分散モニタ装置。
【００８６】
（付記７） 付記６に記載の光分散モニタ装置であって、
前記信号強度検出部は、前記セレクタ回路に与えられるクロック信号のデューティを調整するデューティ調整回路を有することを特徴とする光分散モニタ装置。
【００８７】
（付記８） 付記５に記載の光分散モニタ装置であって、
前記信号強度検出部は、前記受光部で変換された電気信号と前記参照信号とを比較するコンパレータと、該コンパレータから出力される信号を前記クロック信号に同期してサンプリングするサンプルホールド回路と、該サンプルホールド回路から出力される信号を平滑化して平均強度を示す信号を出力する低域透過フィルタと、を有することを特徴とする光分散モニタ装置。
【００８８】
（付記９） 付記５に記載の光分散モニタ装置であって、
前記信号強度検出部は、前記受光部で変換された電気信号と前記参照信号よりも所定値だけレベルの高い参照信号とを比較する第１コンパレータと、該第１コンパレータから出力される信号を前記クロック信号に同期してサンプリングする第１サンプルホールド回路と、該第１サンプルホールド回路から出力される信号を平滑化して平均強度を示す信号を出力する低域透過フィルタと、前記受光部で変換された電気信号と前記参照信号よりも所定値だけレベルの低い参照信号とを比較する第２コンパレータと、該第２コンパレータから出力される信号を前記クロック信号に同期してサンプリングする第２サンプルホールド回路と、を有し、
前記分散情報抽出部は、前記第１サンプルホールド回路でサンプリングされた信号を反転した信号と、前記第２サンプルホールド回路でサンプリングされた信号とのＮＡＮＤを演算するＮＡＮＤ回路と、該ＮＡＮＤ回路の演算結果に従って分散情報の出力状態を制御するスイッチ回路とを有することを特徴とする光分散モニタ装置。
【００８９】
（付記１０） 付記５に記載の光分散モニタ装置であって、
前記信号強度検出部は、信号のサンプリングを行うときに用いる前記クロック信号の位相を調整するための位相調整器を有することを特徴とする光分散モニタ装置。
【００９０】
（付記１１） 付記１に記載の光分散モニタ装置であって、
前記分散情報抽出部は、前記入力される光信号のマーク率に応じて前記参照信号を設定することを特徴とする光分散モニタ装置。
【００９１】
（付記１２） 付記１１に記載の光分散モニタ装置であって、
前記分散情報抽出部は、前記入力される光信号のパワー設定の変化に追従するように前記参照信号を設定することを特徴とする光分散モニタ装置。
【００９２】
（付記１３） 付記１１に記載の光分散モニタ装置であって、
前記分散情報抽出部は、分散が０となるときに前記特徴量検出部で検出される物理量に略一致させて前記参照信号を設定することを特徴とする光分散モニタ装置。
【００９３】
（付記１４） 付記１３に記載の光分散モニタ装置であって、
前記分散情報抽出部は、前記参照信号にオフセット信号を付加する回路を備えたことを特徴とする光分散モニタ装置。
【００９４】
（付記１５） 入力される光信号の波形に基づいて分散をモニタする光分散モニタ方法であって、
前記入力される光信号の波形について、分散に応じて発生する波形歪みが特徴的に現れる部分に対応した物理量を選択的に検出し、
該検出した物理量と参照信号により示される基準値との比較に基づいて、前記光信号に発生した分散に関する情報を抽出することを特徴とする光分散モニタ方法。
【００９５】
（付記１６） 光信号が伝搬する伝送路上に可変分散補償器を備え、該可変分散補償器の補償量を制御して分散の動的な補償を行う光伝送システムであって、
付記１に記載の光分散モニタ装置を用いて、前記伝送路を伝搬する光信号に発生した分散をモニタし、該モニタ結果に従って前記可変分散補償器の補償量を制御する構成としたことを特徴とする光伝送システム。
【００９６】
（付記１７） 付記１６に記載の光伝送システムであって、
前記伝送路を伝搬する光信号の誤り率を測定するエラーモニタ装置と、前記光分散モニタ装置および前記エラーモニタ装置の各モニタ結果を選択的に切り替えるモニタ切替装置とを備え、該モニタ切替装置で選択されたモニタ結果に従って、前記可変分散補償器の補償量が制御されることを特徴とする光伝送システム。
【００９７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光分散モニタ装置および方法によれば、入力される光信号の波形について分散に応じて発生する波形歪みが特徴的に現れる部分に対応した物理量として、光電変換後の電気信号のアイパターンにおけるクロスポイントの電圧レベルを検出し、その結果と基準値との高低に関する比較結果を基に分散情報を抽出するようにしたことで、符号情報を含んだ分散を簡略な構成により高い精度でモニタすることができ、かつ、光伝送システム上の設置箇所に関する制約を軽減することが可能となる。
【００９８】
また、本発明の光伝送システムによれば、上記のような光分散モニタ装置を用いて可変分散補償器を制御するようにしたことで、システム上で発生する分散の動的な補償を容易かつ確実に行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による光分散モニタ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の光分散モニタ装置を用いて動的な分散補償を行うようにした光伝送システムの要部構成の一例を示すブロック図である。
【図３】累積分散に対する光波形クロスポイントの変化の様子を説明する図である。
【図４】上記第１実施形態の動作を説明するための図である。
【図５】スライスアンプの増幅動作を説明するための図である。
【図６】本発明の第２実施形態による光分散モニタ装置の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第３実施形態による光分散モニタ装置の構成を示すブロック図である。
【図８】図７の光分散モニタ装置を用いて動的な分散補償を行うようにした光伝送システムの要部構成の一例を示すブロック図である。
【図９】上記第３実施形態の動作を説明するための図である。
【図１０】本発明の第４実施形態による光分散モニタ装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】上記第４実施形態の動作を説明するための図である。
【図１２】本発明の第５実施形態による光分散モニタ装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】上記第５実施形態における参照信号の設定例を示す図である。
【図１４】上記第５実施形態に関連してクロック信号の位相を調整可能にした構成例を示すブロック図である。
【図１５】上記各実施形態に関連して、参照信号にオフセット信号を付加する機能を設けた構成例をブロック図である。
【図１６】上記各実施形態に関連して、光分散モニタ装置とエラーモニタ装置を併用するようにした光伝送システムの要部構成例を示すブロック図である。
【図１７】従来の光伝送システムの構成例を示す図である。
【図１８】単一の光パルスが光ファイバ中を伝送された場合に発生する波形歪みを説明する図である。
【符号の説明】
１，１’，２，２’，２” 光分散モニタ装置
３ 伝送路
４ 光増幅器
５ 可変分散補償器
６ 光カプラ
７ エラーモニタ装置
８ モニタ切替装置
１０ 受光部
２０ 信号変化位置検出部
２１ コンパレータ
２２ スライスアンプ
２３ 低域透過フィルタ
３０ 累積分散情報抽出部
３１ コンパレータ
３２ 参照信号発生回路
３３ 利得調整アンプ
３４ 低域透過フィルタ
３５Ａ，３５Ｂ ポテンショメータ
３６ ＮＡＮＤ回路
３７ スイッチ回路
４０ 信号強度検出部
４１ セレクタ回路
４２ クロック発生回路
４３ デューティ調整回路
４４ 低域透過フィルタ
４５，４５Ａ，４５Ｂ コンパレータ
４６，４６Ａ，４６Ｂ サンプルホールド回路（Ｄ−ＦＦ回路）
４７ 位相調整器
Claims (3)
- 入力される光信号の波形に基づいて分散をモニタする光分散モニタ装置であって、
前記入力される光信号を電気信号に変換する受光部、および、該受光部で変換された電気信号のアイパターンについて、分散に応じて発生する波形歪みが特徴的に現れる部分に対応した物理量としてクロスポイントの電圧レベルを検出する信号変化位置検出部を有する特徴量検出部と、
参照信号により示される基準値と前記特徴量検出部の信号変化位置検出部で検出されるクロスポイントの電圧レベルとの高低に関する比較を行い、該比較結果に対応した信号を前記光信号に発生した分散に関する情報を示す信号として出力する分散情報抽出部と、を備えて構成されたことを特徴とする光分散モニタ装置。 - 入力される光信号の波形に基づいて分散をモニタする光分散モニタ方法であって、
前記入力される光信号を電気信号に変換し、該変換された電気信号のアイパターンについて、分散に応じて発生する波形歪みが特徴的に現れる部分に対応した物理量としてクロスポイントの電圧レベルを検出し、
参照信号により示される基準値と前記検出したクロスポイントの電圧レベルとの高低に関する比較を行い、該比較結果に対応した信号を前記光信号に発生した分散に関する情報を示す信号として出力することを特徴とする光分散モニタ方法。 - 光信号が伝搬する伝送路上に可変分散補償器を備え、該可変分散補償器の補償量を制御して分散の動的な補償を行う光伝送システムであって、
請求項１に記載の光分散モニタ装置を用いて、前記可変分散補償器から出力される光信号の分散をモニタし、該モニタ結果に従って前記可変分散補償器の補償量を制御する構成としたことを特徴とする光伝送システム。
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