JP4161808B2 - 光伝送システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、信号波長帯域内に含まれる複数信号チャネルが多重化された信号光を、光ファイバ伝送路を介して伝送する光伝送システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
波長分割多重（ＷＤＭ: Wavelength Division Multiplexing）光伝送システムは、大容量情報の高速送受信を可能にすべく、互いに異なる波長の複数信号チャネルが多重化された信号光を光ファイバ伝送路を介して伝送する。また、光伝送システムは、信号伝搬経路全体の累積波長分散の絶対値を小さくすることで、信号光の波形劣化を抑制することができる。これにより、光伝送システムは、ビットレートを高くすることができ、更なる大容量化を可能にする。
【０００３】
例えば、特開平１１−２０４８６６号公報に開示された光伝送システムは、多重化信号光に含まれる信号チャネルを複数の波長帯域に分波して、帯域ごとに分散補償をする構成を備える。これにより、帯域ごとに累積波長分散の絶対値の低減が図られている。
【０００４】
文献１「D. A. Atlas, "Chromatic dispersion limitations due to semiconductor laser chirping in conventional and dispersion-shifted single-mode fiber systems", Optics Letters, Vol.13, No.11, pp.1035-1037 (1988)」には、信号光光源として直接変調半導体レーザ光源を利用した構成に関し、累積波長分散と伝送特性との関係が示されている。この文献１には、良好な信号伝送品質を得るための分散耐力の値が記載されており、ビットレートが２．５Ｇｂ／ｓであるときには分散耐力が１２００ｐｓ／ｎｍであり、ビットレートが１０Ｇｂ／ｓであるときには分散耐力が８０ｐｓ／ｎｍである旨が記載されている。
【０００５】
文献２「M. Kakui, et al., "2.4Gbit/s repeaterless transmission over 306km non-dispersion-shifted fibre using directly modulated DFB-LD and dispersion-compensating fibre", Electronics Letters, Vol.31, No.1, pp.51-52 (1995)」に記載された光伝送システムは、累積波長分散の絶対値を略零にすることを意図し、信号光光源として直接変調半導体レーザ光源を利用するとともに、分散補償器として分散補償光ファイバを利用した構成が示されている。
【０００６】
さらに、文献３「M. Tanaka, et al., "Water-peak-suppressed non-zero dispersion shifted fiber for full spectrum coarse WDM transmission in metro networks", OFC2002, WA2」に記載された光伝送システムは、波長１．３８μｍ付近のＯＨ基に起因した損失ピークが低減された光ファイバが適用されている。この文献３には、信号光光源として直接変調半導体レーザ光源を利用した構成が示されており、ビットレートが２．５Ｇｂ／ｓであるときに、累積波長分散が１０００ｐｓ／ｎｍ程度で伝送ペナルティが１ｄＢである旨が記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
発明者は、従来の光伝送システムを検討した結果、以下のような課題を発見した。すなわち、多重化信号光における信号チャネル間隔（信号波長間隔）が比較的広いＣＷＤＭ（Coarse ＷＤＭ）光伝送を行なう光伝送システム（例えば特開２０００−１５６７０２号公報を参照）は、一般に、通信需要が比較的小さい経路に対して適用される。したがって、システムコスト低減が要求されることから、信号光光源として利用される半導体レーザ光源が直接変調される一方、分散補償が通常行なわれない。
【０００８】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、信号光の高品質伝送を可能にし、特にＣＷＤＭ光伝送を行なうのに適した光伝送システムを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る光伝送システムは、無温調の直接変調光源を含む光送信器と、光受信器と、これら光送信器と光受信器との間に配置された光ファイバ伝送路と、無温調の分散補償器を少なくとも備える。上記光送信器は、信号波長帯域の複数信号チャネルが多重化された信号光を出力する。上記光ファイバ伝送路は、光送信器から出力された信号光を伝送するための伝送媒体であって、上記直接変調光源の動作波長において正の波長分散を有する。上記光受信器は、光ファイバ伝送路を伝搬した信号光を受信する。上記分散補償器は、信号光の波長分散を補償する光学部品であって、上記光送信器の信号送信端と上記光ファイバ伝送路の信号入射端の間の光路上か、あるいは、上記光受信器の信号受信端と上記光ファイバ伝送路の信号出射端との間の光路上のいずれかに配置される。
【００１０】
特に、上記分散補償器が上記光送信器の信号送信端と上記光ファイバ伝送路の信号入射端との間の光路上に配置された場合、上記光ファイバ伝送路の信号出射端において、上記直接変調光源の動作波長における信号光の波長分散は、０℃〜６０℃の温度範囲に亘って負に設定されている。一方、上記分散補償器が上記光受信器の信号受信端と上記光ファイバ伝送路の信号出射端との間の光路上に配置された場合、上記光受信器の信号受信端において、上記直接変調光源の動作波長における信号光の波長分散は、０℃〜６０℃の温度範囲に亘って負に設定されている。
【００１１】
上述のような構造を備えた光伝送システムによれば、信号光を高品質で伝送することが可能となる。また、直接変調光源及び分散補償器それぞれが無温調デバイスであるので、システムコストが安価になる。
【００１２】
この発明に係る光伝送システムは、さらに分波器を備えてもよい。この場合、上記分波器は、上記光ファイバ伝送路を伝搬する信号光に含まれる複数信号チャネルを、該光ファイバ伝送路の零分散波長を含む第１波長域の信号チャネル群とそれ以外の第２波長域の信号チャネル群とに分波する。また、上記分散補償器は、分波器により分波された第２波長域における信号チャネルを分散補償する。なお、この分散補償器の信号出力端において、該分散補償器を通過した第２波長域の何れかの信号チャネルの波長分散は、温度範囲０℃〜６０℃で負であるのが好ましい。
【００１３】
上記第１波長域は光ファイバ伝送路の零分散波長を含む波長域であり、上記第２波長域では第１波長域と比較して信号光の波長分散の絶対値がより大きくなる。そのため、分波器により分波された波長分散の絶対値が大きい第２波長域の信号光は、無温調の分散補償器により分散補償される。そして、分散補償器を通過した後、すなわち該分散補償器の信号出力端における信号光の波長分散は、上記動作波長において温度範囲０℃〜６０℃で負となるように設定されている。以上の構成により、この発明に係る光伝送システムは、信号波長帯域内の多重化信号光を高品質で伝送することが可能となり、特にＣＷＤＭ光伝送を行なうのに適したシステムとなる。なお、分散補償器は、第２波長域における信号チャネルに対してのみ設けられればよく、直接変調光源及び分散補償器それぞれが無温調デバイスであるので、システムコストが安価になる。また、ＣＷＤＭ光伝送では信号光に含まれる信号チャネル間隔（信号波長間隔）が広いので、分波器として安価な光フィルタを利用することができる。
【００１４】
この発明に係る光伝送システムにおいて、分散補償器を通過した第２波長域における全信号チャネルの波長分散は、０℃〜６０℃の温度範囲に亘って負であるのがより好ましい。この場合、さらに高品質の信号光伝送が可能になる。
【００１５】
この発明に係る光伝送システムにおいて、上記第２波長域内に含まれる信号チャネルのうち少なくとも一信号チャネルのビットレートは、上記第１波長域内の全信号チャネルのいずれのビットレートよりも高いことが好ましい。この場合、意識的に分散補償された側から伝送速度アップグレードが図れるため、低コストで簡単な構成でシステムの改善が期待できる。
【００１６】
さらに、この発明に係る光伝送システムにおいて、上記光ファイバ伝送路は、波長１．３μｍ近傍に零分散波長を有するシングルモード光ファイバを含むのが好ましい。この場合、すでに敷設されているシングルモード光ファイバを光ファイバ伝送路として利用することができるので、システムコストの増加を抑制することが可能になる。
【００１７】
上記光ファイバ伝送路は、波長１．３８μｍにおいて、波長１．３１μｍにおける伝送損失より小さい伝送損失を有するのが好ましい。波長１．３８μｍ付近の信号チャネルを利用することができ、更なる大容量化が可能になるからである。また、上記光ファイバ伝送路は、１．３５μｍ〜１．５μｍの波長範囲に存在する零分散波長を有するのが好ましい。信号波長帯域のうち短波長側における光ファイバ伝送路の波長分散が負値（又は小さい正値）であるので、信号波長帯域内における全信号チャネルの伝送特性が改善されるからである。
【００１８】
なお、上記受信器の信号受信端において、上記第２波長域における何れかの信号チャネルの光パワーは、上記第１波長域における信号チャネルの光パワーのうち最小光パワーより大きいのが好ましい。この場合、上記分散補償器の挿入に起因した損失増加が抑制され、伝送距離を長くすることができるとともに、システムのロスバジェットの劣化が回避される。
【００１９】
さらに，受信器の信号受信端において、上記第２波長域における全信号チャネルの光パワーは、上記第１波長域における信号チャネルの光パワーのうち最小光パワーより大きいのが好ましい。この場合、システム全体のロスバジェットを第１波長域における値で規定することができ、システム設計が容易となる。また、ロスバジェットが十分に確保されるので、システム全体の信頼性が向上する。
【００２０】
この発明に係る光伝送システムは、光ファイバ伝送路に対し、信号光をラマン増幅するためのラマン増幅用励起光を供給する励起光供給手段をさらに備えるのが好ましい。この場合、ラマン増幅用励起光が供給された光ファイバ伝送路において信号光がラマン増幅されるので、実効的な伝送損失を低減することができ、また、分散補償器の挿入に起因した損失増加を補償することができる。なお、上記励起光供給手段は、１．２μｍ〜１．３μｍの波長範囲に含まれる複数励起チャネルが多重化されたラマン増幅用励起光を上記光ファイバ伝送路に供給するのが好ましい。この場合、特に伝送損失が大きい波長１．３１μｍ近傍の信号光がラマン増幅され、この波長近傍の実効的な伝送損失を低減することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る光伝送システムにおける各実施形態を、図１〜図１３を用いて詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２２】
（第１実施形態）
まず、この発明に係る光伝送システムにおける第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係る光伝送システム１ａの構成を示す図である。この図に示された光伝送システム１ａは、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の直接変調光源１１1〜１１N（光送信器に含まれる）、合波器１２、Ｎ個の受信器２１1〜２１N（光受信器に含まれる）、分波器２２、分散補償器２３、分波器２４1、分波器２４2、及び、光ファイバ伝送路３０を備える。
【００２３】
上記直接変調光源１１n（ｎは１以上Ｎ以下の任意の整数）は、信号チャネルとして、直接変調された波長λnの光を出力する無温調の半導体レーザ光源を含む。合波器１２は、直接変調光源１１nから出力された波長λnの光を合波し、信号チャネル波長λ1〜λNの多重化信号光を光ファイバ伝送路３０へ送出する。これら信号チャネルの波長λ1〜λNは、波長１．３μｍ程度から波長１．６１μｍ程度までの信号波長帯域に含まれ、その信号チャネル間隔（波長間隔）は比較的広い。すなわち、この光伝送システム１ａは、ＣＷＤＭ光伝送を実現するシステムである。
【００２４】
光ファイバ伝送路３０は、合波器１２から出力された信号チャネル波長λ1〜λNの多重化信号光を分波器２２へ伝送する。この光ファイバ伝送路３０は、波長１．３μｍ近傍に零分散波長を有する標準的なシングルモード光ファイバか、あるいは１．３５μｍ〜１．５μｍの波長範囲に零分散波長が存在する非零分散シフト光ファイバ（NZDSF: Non Zero-Dispersion Shifted optical Fiber）を含むのが好ましい。また、光ファイバ伝送路３０は、波長１．３８μｍにおいて、波長１．３１μｍにおける伝送損失より小さい伝送損失を有するのが好ましい。
【００２５】
分波器２２は、光ファイバ伝送路３０の信号出射端側に設けられ、光ファイバ伝送路３０を伝搬してきた多重化信号に含まれる波長λ1〜λNの信号チャネルを、第１波長域Λ1の信号チャネル群と第２波長域Λ2の信号チャネル群とに分波する。第１波長域Λ1は光ファイバ伝送路３０の零分散波長を含む波長域であり、第２波長域Λ2はこれ以外の波長域である。光ファイバ伝送路３０が標準的なシングルモード光ファイバを含む場合、第１波長域Λ1より第２波長域Λ2の方が長波長側に位置する。
【００２６】
分散補償器２３は、無温調の光学デバイスであって、分波器２２から出力された第２波長域Λ2に含まれる波長λM+1〜λN（Ｍは２以上(Ｎ−１)以下の整数）の信号チャネル群の分散補償を行う。この分散補償器２３は、第２波長域Λ2において光ファイバ伝送路３０の波長分散とは異符号の波長分散を有する。分散補償器２３は、例えば分散補償光ファイバが適しており、この場合、損失が小さく、他の光ファイバとの接続が容易であり、広帯域で使用可能である。また、分散補償器２３は、バルク型デバイスであってもよく、この場合、周期性があり、広帯域で使用可能であり、分散特性を可変とすることができ、高入力パワーでも使用可能である。また、分散補償器２３は、平面光導波路型デバイスであってもよく、この場合、小型化可能であり、広帯域で使用可能であり、高入力パワーでも使用可能である。
【００２７】
分波器２４1は、分波器２２から出力された第１波長域Λ1に含まれる信号光を波長λ1〜λMの各信号チャネルに分波する。一方、分波器２４2は、分散補償器２３により分散補償された第２波長域Λ2に含まれる信号光を波長λM+1〜λNの各信号チャネルに分波する。各受信器２１n（ｎ＝１〜Ｎ）は、分波器２４1又は分波器２４2から出力された波長λnの各信号チャネルの光を受信する。
【００２８】
この第１実施形態に係る光伝送システム１ａは以下のように動作する。無温調の各直接変調光源１１nから出力された波長λnの信号チャネルは合波器１２で合波され、波長λ1〜λNの信号チャネルを含む多重化信号光が光ファイバ伝送路３０へ送出される。光ファイバ伝送路３０を伝搬して分波器２２に到達した多重化信号光の信号チャネルは、分波器２２により第１波長域Λ1の信号チャネル群と第２波長域Λ2の信号チャネル群とに分波される。分波器２２から出力された波長分散の絶対値が小さい第１波長域Λ1に含まれる信号チャネル群（波長λ1〜λM）は、分波器２４1により各信号チャネルに分波されて、それぞれ受信器２１1〜２１Mにより受信される。一方、分波器２２から出力された波長分散の絶対値が大きい第２波長域Λ2に含まれる信号チャネル群（波長λM+1〜λN）は、無温調の分散補償器２３により分散補償された後、分波器２４2により各信号チャネルに分波されて、受信器２１M+1〜２１Nにより受信される。
【００２９】
このとき、分散補償器２３を通過した後の第２波長域Λ2における何れかの信号チャネルの波長分散は（受信器２１M+1〜２１Nの信号受信端における波長分散）、０℃〜６０℃の温度範囲に亘って負になるように設定されている。さらには、分散補償器２３を通過した後の第２波長域Λ2における全信チャネルの波長分散は、０℃〜６０℃の温度範囲に亘って負になるように設定されてもよい。
【００３０】
なお、受信器２１1〜２１Nの信号受信端において、第２波長域Λ2における何れか信号チャネルの光パワーは、第１波長域Λ1における信号チャネルの光パワーのうち最小光パワーより大きくなるように設定されるのが好ましい。さらには、受信器２１1〜２１Nの信号受信端において、第２波長域Λ2における全信号チャネルの光パワーが、第１波長域Λ1における信号チャネルの光パワーのうち最小光パワーより大きくなるように設定されてもよい。
【００３１】
波長分散特性及び損失特性が上述のように設定されることにより、当該光伝送システム１ａは、信号波長帯域内の複数信号チャネルを含む多重化信号光を高品質で伝送することが可能となり、特にＣＷＤＭ光伝送を行なうのに適したシステムとなる。また、当該光伝送システム１ａは、一方の第２波長域Λ2における信号チャネル群に対してのみ分散補償器２３を設ければよく、各直接変調光源１１n及び分散補償器２３それぞれが無温調デバイスであるので、システムコストが安価になる。さらに、ＣＷＤＭ光伝送では信号チャネル間隔が広いので、分波器２２として安価な光フィルタを利用することができる。
【００３２】
上述の構成では、光ファイバ伝送路３０の信号出射端側に分散補償器２３が配置されていたが、分散補償器２３は、図２に示されたように、光ファイバ伝送路３０の信号入射端側に配置されてもよい。なお、図２は、図１に示された第１実施形態に係る光伝送システム１ａの第１応用例の構成を示す図である。
【００３３】
この第１応用例に係る光伝送システム１ｂでは、無温調の直接変調光源１１1〜１１Mから出力された第１波長域Λ1に含まれる波長λ1〜λMの信号チャネルが合波器１２1により合波される。一方、無温調の直接変調光源１１M+1〜１１Nから出力された第２波長域Λ2に含まれる波長λM+1〜λNの信号チャネルが合波器１２2により合波される。
【００３４】
第２波長域Λ2に含まれる信号チャネル群は、一旦分散補償器２３により分散補償された後に、第１波長域Λ1に含まれる信号チャネル群とともに合波器１３により合波される。この合波器１３により合波された波長λ1〜λNの信号チャネルを含む多重化信号光は、例えば１００ｋｍ長のシングルモード光ファイバからなる光ファイバ伝送路３０を伝搬し、分波器２４に到達する。
【００３５】
分波器２４に到達した多重化信号光は、この分波器２４において各信号チャネルに分波され、各信号チャネルは対応して設けられた受信器２１1〜２１Nによりそれぞれ受信される。
【００３６】
さらに、第１実施形態に係る光伝送システムは、伝送速度の異なる複数信号チャネルのハイブリッド伝送も可能である。図３は、図１に示された第１実施形態に係る光伝送システムにおける第２応用例の構成を示す図であり、基本的には図２に示された第１応用例に係る光伝送システム１ｂと同様な構成を有する。
【００３７】
この第２応用例に係る光伝送システム１ｃでは、直接変調光源１１1〜１１Mから出力される波長λ1〜λMの信号チャネルの伝送速度が２．５Ｇｂ／ｓであるのに対し、直接変調光源１１M+1〜１１Nから出力される波長λM+1〜λNの信号チャネルの伝送速度は１０Ｇｂ／ｓである。この光伝送システム１ｃにおいて、高ビットレート（１０Ｇｂ／ｓ）の信号チャネルは分散補償光ファイバ（ＤＣＦ）である分散補償器２３により分散補償される。
【００３８】
例えば、この光伝送システム１ｃにおいて、伝送速度が２．５Ｇｂ／ｓである第１波長域Λ1の信号チャネル群として、直接変調光源１１1〜１１Mから波長１４９０ｎｍ〜１５５０ｎｍの信号チャネルが合波器１２1により合波される。一方、伝送速度が１０Ｇｂ／ｓである第２波長域Λ2の信号チャネル群として、直接変調光源１１M+1〜１１Nから波長１５７０ｎｍ、１５９０ｎｍの信号チャネルが合波器１２2により合波される。一方、第２波長域Λ2の信号チャネル群はさらにＤＣＦ２３により分散補償され、残留分散が１０ｐｓ／ｎｍ未満になる程度まで低減される。その後、第２波長域Λ2の信号チャネル群は、第１波長域Λ1の信号チャネル群とともに合波器１３により合波される。合波器１３から出力された、波長１４９０ｎｍ〜１５９０ｎｍの信号チャネルを含む多重化信号光は光ファイバ伝送路３０（例えば、５０ｋｍ長のシングルモード光ファイバ）を伝搬し、分波器２４に到達する。この分波器２４において、多重化信号光は信号チャネルに分波され、これら信号チャネルそれぞれが対応する受信器２１1〜２１Nによって受信される。
【００３９】
この光伝送システム１ｃのように、事前にアップグレード可能な信号チャネルを決定しておき、その信号チャネルに対してＤＣＦ等の分散補償器で分散補償を行うように構成しておけば、光送信器及び光受信器を差し替えるだけで、伝送速度を２．５Ｇｂ／ｓから１０Ｇｂ／ｓへのアップグレードが容易になる。
【００４０】
図４は、第１実施形態に係る光伝送システム１ａの波長分散特性を示すグラフである。この光伝送システム１ａにおいて、光ファイバ伝送路３０は、１００ｋｍ長の標準的なシングルモード光ファイバとした。分散補償器２３は、波長１．５５μｍにおける諸特性として、−１００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの波長分散と、０ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープと、０．５ｄＢ／ｋｍの伝送損失を有する分散補償光ファイバとした。合波器１２、分波器２４1及び分波器２４2それぞれの挿入損失は３ｄＢとした。分波器２２の挿入損失は１ｄＢとした。この光伝送システム１ａは、波長範囲１．３１μｍ〜１．６１μｍの１６チャネル信号光（チャネル間隔２０ｎｍ）をビットレート２．５Ｇｂ／ｓで伝送する、分散耐力１０００ｐｓ／ｎｍのシステムを想定している。
【００４１】
分散補償器２３を設けない場合には、波長によっては累積波長分散が分散耐力を超える（図４中の破線）。しかしながら、この第１実施形態に係る光伝送システム１ａでは、光ファイバ伝送路３０における波長分散の絶対値が大きい第２波長域Λ2（波長１．４２μｍ〜１．６１μｍ）に含まれる各信号チャネルは、分散補償器２３により分散補償されるため、システム全体の累積波長分散が分散耐力以下となった（図４中の実線Ａ又はＢ）。図４中の実線Ａは、第２波長域Λ2における平均波長分散が略零となるように分散補償されたケースを示している。図４中の実線Ｂは、第２波長域Λ2における平均波長分散が負となるように分散補償されたケースを示している。光源１１nそれぞれは直接変調光源であるため、実線Ｂで示されるように、第２波長域Λ2における平均波長分散が負となるのが好ましい。
【００４２】
図５は、第１実施形態に係る光伝送システム１ａの他の波長分散特性を示すグラフである。この光伝送システム１ａにおいて、光ファイバ伝送路３０は、５０ｋｍ長の非零分散シフト光ファイバ（ＮＺＤＳＦ）とした。この非零分散シフト光ファイバは、１．４３μｍの零分散波長と、波長１．５５μｍにおいて０．２ｄＢ／ｋｍの伝送損失を有する。分散補償器２３は、波長１．５５μｍにおける諸特性として、−８０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの波長分散と、−０．１ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープと、０．５ｄＢ／ｋｍの伝送損失を有する分散補償光ファイバとした。合波器１２、分波器２４1及び分波器２４2それぞれの挿入損失は３ｄＢとした。分波器２２の挿入損失は１ｄＢとした。この光伝送システム１ａは、波長範囲１．３１μｍ〜１．６１μｍの１６チャネル信号光（チャネル間隔２０ｎｍ）をビットレート１０Ｇｂ／ｓで伝送する、分散耐力７５ｐｓ／ｎｍのシステムを想定している。
【００４３】
このときも、分散補償器２３を設けない場合には、波長によっては累積波長分散が分散耐力を超える。しかしながら、この第１実施形態に係る光伝送システム１ａでは、光ファイバ伝送路３０における波長分散の絶対値が大きい第２波長域Λ2（波長１．４５μｍ〜１．６１μｍ）に含まれる各信号チャネルは、分散補償器２３により分散補償されるため、システム全体の累積波長分散が負となった。伝送ペナルティは全信号チャネルにおいて１ｄＢ以下であった。
【００４４】
（第２実施形態）
次に、この発明に係る光伝送システムにおける第２実施形態について説明する。図６は、第２実施形態に係る光伝送システム２の構成を示す図である。この図に示された光伝送システム２は、第１実施形態に係る光伝送システム１ａの構成（図１）に加えて、光カプラ４１及び励起光源４２をさらに備えている。なお、以下の説明では、図６に示されたように、光ファイバ伝送路３０の信号出射端側に分散補償器２３が配置された構成を対象としているが、この第２実施形態は、その応用例として図２に示されたように、分散補償器２３が光ファイバ伝送路３０の信号入射端側に配置された構成を備えてもよい。また、この第２実施形態は、他の応用例として図３に示されたように、信号チャネル間で伝送速度が異なるハイブリッド伝送を可能にする構成を備えてもよい。
【００４５】
励起光源４２は、光ファイバ伝送路３０において信号光をラマン増幅するためのラマン増幅用励起光を出力する。光カプラ４１は、光ファイバ伝送路３０の後段であって分波器２２の前段に設けられ、励起光源４２から出力された励起光を光ファイバ伝送路３０に供給するとともに、光ファイバ伝送路３０から到達した多重化信号光を合波器２２へ出力する。ラマン増幅用の励起光は、波長範囲１．２μｍ〜１．３μｍの複数励起チャネルを含むのが好ましく、この場合、波長範囲１．３μｍ〜１．４μｍの多重化信号光をラマン増幅することができる。また、このとき、光ファイバ伝送路３０は、波長１．３８μｍにおいて、波長１．３１μｍにおける伝送損失より小さい伝送損失を有するのが好ましい。
【００４６】
この光伝送システム２は以下のように動作する。励起光源４２から出力されたラマン増幅用励起光は、光カプラ４１を経て光ファイバ伝送路３０へ供給される。光送信器を構成する無温調の各直接変調光源１１nから出力された波長λnの各信号チャネルは合波器１２により合波され、この合波器１２から波長λ1〜λNの信号チャネルが多重化された信号光（多重化信号光）が光ファイバ伝送路３０へ送出される。光ファイバ伝送路３０を伝搬している間に多重化信号光はラマン増幅される。そして、光ファイバ伝送路３０から光カプラ４１を経て分波器２２に到達した多重化信号光に含まれる信号チャネルは、分波器２２により第１波長域Λ1の信号チャネル群と第２波長域Λ2の信号チャネル群とに分波される。分波器２２により分波された波長分散の絶対値が小さい第１波長域Λ1の信号チャネル群（波長λ1〜λM）は、分波器２４1により各信号チャネルに分波されて、それぞれ対応する受信器２１1〜２１Mにより受信される。一方、分波器２２により分波された波長分散の絶対値が大きい第２波長域Λ2の信号チャネル群（波長λM+1〜λN）は、無温調の分散補償器２３により分散補償された後に、分波器２４2により各信号チャネルに分波される。そして、受信器２１M+1〜２１Nにより、これら分波された信号チャネル（波長λM+1〜λN）がそれぞれ受信される。
【００４７】
このとき、分散補償器２３を通過した後の第２波長域Λ2における何れかの信号チャネルの波長分散（受信器２１M+1〜２１Nの信号受信端における波長分散）は、０℃〜６０℃の温度範囲に亘って負となるように設定されている。さらには、分散補償器２３を通過した後の第２波長域Λ2における全信号チャネルの波長分散は、０℃〜６０℃の温度範囲に亘って負となるように設定されてもよい。なお、受信器２１M+1〜２１Nの信号受信端において、第２波長域Λ2における何れか信号チャネルの光パワーは、第１波長域Λ1における信号チャネルの光パワーのうち最小光パワーより大きくなるように設定されているのが好ましい。さらには、受信器２１M+1〜２１Nの信号受信端において、第２波長域Λ2における全信号チャネルの光パワーは、第１波長域Λ1における信号チャネルの光パワーのうち最小光パワーより大きくなるように設定されているのがより好ましい。
【００４８】
上述のような波長分散特性及び損失特性が実現されることにより、当該光伝送システム２は、信号波長帯域内の複数信号チャネルを含む多重化信号光の高品質伝送を可能にし、特にＣＷＤＭ光伝送に適したシステムとなる。また、この第２実施形態においても、一方の第２波長域Λ2における信号チャネルに対してのみ分散補償器２３を設ければよく、各直接変調光源１１n及び分散補償器２３それぞれは無温調デバイスであるので、システムコストが安価になる。ＣＷＤＭ光伝送では信号チャネル間隔が広いので、分波器２２として安価な光フィルタを利用することができる。この第２実施形態は、光ファイバ伝送路３０の伝送損失が大きい波長域の信号チャネルをラマン増幅することで、更に高品質の信号伝送を可能にする。
【００４９】
具体的に、光ファイバ伝送路３０は、波長１．３８μｍ付近のＯＨ基に起因した損失ピークが低減された非零分散シフト光ファイバ（ＮＺＤＳＦ）である。波長範囲１．３１μｍ〜１．６１μｍの１６チャネル信号光（チャネル間隔２０ｎｍ）をビットレート２．５Ｇｂ／ｓで伝送する、分散耐力１２００ｐｓ／ｎｍのシステムを想定している。ラマン増幅用励起光の励起チャネル波長は１．２μｍ〜１．３μｍであり、波長１．３μｍ付近の多重化信号光をラマン増幅する。これにより、損失により制限されていた伝送距離が拡張され、あるいは、受信パワーが増大して、システムマージンの拡大を図ることができる。例えば、ラマン増幅用励起光の励起チャネル波長が１．２３μｍであって、その光パワーが２４ｄＢｍであれば、波長１．３３μｍにおいて伝送距離を２０ｋｍ以上長くすることができる。
【００５０】
図７は、光ファイバ伝送路の損失特性を示すグラフである。この図７に示されたように、分散補償器２３の挿入に起因して、第２波長域Λ2における全信号チャネルの伝送損失は増加する。しかしながら、信号波長帯域内における全信号チャネルの伝送損失は許容値以下であることが重要である。特に波長１．３μｍ近傍の伝送損失と比較して第２波長域Λ2における全信号チャネルの伝送損失が同等以下であれば、システム全体のロスバジェットのパフォーマンスを劣化させない。この第２実施形態のように、信号光をラマン増幅することにより、高品質の信号光伝送が可能である。
【００５１】
（第３実施形態）
次に、この発明に係る光伝送システムの第３実施形態について説明する。図８は、第３実施形態に係る光伝送システム３の構成を示す図である。この図に示された光伝送システム３は、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の直接変調光源１１1〜１１N（光送信器に含まれる）、合波器１２、Ｎ個の受信器２１1〜２１N（光受信器に含まれる）、分波器２２1、分波器２２2、分散補償器２３2、分散補償器２３3、分波器２４1、分波器２４2、分波器２４3、及び、光ファイバ伝送路３０を備える。なお、以下の説明では、図８に示されたように、光ファイバ伝送路３０の信号出射端側に分散補償器２３2、２３3が配置された構成を対象としているが、この第３実施形態も、その応用例として図２に示されたように、分散補償器２３2、２３3が光ファイバ伝送路３０の信号入射端側に配置された構成を備えてもよい。また、この第３実施形態は、他の応用例として図３に示されたように、信号チャネル間で伝送速度が異なるハイブリッド伝送を可能にする構成を備えてもよい。
【００５２】
直接変調光源１１n（ｎは１以上Ｎ以下の任意の整数）それぞれは、直接変調された波長λnの信号チャネルを出力する無温調の半導体レーザ光源を含む。合波器１２は、直接変調光源１１nから出力された波長λnの信号チャネルを合波して、波長λ1〜λNの信号チャネルが多重化された信号光（多重化信号光）光を光ファイバ伝送路３０へ送出する。信号チャネル波長λ1〜λNは、それぞれ波長１．３μｍ程度から波長１．６１μｍ程度までの信号波長帯域に含まれ、チャネル間隔が比較的広い。すなわち、この第３実施形態に係る光伝送システム３は、ＣＷＤＭ光伝送を行うシステムである。
【００５３】
光ファイバ伝送路３０は、合波器１２から出力された波長λ1〜λNの信号チャネルを含む多重化信号光を分波器２２1へ導く。この光ファイバ伝送路３０は、波長１．３μｍ近傍に零分散波長を有する標準的なシングルモード光ファイバが適しており、あるいは、波長１．３５μｍ〜１．５μｍに零分散波長を有する非零分散シフト光ファイバ（ＮＺＤＳＦ）であるのが好ましい。また、光ファイバ伝送路３０は、波長１．３８μｍにおいて、波長１．３１μｍにおける伝送損失より小さい伝送損失を有するのが好ましい。
【００５４】
分波器２２1は、光ファイバ伝送路３０の後段に設けられ、光ファイバ伝送路３０を伝搬してきた波長λ1〜λNの信号チャネルを、第１波長域Λ1の信号チャネル群と第２波長域Λ2の信号チャネル群とに分波する。第１波長域Λ1は光ファイバ伝送路３０の零分散波長を含む波長域であり、第２波長域Λ2はこれ以外の波長域である。光ファイバ伝送路３０が標準的なシングルモード光ファイバである場合、第１波長域Λ1より第２波長域Λ2の方が長波長側にある。また、分波器２２2は、分波器２２1により分波された第２波長域Λ2に含まれる波長λM+1〜λN（Ｍは２以上(Ｎ−１)以下の整数）の信号チャネルを、更に２つの信号チャネル群に分波する。
【００５５】
分散補償器２３2は、無温調デバイスであって、分波器２２2により分波された第２波長域Λ2における信号チャネルのうち波長λM+1〜λL（Ｌは(Ｍ＋２)以上(Ｎ−１)以下の整数）の信号チャネルに対して分散補償する。分散補償器２３3も、無温調デバイスであって、分波器２２2により分波された第２波長域Λ2の信号チャネルのうち波長λL+1〜λNの信号チャネルに対して分散補償する。これら分散補償器２３2、２３3は、各波長域において光ファイバ伝送路３０の波長分散とは異なる符号の波長分散を有し、例えば分散補償光ファイバが適している。
【００５６】
分波器２４1は、分波器２２1により分波された第１波長域Λ1に含まれる波長λ1〜λMの信号チャネルを分波する。分波器２４2は、分散補償器２３2により分散補償された第２波長域Λ2の信号チャネルのうち波長λM+1〜λLの信号チャネルを分波する。分波器２４3は、分散補償器２３3により分散補償された第２波長域Λ2の信号チャネルのうち波長λL+1〜λNの信号チャネルを分波する。各受信器２１nは、分波器２４1〜２４3の何れかから出力された波長λnの信号チャネルを受信する。
【００５７】
この光伝送システム３は以下のように動作する。無温調の直接変調光源１１nからそれぞれ出力された波長λnの信号チャネルは合波器１２により合波され、この合波器１２から波長λ1〜λNの信号チャネルが多重化された信号光（多重化信号光）が光ファイバ伝送路３０へ送出される。光ファイバ伝送路３０から分波器２２1に到達した多重化信号光は、分波器２２1により第１波長域Λ1の信号チャネル群と第２波長域Λ2の信号チャネル群とに分波される。分波器２２1により分波された波長分散の絶対値が小さい第１波長域Λ1に含まれる波長λ1〜λMの信号チャネルは、それぞれ分波器２４1により分波され、受信器２１1〜２１Mにより受信される。一方、分波器２２1により分波され波長分散の絶対値が大きい第２波長域Λ2に含まれる波長λM+1〜λNの信号チャネルは、分波器２２2により更に２つの波長域の信号チャネルに分波され、無温調の分散補償器２３2，２３3により分散補償される。その後、分散補償された信号チャネルは、それぞれ分波器２４2、２４3により分波されて、対応する受信器２１M+1〜２１Nにより受信される。
【００５８】
このとき、分散補償器２３2、２３3を通過した後の第２波長域Λ2の何れかの信号チャネルの波長分散（受信器２１M+1〜２１Nの信号受信端における波長分散）は、０℃〜６０℃の温度範囲に亘って負となるように設定されている。さらには、分散補償器２３2、２３3を通過した後の第２波長域Λ2における全信号チャネルの波長分散は、０℃〜６０℃の温度範囲に亘って負となるように設定されるのが好ましい。
【００５９】
なお、受信器２１M+1〜２１Nの信号受信端において、第２波長域Λ2における何れかの信号チャネルの光パワーは、第１波長域Λ1に含まれる信号チャネルの光パワーのうち最小光パワーより大きくなるように設定されるのが好ましい。また、受信器２１M+1〜２１Nの信号受信端において、第２波長域Λ2における全信号チャネルの光パワーは、第１波長域Λ1における全信号チャネルの光パワーのうち最小光パワーより大きくなるように設定されてるのが好ましい。
【００６０】
上述のような波長分散特性及び損失特性を要することにより、光伝送システム３は、信号波長帯域内に含まれる複数信号チャネルの高品質伝送を可能にし、特にＣＷＤＭ光伝送を行なうのに適している。また、この第３実施形態も、一方の第２波長域Λ2にける信号チャネルに対してのみ分散補償器２３2、２３3を設ければよく、また、直接変調光源１１n及び分散補償器２３それぞれが無温調デバイスであるので、システムコストが安価になる。また、ＣＷＤＭ光伝送では信号チャネル間隔が広いので、分波器２２1、２２2として安価な光フィルタを利用することができる。特に、この第３実施形態では、第２波長域Λ2に含まれる信号チャネルを２つの波長域に分波し、分波された信号チャネル群それぞれに対して分散補償器が設けられることから、より高品質の信号光伝送が可能となる。さらに、分散補償器２３2、２３3に対する損失要求特性が緩和されるので、システム設計が容易である。
【００６１】
図９は、第３実施形態に係る光伝送システム３の波長分散特性を示すグラフである。分散補償器２３2、２３3を設けない場合、波長によっては累積波長分散が分散耐力を超える。しかしながら、この第３実施形態に係る光伝送システム３では、光ファイバ伝送路３０における波長分散の絶対値が大きい第２波長域Λ2（波長１．４μｍ〜１．６１μｍ）に含まれる各信号チャネルは、分散補償器２３2、２３3により分散補償される。これによりシステム全体の累積波長分散が負となる。
【００６２】
（実施例）
次に、第１実施形態に係る光伝送システム１の具体的な実施例１〜３について説明する。何れの実施例でも、信号チャネルの波長を１２７５ｎｍ、１３００ｎｍ、１３２５ｎｍ、１３５０ｎｍ、１５３０ｎｍ、１５５０ｎｍ、１５７０ｎｍ及び１５９０ｎｍとした。また、第２波長域Λ2を１５３０ｎｍ〜１５９０ｎｍとした。
【００６３】
実施例１において、光ファイバ伝送路３０は、１００ｋｍ長の標準的なシングルモード光ファイバとした。分散補償器２３は、波長１．５５μｍにおける諸特性として、−１２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの波長分散と、−０．４ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープと、０．５ｄＢ／ｋｍの伝送損失を有する分散補償光ファイバとした。ビットレートは２．５Ｇｂ／ｓとした。そして、分散補償光ファイバの長さを変えて、システム全体の波長分散特性を評価した。図１０は、実施例１の波長分散特性を纏めた表である。この表には、分散補償光ファイバの長さ（ｋｍ）、第２波長域Λ2における累積波長分散の最大値（ｐｓ／ｎｍ）、及び、第２波長域Λ2における最悪伝送ペナルティ（ｄＢ）が示されている。分散補償光ファイバが長さ７ｋｍであるとき、第２波長域Λ2における累積波長分散の最大値は約１０００ｐｓ／ｎｍであり、最悪伝送ペナルティは１．０ｄＢであった。分散補償光ファイバが長さ１４ｋｍであるとき、第２波長域Λ2における累積波長分散の最大値は約２０ｐｓ／ｎｍであり、最悪伝送ペナルティは０．１ｄＢであった。分散補償光ファイバが長さ１４．３ｋｍであるとき、第２波長域Λ2における累積波長分散の最大値は約−２０ｐｓ／ｎｍであり、最悪伝送ペナルティは−０．１ｄＢであった。分散補償光ファイバが長さ１５ｋｍであるとき、第２波長域Λ2における累積波長分散の最大値は約−１００ｐｓ／ｎｍであり、最悪伝送ペナルティは−０．２ｄＢであった。すなわち、分散補償光ファイバが長さ１４．３ｋｍ又は１５ｋｍであるときに、第２波長域Λ2の全信号波長域に亘って累積波長分散が負となって、光送信器と光受信器とを光ファイバ伝送路を介して直接接続した構成より伝送ペナルティが改善した。
【００６４】
実施例２において、光ファイバ伝送路３０は、１２５ｋｍ長の非零分散シフト光ファイバ（ＮＺＤＳＦ）とした。この非零分散シフト光ファイバは、波長１．５５μｍにおける諸特性として、８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの波長分散と、０．０６ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープと、０．２ｄＢ／ｋｍの伝送損失を有する。分散補償器２３は、波長１．５５μｍにおける諸特性として、−１００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの波長分散と、−０．６ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープと、０．５２ｄＢ／ｋｍの伝送損失を有する分散補償光ファイバとした。ビットレートは２．５Ｇｂ／ｓとした。そして、分散補償光ファイバの長さを変えて、システム全体の波長分散特性を評価した。図１１は、実施例２の波長分散特性を纏めた表である。この表には、各信号チャネル波長について、分散補償光ファイバの長さ（ｋｍ）、累積波長分散の最大値（ｐｓ／ｎｍ）及び伝送ペナルティ（ｄＢ）が示されている。この表から判るように、何れの信号チャネル波長においても、累積波長分散が負であるときに、伝送ペナルティが負となっている。
【００６５】
なお、この実施例２において、分散補償光ファイバが長さ５ｋｍ、９ｋｍ、１０ｋｍ、１０．５ｋｍ、１１ｋｍ、１５ｋｍであるとき、信号チャネル波長１５３０ｎｍにおける累積波長分散の最大値はそれぞれ４１０ｐｓ／ｎｍ、５８ｐｓ／ｎｍ、−３０ｐｓ／ｎｍ、−７０ｐｓ／ｎｍ、−１１９ｐｓ／ｎｍ、―４６２ｐｓ／ｎｍ、であり、伝送ペナルティはそれぞれ０．５ｄＢ、０．１ｄＢ、−０．１ｄＢ、−０．２ｄＢ、−０．２ｄＢ、−０．２ｄＢであった。
【００６６】
また、分散補償光ファイバが長さ５ｋｍ、９ｋｍ、１０ｋｍ、１０．５ｋｍ、１１ｋｍ、１５ｋｍであるとき、信号チャネル波長１５５０ｎｍにおける累積波長分散の最大値はそれぞれ５０１ｐｓ／ｎｍ、９９ｐｓ／ｎｍ、１ｐｓ／ｎｍ、−４７ｐｓ／ｎｍ、−１０２ｐｓ／ｎｍ、―４９３ｐｓ／ｎｍ、であり、伝送ペナルティはそれぞれ０．５ｄＢ、０．２ｄＢ、０．１ｄＢ、−０．１ｄＢ、−０．２ｄＢ、−０．３ｄＢであった。
【００６７】
分散補償光ファイバが長さ５ｋｍ、９ｋｍ、１０ｋｍ、１０．５ｋｍ、１１ｋｍ、１５ｋｍであるとき、信号チャネル波長１５７０ｎｍにおける累積波長分散の最大値はそれぞれ５８５ｐｓ／ｎｍ、１３４ｐｓ／ｎｍ、２５ｐｓ／ｎｍ、−３１ｐｓ／ｎｍ、−９４ｐｓ／ｎｍ、―５４１ｐｓ／ｎｍ、であり、伝送ペナルティはそれぞれ０．６ｄＢ、０．３ｄＢ、０．１ｄＢ、−０．１ｄＢ、−０．２ｄＢ、−０．３ｄＢであった。
【００６８】
さらに、分散補償光ファイバが長さ５ｋｍ、９ｋｍ、１０ｋｍ、１０．５ｋｍ、１１ｋｍ、１５ｋｍであるとき、信号チャネル波長１５９０ｎｍにおける累積波長分散の最大値はそれぞれ６７１ｐｓ／ｎｍ、１７７ｐｓ／ｎｍ、５４ｐｓ／ｎｍ、−４ｐｓ／ｎｍ、−７１ｐｓ／ｎｍ、―５７２ｐｓ／ｎｍ、であり、伝送ペナルティはそれぞれ０．７ｄＢ、０．３ｄＢ、０．１ｄＢ、０ｄＢ、−０．２ｄＢ、−０．３ｄＢであった。
【００６９】
実施例３では、実施例２の場合と同様の光ファイバ伝送路３０及び分散補償器２３（分散補償光ファイバ）が適用された。ビットレートは１０Ｇｂ／ｓとした。そして、分散補償光ファイバの長さを変えて、システム全体の波長分散特性を評価した。図１２は、実施例３の伝送ペナルティ特性を纏めた表である。この表には、各信号チャネル波長について、分散補償光ファイバの長さ（ｋｍ）及び伝送ペナルティ（ｄＢ）が示されている。この表から判るように、何れの信号チャネル波長においても、分散補償光ファイバの長さが適切に設定されることにより、累積波長分散が負となり、伝送ペナルティが負となっている。
【００７０】
なお、この実施例３において、分散補償光ファイバが長さ９ｋｍ、１０ｋｍ、１０．５ｋｍ、１１ｋｍであるとき、信号チャネル波長１５３０ｎｍにおける伝送ペナルティはそれぞれ０．８ｄＢ、−０．１ｄＢ、−０．２ｄＢ、−０．３ｄＢであった。また、分散補償光ファイバが長さ９ｋｍ、１０ｋｍ、１０．５ｋｍ、１１ｋｍであるとき、信号チャネル波長１５５０ｎｍにおける伝送ペナルティはそれぞれ１．１ｄＢ、０．１ｄＢ、−０．１ｄＢ、−０．３ｄＢであった。分散補償光ファイバが長さ９ｋｍ、１０ｋｍ、１０．５ｋｍ、１１ｋｍであるとき、信号チャネル波長１５７０ｎｍにおける伝送ペナルティはそれぞれ１．７ｄＢ、０．３ｄＢ、−０．１ｄＢ、−０．３ｄＢであった。さらに、分散補償光ファイバが長さ９ｋｍ、１０ｋｍ、１０．５ｋｍ、１１ｋｍであるとき、信号チャネル波長１５９０ｎｍにおける伝送ペナルティはそれぞれ３．１ｄＢ、０．６ｄＢ、０ｄＢ、−０．２ｄＢであった。
【００７１】
次に、この発明に係る光伝送システムにおける温度特性を評価する。図１３は、この評価のために用意された実験系の構成（同図（ａ）））と、この実験系における光学特性を示すグラフ（同図（ｂ）、（ｃ））である。
【００７２】
評価のために用意された実験系は、図１３（ａ）に示されたように、光ファイバ伝送路としてのシングルモード光ファイバ３１と、分散補償器としての分散補償光ファイバ３２を融着接続された構造を有する。なお、用意されたシングルモード光ファイバ３１は、温度３０℃、波長１５４０ｎｍにおける諸特性として、１７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの波長分散ＤSMFと、０．０６ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープＤＳSMFを有する。また、用意された分散補償光ファイバ３２は、温度３０℃、波長１５４０ｎｍにおける諸特性として、約―１３０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの波長分散ＤDCFと、−０．４３ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープＤＳDCFを有する。
【００７３】
図１３（ｂ）において、グラフＧ１２１０ａは、８０ｋｍ長のシングルモード光ファイバと１０．５ｋｍ長の分散補償光ファイバで構成された第１比較例の累積波長分散（トータル波長分散Ｄtotal（ｐｓ／ｎｍ））特性を示し、グラフＧ１２１０ｂは、８０ｋｍ長のシングルモード光ファイバとこの第１比較例よりも長いファイバ長を有する分散補償光ファイバで構成された本願実施例の累積波長分散（トータル波長分散Ｄtotal（ｐｓ／ｎｍ））特性を示す。この図１３（ｂ）から分かるように、第２比較例では、３０℃を越えた当たりからトータル波長分散Ｄtotalが正になってしまうのに対し、当該実施例では、少なくとも０℃〜６０℃の温度範囲に亘ってトータル波長分散Ｄtotalが負になるよう、分散補償光ファイバのファイバ長が長く設定される。これにより、実際の使用環境を考慮しても伝送特性の変化を十分に回避することができる。
【００７４】
また、発明者は、８０ｋｍ長のシングルモード光ファイバと、温度３０℃、波長１５４０ｎｍにおける諸特性として、正の分散スロープを有する分散補償光ファイバとを組み合わせた第２比較例についても検討した。なお、図１３（ｃ）において、グラフＧ１２２０ａは、６０℃における第２比較例の累積波長分散（トータル波長分散Ｄtotal（ｐｓ／ｎｍ））特性を示し、グラフＧ１２２０ｂは、０℃における第２比較例の累積波長分散（トータル波長分散Ｄtotal（ｐｓ／ｎｍ））特性を示す。
【００７５】
この図１３（ｃ）から分かるように、第２比較例では、０℃の使用環境において、波長１５５０ｎｍでトータル波長分散Ｄtotalが負になっていたとしても、波長１６１０ｎｍでトータル波長分散Ｄtotalが正になってしまう。さらに、６０℃では、トータル波長分散Ｄtotalは１９ｐｓ／ｎｍにもなってしまう。この場合、波長１６１０ｎｍにおけるビットレート１０Ｇｂ／ｓの高速光伝送において、伝送特性の劣化が顕著になる。
【００７６】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、信号光を高品質で伝送することが可能となる。また、適用される直接変調光源及び分散補償器それぞれが無温調デバイスであるので、システムコストが安価になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る光伝送システムにおける第１実施形態の構成を示す図である。
【図２】図１に示された第１実施形態に係る光伝送システムの第１応用例の構成を示す図である。
【図３】図１に示された第１実施形態に係る光伝送システムの第２応用例の構成を示す図である。
【図４】図１に示された第１実施形態に係る光伝送システムの波長分散特性を示すグラフである（その１）。
【図５】図１に示された第１実施形態に係る光伝送システムの波長分散特性を示すグラフである（その２）。
【図６】この発明に係る光伝送システムにおける第２実施形態の構成を示す図である。
【図７】光ファイバ伝送路の損失特性を示すグラフである。
【図８】この発明に係る光伝送システムにおける第３実施形態の構成を示す図である。
【図９】図８に示された第３実施形態に係る光伝送システムの波長分散特性及び損失特性を示すグラフである。
【図１０】この発明に係る光伝送システムにおける実施例１の波長分散特性を纏めた表である。
【図１１】この発明に係る光伝送システムにおける実施例２の波長分散特性を纏めた表である。
【図１２】この発明に係る光伝送システムにおける実施例３の伝送ペナルティ特性を纏めた表である。
【図１３】この発明に係る光伝送システムにおける温度特性を評価するための実験系の構成と、この実験系における光学特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１〜４…光伝送システム、１１…送信器、１２…合波器、２１…受信器、２２…分波器、２３…分散補償器、２４…分波器、３０…光ファイバ伝送路、４１…光カプラ、４２…励起光源。
【発明の属する技術分野】
この発明は、信号波長帯域内に含まれる複数信号チャネルが多重化された信号光を、光ファイバ伝送路を介して伝送する光伝送システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
波長分割多重（ＷＤＭ: Wavelength Division Multiplexing）光伝送システムは、大容量情報の高速送受信を可能にすべく、互いに異なる波長の複数信号チャネルが多重化された信号光を光ファイバ伝送路を介して伝送する。また、光伝送システムは、信号伝搬経路全体の累積波長分散の絶対値を小さくすることで、信号光の波形劣化を抑制することができる。これにより、光伝送システムは、ビットレートを高くすることができ、更なる大容量化を可能にする。
【０００３】
例えば、特開平１１−２０４８６６号公報に開示された光伝送システムは、多重化信号光に含まれる信号チャネルを複数の波長帯域に分波して、帯域ごとに分散補償をする構成を備える。これにより、帯域ごとに累積波長分散の絶対値の低減が図られている。
【０００４】
文献１「D. A. Atlas, "Chromatic dispersion limitations due to semiconductor laser chirping in conventional and dispersion-shifted single-mode fiber systems", Optics Letters, Vol.13, No.11, pp.1035-1037 (1988)」には、信号光光源として直接変調半導体レーザ光源を利用した構成に関し、累積波長分散と伝送特性との関係が示されている。この文献１には、良好な信号伝送品質を得るための分散耐力の値が記載されており、ビットレートが２．５Ｇｂ／ｓであるときには分散耐力が１２００ｐｓ／ｎｍであり、ビットレートが１０Ｇｂ／ｓであるときには分散耐力が８０ｐｓ／ｎｍである旨が記載されている。
【０００５】
文献２「M. Kakui, et al., "2.4Gbit/s repeaterless transmission over 306km non-dispersion-shifted fibre using directly modulated DFB-LD and dispersion-compensating fibre", Electronics Letters, Vol.31, No.1, pp.51-52 (1995)」に記載された光伝送システムは、累積波長分散の絶対値を略零にすることを意図し、信号光光源として直接変調半導体レーザ光源を利用するとともに、分散補償器として分散補償光ファイバを利用した構成が示されている。
【０００６】
さらに、文献３「M. Tanaka, et al., "Water-peak-suppressed non-zero dispersion shifted fiber for full spectrum coarse WDM transmission in metro networks", OFC2002, WA2」に記載された光伝送システムは、波長１．３８μｍ付近のＯＨ基に起因した損失ピークが低減された光ファイバが適用されている。この文献３には、信号光光源として直接変調半導体レーザ光源を利用した構成が示されており、ビットレートが２．５Ｇｂ／ｓであるときに、累積波長分散が１０００ｐｓ／ｎｍ程度で伝送ペナルティが１ｄＢである旨が記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
発明者は、従来の光伝送システムを検討した結果、以下のような課題を発見した。すなわち、多重化信号光における信号チャネル間隔（信号波長間隔）が比較的広いＣＷＤＭ（Coarse ＷＤＭ）光伝送を行なう光伝送システム（例えば特開２０００−１５６７０２号公報を参照）は、一般に、通信需要が比較的小さい経路に対して適用される。したがって、システムコスト低減が要求されることから、信号光光源として利用される半導体レーザ光源が直接変調される一方、分散補償が通常行なわれない。
【０００８】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、信号光の高品質伝送を可能にし、特にＣＷＤＭ光伝送を行なうのに適した光伝送システムを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る光伝送システムは、無温調の直接変調光源を含む光送信器と、光受信器と、これら光送信器と光受信器との間に配置された光ファイバ伝送路と、無温調の分散補償器を少なくとも備える。上記光送信器は、信号波長帯域の複数信号チャネルが多重化された信号光を出力する。上記光ファイバ伝送路は、光送信器から出力された信号光を伝送するための伝送媒体であって、上記直接変調光源の動作波長において正の波長分散を有する。上記光受信器は、光ファイバ伝送路を伝搬した信号光を受信する。上記分散補償器は、信号光の波長分散を補償する光学部品であって、上記光送信器の信号送信端と上記光ファイバ伝送路の信号入射端の間の光路上か、あるいは、上記光受信器の信号受信端と上記光ファイバ伝送路の信号出射端との間の光路上のいずれかに配置される。
【００１０】
特に、上記分散補償器が上記光送信器の信号送信端と上記光ファイバ伝送路の信号入射端との間の光路上に配置された場合、上記光ファイバ伝送路の信号出射端において、上記直接変調光源の動作波長における信号光の波長分散は、０℃〜６０℃の温度範囲に亘って負に設定されている。一方、上記分散補償器が上記光受信器の信号受信端と上記光ファイバ伝送路の信号出射端との間の光路上に配置された場合、上記光受信器の信号受信端において、上記直接変調光源の動作波長における信号光の波長分散は、０℃〜６０℃の温度範囲に亘って負に設定されている。
【００１１】
上述のような構造を備えた光伝送システムによれば、信号光を高品質で伝送することが可能となる。また、直接変調光源及び分散補償器それぞれが無温調デバイスであるので、システムコストが安価になる。
【００１２】
この発明に係る光伝送システムは、さらに分波器を備えてもよい。この場合、上記分波器は、上記光ファイバ伝送路を伝搬する信号光に含まれる複数信号チャネルを、該光ファイバ伝送路の零分散波長を含む第１波長域の信号チャネル群とそれ以外の第２波長域の信号チャネル群とに分波する。また、上記分散補償器は、分波器により分波された第２波長域における信号チャネルを分散補償する。なお、この分散補償器の信号出力端において、該分散補償器を通過した第２波長域の何れかの信号チャネルの波長分散は、温度範囲０℃〜６０℃で負であるのが好ましい。
【００１３】
上記第１波長域は光ファイバ伝送路の零分散波長を含む波長域であり、上記第２波長域では第１波長域と比較して信号光の波長分散の絶対値がより大きくなる。そのため、分波器により分波された波長分散の絶対値が大きい第２波長域の信号光は、無温調の分散補償器により分散補償される。そして、分散補償器を通過した後、すなわち該分散補償器の信号出力端における信号光の波長分散は、上記動作波長において温度範囲０℃〜６０℃で負となるように設定されている。以上の構成により、この発明に係る光伝送システムは、信号波長帯域内の多重化信号光を高品質で伝送することが可能となり、特にＣＷＤＭ光伝送を行なうのに適したシステムとなる。なお、分散補償器は、第２波長域における信号チャネルに対してのみ設けられればよく、直接変調光源及び分散補償器それぞれが無温調デバイスであるので、システムコストが安価になる。また、ＣＷＤＭ光伝送では信号光に含まれる信号チャネル間隔（信号波長間隔）が広いので、分波器として安価な光フィルタを利用することができる。
【００１４】
この発明に係る光伝送システムにおいて、分散補償器を通過した第２波長域における全信号チャネルの波長分散は、０℃〜６０℃の温度範囲に亘って負であるのがより好ましい。この場合、さらに高品質の信号光伝送が可能になる。
【００１５】
この発明に係る光伝送システムにおいて、上記第２波長域内に含まれる信号チャネルのうち少なくとも一信号チャネルのビットレートは、上記第１波長域内の全信号チャネルのいずれのビットレートよりも高いことが好ましい。この場合、意識的に分散補償された側から伝送速度アップグレードが図れるため、低コストで簡単な構成でシステムの改善が期待できる。
【００１６】
さらに、この発明に係る光伝送システムにおいて、上記光ファイバ伝送路は、波長１．３μｍ近傍に零分散波長を有するシングルモード光ファイバを含むのが好ましい。この場合、すでに敷設されているシングルモード光ファイバを光ファイバ伝送路として利用することができるので、システムコストの増加を抑制することが可能になる。
【００１７】
上記光ファイバ伝送路は、波長１．３８μｍにおいて、波長１．３１μｍにおける伝送損失より小さい伝送損失を有するのが好ましい。波長１．３８μｍ付近の信号チャネルを利用することができ、更なる大容量化が可能になるからである。また、上記光ファイバ伝送路は、１．３５μｍ〜１．５μｍの波長範囲に存在する零分散波長を有するのが好ましい。信号波長帯域のうち短波長側における光ファイバ伝送路の波長分散が負値（又は小さい正値）であるので、信号波長帯域内における全信号チャネルの伝送特性が改善されるからである。
【００１８】
なお、上記受信器の信号受信端において、上記第２波長域における何れかの信号チャネルの光パワーは、上記第１波長域における信号チャネルの光パワーのうち最小光パワーより大きいのが好ましい。この場合、上記分散補償器の挿入に起因した損失増加が抑制され、伝送距離を長くすることができるとともに、システムのロスバジェットの劣化が回避される。
【００１９】
さらに，受信器の信号受信端において、上記第２波長域における全信号チャネルの光パワーは、上記第１波長域における信号チャネルの光パワーのうち最小光パワーより大きいのが好ましい。この場合、システム全体のロスバジェットを第１波長域における値で規定することができ、システム設計が容易となる。また、ロスバジェットが十分に確保されるので、システム全体の信頼性が向上する。
【００２０】
この発明に係る光伝送システムは、光ファイバ伝送路に対し、信号光をラマン増幅するためのラマン増幅用励起光を供給する励起光供給手段をさらに備えるのが好ましい。この場合、ラマン増幅用励起光が供給された光ファイバ伝送路において信号光がラマン増幅されるので、実効的な伝送損失を低減することができ、また、分散補償器の挿入に起因した損失増加を補償することができる。なお、上記励起光供給手段は、１．２μｍ〜１．３μｍの波長範囲に含まれる複数励起チャネルが多重化されたラマン増幅用励起光を上記光ファイバ伝送路に供給するのが好ましい。この場合、特に伝送損失が大きい波長１．３１μｍ近傍の信号光がラマン増幅され、この波長近傍の実効的な伝送損失を低減することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る光伝送システムにおける各実施形態を、図１〜図１３を用いて詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２２】
（第１実施形態）
まず、この発明に係る光伝送システムにおける第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係る光伝送システム１ａの構成を示す図である。この図に示された光伝送システム１ａは、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の直接変調光源１１1〜１１N（光送信器に含まれる）、合波器１２、Ｎ個の受信器２１1〜２１N（光受信器に含まれる）、分波器２２、分散補償器２３、分波器２４1、分波器２４2、及び、光ファイバ伝送路３０を備える。
【００２３】
上記直接変調光源１１n（ｎは１以上Ｎ以下の任意の整数）は、信号チャネルとして、直接変調された波長λnの光を出力する無温調の半導体レーザ光源を含む。合波器１２は、直接変調光源１１nから出力された波長λnの光を合波し、信号チャネル波長λ1〜λNの多重化信号光を光ファイバ伝送路３０へ送出する。これら信号チャネルの波長λ1〜λNは、波長１．３μｍ程度から波長１．６１μｍ程度までの信号波長帯域に含まれ、その信号チャネル間隔（波長間隔）は比較的広い。すなわち、この光伝送システム１ａは、ＣＷＤＭ光伝送を実現するシステムである。
【００２４】
光ファイバ伝送路３０は、合波器１２から出力された信号チャネル波長λ1〜λNの多重化信号光を分波器２２へ伝送する。この光ファイバ伝送路３０は、波長１．３μｍ近傍に零分散波長を有する標準的なシングルモード光ファイバか、あるいは１．３５μｍ〜１．５μｍの波長範囲に零分散波長が存在する非零分散シフト光ファイバ（NZDSF: Non Zero-Dispersion Shifted optical Fiber）を含むのが好ましい。また、光ファイバ伝送路３０は、波長１．３８μｍにおいて、波長１．３１μｍにおける伝送損失より小さい伝送損失を有するのが好ましい。
【００２５】
分波器２２は、光ファイバ伝送路３０の信号出射端側に設けられ、光ファイバ伝送路３０を伝搬してきた多重化信号に含まれる波長λ1〜λNの信号チャネルを、第１波長域Λ1の信号チャネル群と第２波長域Λ2の信号チャネル群とに分波する。第１波長域Λ1は光ファイバ伝送路３０の零分散波長を含む波長域であり、第２波長域Λ2はこれ以外の波長域である。光ファイバ伝送路３０が標準的なシングルモード光ファイバを含む場合、第１波長域Λ1より第２波長域Λ2の方が長波長側に位置する。
【００２６】
分散補償器２３は、無温調の光学デバイスであって、分波器２２から出力された第２波長域Λ2に含まれる波長λM+1〜λN（Ｍは２以上(Ｎ−１)以下の整数）の信号チャネル群の分散補償を行う。この分散補償器２３は、第２波長域Λ2において光ファイバ伝送路３０の波長分散とは異符号の波長分散を有する。分散補償器２３は、例えば分散補償光ファイバが適しており、この場合、損失が小さく、他の光ファイバとの接続が容易であり、広帯域で使用可能である。また、分散補償器２３は、バルク型デバイスであってもよく、この場合、周期性があり、広帯域で使用可能であり、分散特性を可変とすることができ、高入力パワーでも使用可能である。また、分散補償器２３は、平面光導波路型デバイスであってもよく、この場合、小型化可能であり、広帯域で使用可能であり、高入力パワーでも使用可能である。
【００２７】
分波器２４1は、分波器２２から出力された第１波長域Λ1に含まれる信号光を波長λ1〜λMの各信号チャネルに分波する。一方、分波器２４2は、分散補償器２３により分散補償された第２波長域Λ2に含まれる信号光を波長λM+1〜λNの各信号チャネルに分波する。各受信器２１n（ｎ＝１〜Ｎ）は、分波器２４1又は分波器２４2から出力された波長λnの各信号チャネルの光を受信する。
【００２８】
この第１実施形態に係る光伝送システム１ａは以下のように動作する。無温調の各直接変調光源１１nから出力された波長λnの信号チャネルは合波器１２で合波され、波長λ1〜λNの信号チャネルを含む多重化信号光が光ファイバ伝送路３０へ送出される。光ファイバ伝送路３０を伝搬して分波器２２に到達した多重化信号光の信号チャネルは、分波器２２により第１波長域Λ1の信号チャネル群と第２波長域Λ2の信号チャネル群とに分波される。分波器２２から出力された波長分散の絶対値が小さい第１波長域Λ1に含まれる信号チャネル群（波長λ1〜λM）は、分波器２４1により各信号チャネルに分波されて、それぞれ受信器２１1〜２１Mにより受信される。一方、分波器２２から出力された波長分散の絶対値が大きい第２波長域Λ2に含まれる信号チャネル群（波長λM+1〜λN）は、無温調の分散補償器２３により分散補償された後、分波器２４2により各信号チャネルに分波されて、受信器２１M+1〜２１Nにより受信される。
【００２９】
このとき、分散補償器２３を通過した後の第２波長域Λ2における何れかの信号チャネルの波長分散は（受信器２１M+1〜２１Nの信号受信端における波長分散）、０℃〜６０℃の温度範囲に亘って負になるように設定されている。さらには、分散補償器２３を通過した後の第２波長域Λ2における全信チャネルの波長分散は、０℃〜６０℃の温度範囲に亘って負になるように設定されてもよい。
【００３０】
なお、受信器２１1〜２１Nの信号受信端において、第２波長域Λ2における何れか信号チャネルの光パワーは、第１波長域Λ1における信号チャネルの光パワーのうち最小光パワーより大きくなるように設定されるのが好ましい。さらには、受信器２１1〜２１Nの信号受信端において、第２波長域Λ2における全信号チャネルの光パワーが、第１波長域Λ1における信号チャネルの光パワーのうち最小光パワーより大きくなるように設定されてもよい。
【００３１】
波長分散特性及び損失特性が上述のように設定されることにより、当該光伝送システム１ａは、信号波長帯域内の複数信号チャネルを含む多重化信号光を高品質で伝送することが可能となり、特にＣＷＤＭ光伝送を行なうのに適したシステムとなる。また、当該光伝送システム１ａは、一方の第２波長域Λ2における信号チャネル群に対してのみ分散補償器２３を設ければよく、各直接変調光源１１n及び分散補償器２３それぞれが無温調デバイスであるので、システムコストが安価になる。さらに、ＣＷＤＭ光伝送では信号チャネル間隔が広いので、分波器２２として安価な光フィルタを利用することができる。
【００３２】
上述の構成では、光ファイバ伝送路３０の信号出射端側に分散補償器２３が配置されていたが、分散補償器２３は、図２に示されたように、光ファイバ伝送路３０の信号入射端側に配置されてもよい。なお、図２は、図１に示された第１実施形態に係る光伝送システム１ａの第１応用例の構成を示す図である。
【００３３】
この第１応用例に係る光伝送システム１ｂでは、無温調の直接変調光源１１1〜１１Mから出力された第１波長域Λ1に含まれる波長λ1〜λMの信号チャネルが合波器１２1により合波される。一方、無温調の直接変調光源１１M+1〜１１Nから出力された第２波長域Λ2に含まれる波長λM+1〜λNの信号チャネルが合波器１２2により合波される。
【００３４】
第２波長域Λ2に含まれる信号チャネル群は、一旦分散補償器２３により分散補償された後に、第１波長域Λ1に含まれる信号チャネル群とともに合波器１３により合波される。この合波器１３により合波された波長λ1〜λNの信号チャネルを含む多重化信号光は、例えば１００ｋｍ長のシングルモード光ファイバからなる光ファイバ伝送路３０を伝搬し、分波器２４に到達する。
【００３５】
分波器２４に到達した多重化信号光は、この分波器２４において各信号チャネルに分波され、各信号チャネルは対応して設けられた受信器２１1〜２１Nによりそれぞれ受信される。
【００３６】
さらに、第１実施形態に係る光伝送システムは、伝送速度の異なる複数信号チャネルのハイブリッド伝送も可能である。図３は、図１に示された第１実施形態に係る光伝送システムにおける第２応用例の構成を示す図であり、基本的には図２に示された第１応用例に係る光伝送システム１ｂと同様な構成を有する。
【００３７】
この第２応用例に係る光伝送システム１ｃでは、直接変調光源１１1〜１１Mから出力される波長λ1〜λMの信号チャネルの伝送速度が２．５Ｇｂ／ｓであるのに対し、直接変調光源１１M+1〜１１Nから出力される波長λM+1〜λNの信号チャネルの伝送速度は１０Ｇｂ／ｓである。この光伝送システム１ｃにおいて、高ビットレート（１０Ｇｂ／ｓ）の信号チャネルは分散補償光ファイバ（ＤＣＦ）である分散補償器２３により分散補償される。
【００３８】
例えば、この光伝送システム１ｃにおいて、伝送速度が２．５Ｇｂ／ｓである第１波長域Λ1の信号チャネル群として、直接変調光源１１1〜１１Mから波長１４９０ｎｍ〜１５５０ｎｍの信号チャネルが合波器１２1により合波される。一方、伝送速度が１０Ｇｂ／ｓである第２波長域Λ2の信号チャネル群として、直接変調光源１１M+1〜１１Nから波長１５７０ｎｍ、１５９０ｎｍの信号チャネルが合波器１２2により合波される。一方、第２波長域Λ2の信号チャネル群はさらにＤＣＦ２３により分散補償され、残留分散が１０ｐｓ／ｎｍ未満になる程度まで低減される。その後、第２波長域Λ2の信号チャネル群は、第１波長域Λ1の信号チャネル群とともに合波器１３により合波される。合波器１３から出力された、波長１４９０ｎｍ〜１５９０ｎｍの信号チャネルを含む多重化信号光は光ファイバ伝送路３０（例えば、５０ｋｍ長のシングルモード光ファイバ）を伝搬し、分波器２４に到達する。この分波器２４において、多重化信号光は信号チャネルに分波され、これら信号チャネルそれぞれが対応する受信器２１1〜２１Nによって受信される。
【００３９】
この光伝送システム１ｃのように、事前にアップグレード可能な信号チャネルを決定しておき、その信号チャネルに対してＤＣＦ等の分散補償器で分散補償を行うように構成しておけば、光送信器及び光受信器を差し替えるだけで、伝送速度を２．５Ｇｂ／ｓから１０Ｇｂ／ｓへのアップグレードが容易になる。
【００４０】
図４は、第１実施形態に係る光伝送システム１ａの波長分散特性を示すグラフである。この光伝送システム１ａにおいて、光ファイバ伝送路３０は、１００ｋｍ長の標準的なシングルモード光ファイバとした。分散補償器２３は、波長１．５５μｍにおける諸特性として、−１００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの波長分散と、０ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープと、０．５ｄＢ／ｋｍの伝送損失を有する分散補償光ファイバとした。合波器１２、分波器２４1及び分波器２４2それぞれの挿入損失は３ｄＢとした。分波器２２の挿入損失は１ｄＢとした。この光伝送システム１ａは、波長範囲１．３１μｍ〜１．６１μｍの１６チャネル信号光（チャネル間隔２０ｎｍ）をビットレート２．５Ｇｂ／ｓで伝送する、分散耐力１０００ｐｓ／ｎｍのシステムを想定している。
【００４１】
分散補償器２３を設けない場合には、波長によっては累積波長分散が分散耐力を超える（図４中の破線）。しかしながら、この第１実施形態に係る光伝送システム１ａでは、光ファイバ伝送路３０における波長分散の絶対値が大きい第２波長域Λ2（波長１．４２μｍ〜１．６１μｍ）に含まれる各信号チャネルは、分散補償器２３により分散補償されるため、システム全体の累積波長分散が分散耐力以下となった（図４中の実線Ａ又はＢ）。図４中の実線Ａは、第２波長域Λ2における平均波長分散が略零となるように分散補償されたケースを示している。図４中の実線Ｂは、第２波長域Λ2における平均波長分散が負となるように分散補償されたケースを示している。光源１１nそれぞれは直接変調光源であるため、実線Ｂで示されるように、第２波長域Λ2における平均波長分散が負となるのが好ましい。
【００４２】
図５は、第１実施形態に係る光伝送システム１ａの他の波長分散特性を示すグラフである。この光伝送システム１ａにおいて、光ファイバ伝送路３０は、５０ｋｍ長の非零分散シフト光ファイバ（ＮＺＤＳＦ）とした。この非零分散シフト光ファイバは、１．４３μｍの零分散波長と、波長１．５５μｍにおいて０．２ｄＢ／ｋｍの伝送損失を有する。分散補償器２３は、波長１．５５μｍにおける諸特性として、−８０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの波長分散と、−０．１ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープと、０．５ｄＢ／ｋｍの伝送損失を有する分散補償光ファイバとした。合波器１２、分波器２４1及び分波器２４2それぞれの挿入損失は３ｄＢとした。分波器２２の挿入損失は１ｄＢとした。この光伝送システム１ａは、波長範囲１．３１μｍ〜１．６１μｍの１６チャネル信号光（チャネル間隔２０ｎｍ）をビットレート１０Ｇｂ／ｓで伝送する、分散耐力７５ｐｓ／ｎｍのシステムを想定している。
【００４３】
このときも、分散補償器２３を設けない場合には、波長によっては累積波長分散が分散耐力を超える。しかしながら、この第１実施形態に係る光伝送システム１ａでは、光ファイバ伝送路３０における波長分散の絶対値が大きい第２波長域Λ2（波長１．４５μｍ〜１．６１μｍ）に含まれる各信号チャネルは、分散補償器２３により分散補償されるため、システム全体の累積波長分散が負となった。伝送ペナルティは全信号チャネルにおいて１ｄＢ以下であった。
【００４４】
（第２実施形態）
次に、この発明に係る光伝送システムにおける第２実施形態について説明する。図６は、第２実施形態に係る光伝送システム２の構成を示す図である。この図に示された光伝送システム２は、第１実施形態に係る光伝送システム１ａの構成（図１）に加えて、光カプラ４１及び励起光源４２をさらに備えている。なお、以下の説明では、図６に示されたように、光ファイバ伝送路３０の信号出射端側に分散補償器２３が配置された構成を対象としているが、この第２実施形態は、その応用例として図２に示されたように、分散補償器２３が光ファイバ伝送路３０の信号入射端側に配置された構成を備えてもよい。また、この第２実施形態は、他の応用例として図３に示されたように、信号チャネル間で伝送速度が異なるハイブリッド伝送を可能にする構成を備えてもよい。
【００４５】
励起光源４２は、光ファイバ伝送路３０において信号光をラマン増幅するためのラマン増幅用励起光を出力する。光カプラ４１は、光ファイバ伝送路３０の後段であって分波器２２の前段に設けられ、励起光源４２から出力された励起光を光ファイバ伝送路３０に供給するとともに、光ファイバ伝送路３０から到達した多重化信号光を合波器２２へ出力する。ラマン増幅用の励起光は、波長範囲１．２μｍ〜１．３μｍの複数励起チャネルを含むのが好ましく、この場合、波長範囲１．３μｍ〜１．４μｍの多重化信号光をラマン増幅することができる。また、このとき、光ファイバ伝送路３０は、波長１．３８μｍにおいて、波長１．３１μｍにおける伝送損失より小さい伝送損失を有するのが好ましい。
【００４６】
この光伝送システム２は以下のように動作する。励起光源４２から出力されたラマン増幅用励起光は、光カプラ４１を経て光ファイバ伝送路３０へ供給される。光送信器を構成する無温調の各直接変調光源１１nから出力された波長λnの各信号チャネルは合波器１２により合波され、この合波器１２から波長λ1〜λNの信号チャネルが多重化された信号光（多重化信号光）が光ファイバ伝送路３０へ送出される。光ファイバ伝送路３０を伝搬している間に多重化信号光はラマン増幅される。そして、光ファイバ伝送路３０から光カプラ４１を経て分波器２２に到達した多重化信号光に含まれる信号チャネルは、分波器２２により第１波長域Λ1の信号チャネル群と第２波長域Λ2の信号チャネル群とに分波される。分波器２２により分波された波長分散の絶対値が小さい第１波長域Λ1の信号チャネル群（波長λ1〜λM）は、分波器２４1により各信号チャネルに分波されて、それぞれ対応する受信器２１1〜２１Mにより受信される。一方、分波器２２により分波された波長分散の絶対値が大きい第２波長域Λ2の信号チャネル群（波長λM+1〜λN）は、無温調の分散補償器２３により分散補償された後に、分波器２４2により各信号チャネルに分波される。そして、受信器２１M+1〜２１Nにより、これら分波された信号チャネル（波長λM+1〜λN）がそれぞれ受信される。
【００４７】
このとき、分散補償器２３を通過した後の第２波長域Λ2における何れかの信号チャネルの波長分散（受信器２１M+1〜２１Nの信号受信端における波長分散）は、０℃〜６０℃の温度範囲に亘って負となるように設定されている。さらには、分散補償器２３を通過した後の第２波長域Λ2における全信号チャネルの波長分散は、０℃〜６０℃の温度範囲に亘って負となるように設定されてもよい。なお、受信器２１M+1〜２１Nの信号受信端において、第２波長域Λ2における何れか信号チャネルの光パワーは、第１波長域Λ1における信号チャネルの光パワーのうち最小光パワーより大きくなるように設定されているのが好ましい。さらには、受信器２１M+1〜２１Nの信号受信端において、第２波長域Λ2における全信号チャネルの光パワーは、第１波長域Λ1における信号チャネルの光パワーのうち最小光パワーより大きくなるように設定されているのがより好ましい。
【００４８】
上述のような波長分散特性及び損失特性が実現されることにより、当該光伝送システム２は、信号波長帯域内の複数信号チャネルを含む多重化信号光の高品質伝送を可能にし、特にＣＷＤＭ光伝送に適したシステムとなる。また、この第２実施形態においても、一方の第２波長域Λ2における信号チャネルに対してのみ分散補償器２３を設ければよく、各直接変調光源１１n及び分散補償器２３それぞれは無温調デバイスであるので、システムコストが安価になる。ＣＷＤＭ光伝送では信号チャネル間隔が広いので、分波器２２として安価な光フィルタを利用することができる。この第２実施形態は、光ファイバ伝送路３０の伝送損失が大きい波長域の信号チャネルをラマン増幅することで、更に高品質の信号伝送を可能にする。
【００４９】
具体的に、光ファイバ伝送路３０は、波長１．３８μｍ付近のＯＨ基に起因した損失ピークが低減された非零分散シフト光ファイバ（ＮＺＤＳＦ）である。波長範囲１．３１μｍ〜１．６１μｍの１６チャネル信号光（チャネル間隔２０ｎｍ）をビットレート２．５Ｇｂ／ｓで伝送する、分散耐力１２００ｐｓ／ｎｍのシステムを想定している。ラマン増幅用励起光の励起チャネル波長は１．２μｍ〜１．３μｍであり、波長１．３μｍ付近の多重化信号光をラマン増幅する。これにより、損失により制限されていた伝送距離が拡張され、あるいは、受信パワーが増大して、システムマージンの拡大を図ることができる。例えば、ラマン増幅用励起光の励起チャネル波長が１．２３μｍであって、その光パワーが２４ｄＢｍであれば、波長１．３３μｍにおいて伝送距離を２０ｋｍ以上長くすることができる。
【００５０】
図７は、光ファイバ伝送路の損失特性を示すグラフである。この図７に示されたように、分散補償器２３の挿入に起因して、第２波長域Λ2における全信号チャネルの伝送損失は増加する。しかしながら、信号波長帯域内における全信号チャネルの伝送損失は許容値以下であることが重要である。特に波長１．３μｍ近傍の伝送損失と比較して第２波長域Λ2における全信号チャネルの伝送損失が同等以下であれば、システム全体のロスバジェットのパフォーマンスを劣化させない。この第２実施形態のように、信号光をラマン増幅することにより、高品質の信号光伝送が可能である。
【００５１】
（第３実施形態）
次に、この発明に係る光伝送システムの第３実施形態について説明する。図８は、第３実施形態に係る光伝送システム３の構成を示す図である。この図に示された光伝送システム３は、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の直接変調光源１１1〜１１N（光送信器に含まれる）、合波器１２、Ｎ個の受信器２１1〜２１N（光受信器に含まれる）、分波器２２1、分波器２２2、分散補償器２３2、分散補償器２３3、分波器２４1、分波器２４2、分波器２４3、及び、光ファイバ伝送路３０を備える。なお、以下の説明では、図８に示されたように、光ファイバ伝送路３０の信号出射端側に分散補償器２３2、２３3が配置された構成を対象としているが、この第３実施形態も、その応用例として図２に示されたように、分散補償器２３2、２３3が光ファイバ伝送路３０の信号入射端側に配置された構成を備えてもよい。また、この第３実施形態は、他の応用例として図３に示されたように、信号チャネル間で伝送速度が異なるハイブリッド伝送を可能にする構成を備えてもよい。
【００５２】
直接変調光源１１n（ｎは１以上Ｎ以下の任意の整数）それぞれは、直接変調された波長λnの信号チャネルを出力する無温調の半導体レーザ光源を含む。合波器１２は、直接変調光源１１nから出力された波長λnの信号チャネルを合波して、波長λ1〜λNの信号チャネルが多重化された信号光（多重化信号光）光を光ファイバ伝送路３０へ送出する。信号チャネル波長λ1〜λNは、それぞれ波長１．３μｍ程度から波長１．６１μｍ程度までの信号波長帯域に含まれ、チャネル間隔が比較的広い。すなわち、この第３実施形態に係る光伝送システム３は、ＣＷＤＭ光伝送を行うシステムである。
【００５３】
光ファイバ伝送路３０は、合波器１２から出力された波長λ1〜λNの信号チャネルを含む多重化信号光を分波器２２1へ導く。この光ファイバ伝送路３０は、波長１．３μｍ近傍に零分散波長を有する標準的なシングルモード光ファイバが適しており、あるいは、波長１．３５μｍ〜１．５μｍに零分散波長を有する非零分散シフト光ファイバ（ＮＺＤＳＦ）であるのが好ましい。また、光ファイバ伝送路３０は、波長１．３８μｍにおいて、波長１．３１μｍにおける伝送損失より小さい伝送損失を有するのが好ましい。
【００５４】
分波器２２1は、光ファイバ伝送路３０の後段に設けられ、光ファイバ伝送路３０を伝搬してきた波長λ1〜λNの信号チャネルを、第１波長域Λ1の信号チャネル群と第２波長域Λ2の信号チャネル群とに分波する。第１波長域Λ1は光ファイバ伝送路３０の零分散波長を含む波長域であり、第２波長域Λ2はこれ以外の波長域である。光ファイバ伝送路３０が標準的なシングルモード光ファイバである場合、第１波長域Λ1より第２波長域Λ2の方が長波長側にある。また、分波器２２2は、分波器２２1により分波された第２波長域Λ2に含まれる波長λM+1〜λN（Ｍは２以上(Ｎ−１)以下の整数）の信号チャネルを、更に２つの信号チャネル群に分波する。
【００５５】
分散補償器２３2は、無温調デバイスであって、分波器２２2により分波された第２波長域Λ2における信号チャネルのうち波長λM+1〜λL（Ｌは(Ｍ＋２)以上(Ｎ−１)以下の整数）の信号チャネルに対して分散補償する。分散補償器２３3も、無温調デバイスであって、分波器２２2により分波された第２波長域Λ2の信号チャネルのうち波長λL+1〜λNの信号チャネルに対して分散補償する。これら分散補償器２３2、２３3は、各波長域において光ファイバ伝送路３０の波長分散とは異なる符号の波長分散を有し、例えば分散補償光ファイバが適している。
【００５６】
分波器２４1は、分波器２２1により分波された第１波長域Λ1に含まれる波長λ1〜λMの信号チャネルを分波する。分波器２４2は、分散補償器２３2により分散補償された第２波長域Λ2の信号チャネルのうち波長λM+1〜λLの信号チャネルを分波する。分波器２４3は、分散補償器２３3により分散補償された第２波長域Λ2の信号チャネルのうち波長λL+1〜λNの信号チャネルを分波する。各受信器２１nは、分波器２４1〜２４3の何れかから出力された波長λnの信号チャネルを受信する。
【００５７】
この光伝送システム３は以下のように動作する。無温調の直接変調光源１１nからそれぞれ出力された波長λnの信号チャネルは合波器１２により合波され、この合波器１２から波長λ1〜λNの信号チャネルが多重化された信号光（多重化信号光）が光ファイバ伝送路３０へ送出される。光ファイバ伝送路３０から分波器２２1に到達した多重化信号光は、分波器２２1により第１波長域Λ1の信号チャネル群と第２波長域Λ2の信号チャネル群とに分波される。分波器２２1により分波された波長分散の絶対値が小さい第１波長域Λ1に含まれる波長λ1〜λMの信号チャネルは、それぞれ分波器２４1により分波され、受信器２１1〜２１Mにより受信される。一方、分波器２２1により分波され波長分散の絶対値が大きい第２波長域Λ2に含まれる波長λM+1〜λNの信号チャネルは、分波器２２2により更に２つの波長域の信号チャネルに分波され、無温調の分散補償器２３2，２３3により分散補償される。その後、分散補償された信号チャネルは、それぞれ分波器２４2、２４3により分波されて、対応する受信器２１M+1〜２１Nにより受信される。
【００５８】
このとき、分散補償器２３2、２３3を通過した後の第２波長域Λ2の何れかの信号チャネルの波長分散（受信器２１M+1〜２１Nの信号受信端における波長分散）は、０℃〜６０℃の温度範囲に亘って負となるように設定されている。さらには、分散補償器２３2、２３3を通過した後の第２波長域Λ2における全信号チャネルの波長分散は、０℃〜６０℃の温度範囲に亘って負となるように設定されるのが好ましい。
【００５９】
なお、受信器２１M+1〜２１Nの信号受信端において、第２波長域Λ2における何れかの信号チャネルの光パワーは、第１波長域Λ1に含まれる信号チャネルの光パワーのうち最小光パワーより大きくなるように設定されるのが好ましい。また、受信器２１M+1〜２１Nの信号受信端において、第２波長域Λ2における全信号チャネルの光パワーは、第１波長域Λ1における全信号チャネルの光パワーのうち最小光パワーより大きくなるように設定されてるのが好ましい。
【００６０】
上述のような波長分散特性及び損失特性を要することにより、光伝送システム３は、信号波長帯域内に含まれる複数信号チャネルの高品質伝送を可能にし、特にＣＷＤＭ光伝送を行なうのに適している。また、この第３実施形態も、一方の第２波長域Λ2にける信号チャネルに対してのみ分散補償器２３2、２３3を設ければよく、また、直接変調光源１１n及び分散補償器２３それぞれが無温調デバイスであるので、システムコストが安価になる。また、ＣＷＤＭ光伝送では信号チャネル間隔が広いので、分波器２２1、２２2として安価な光フィルタを利用することができる。特に、この第３実施形態では、第２波長域Λ2に含まれる信号チャネルを２つの波長域に分波し、分波された信号チャネル群それぞれに対して分散補償器が設けられることから、より高品質の信号光伝送が可能となる。さらに、分散補償器２３2、２３3に対する損失要求特性が緩和されるので、システム設計が容易である。
【００６１】
図９は、第３実施形態に係る光伝送システム３の波長分散特性を示すグラフである。分散補償器２３2、２３3を設けない場合、波長によっては累積波長分散が分散耐力を超える。しかしながら、この第３実施形態に係る光伝送システム３では、光ファイバ伝送路３０における波長分散の絶対値が大きい第２波長域Λ2（波長１．４μｍ〜１．６１μｍ）に含まれる各信号チャネルは、分散補償器２３2、２３3により分散補償される。これによりシステム全体の累積波長分散が負となる。
【００６２】
（実施例）
次に、第１実施形態に係る光伝送システム１の具体的な実施例１〜３について説明する。何れの実施例でも、信号チャネルの波長を１２７５ｎｍ、１３００ｎｍ、１３２５ｎｍ、１３５０ｎｍ、１５３０ｎｍ、１５５０ｎｍ、１５７０ｎｍ及び１５９０ｎｍとした。また、第２波長域Λ2を１５３０ｎｍ〜１５９０ｎｍとした。
【００６３】
実施例１において、光ファイバ伝送路３０は、１００ｋｍ長の標準的なシングルモード光ファイバとした。分散補償器２３は、波長１．５５μｍにおける諸特性として、−１２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの波長分散と、−０．４ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープと、０．５ｄＢ／ｋｍの伝送損失を有する分散補償光ファイバとした。ビットレートは２．５Ｇｂ／ｓとした。そして、分散補償光ファイバの長さを変えて、システム全体の波長分散特性を評価した。図１０は、実施例１の波長分散特性を纏めた表である。この表には、分散補償光ファイバの長さ（ｋｍ）、第２波長域Λ2における累積波長分散の最大値（ｐｓ／ｎｍ）、及び、第２波長域Λ2における最悪伝送ペナルティ（ｄＢ）が示されている。分散補償光ファイバが長さ７ｋｍであるとき、第２波長域Λ2における累積波長分散の最大値は約１０００ｐｓ／ｎｍであり、最悪伝送ペナルティは１．０ｄＢであった。分散補償光ファイバが長さ１４ｋｍであるとき、第２波長域Λ2における累積波長分散の最大値は約２０ｐｓ／ｎｍであり、最悪伝送ペナルティは０．１ｄＢであった。分散補償光ファイバが長さ１４．３ｋｍであるとき、第２波長域Λ2における累積波長分散の最大値は約−２０ｐｓ／ｎｍであり、最悪伝送ペナルティは−０．１ｄＢであった。分散補償光ファイバが長さ１５ｋｍであるとき、第２波長域Λ2における累積波長分散の最大値は約−１００ｐｓ／ｎｍであり、最悪伝送ペナルティは−０．２ｄＢであった。すなわち、分散補償光ファイバが長さ１４．３ｋｍ又は１５ｋｍであるときに、第２波長域Λ2の全信号波長域に亘って累積波長分散が負となって、光送信器と光受信器とを光ファイバ伝送路を介して直接接続した構成より伝送ペナルティが改善した。
【００６４】
実施例２において、光ファイバ伝送路３０は、１２５ｋｍ長の非零分散シフト光ファイバ（ＮＺＤＳＦ）とした。この非零分散シフト光ファイバは、波長１．５５μｍにおける諸特性として、８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの波長分散と、０．０６ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープと、０．２ｄＢ／ｋｍの伝送損失を有する。分散補償器２３は、波長１．５５μｍにおける諸特性として、−１００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの波長分散と、−０．６ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープと、０．５２ｄＢ／ｋｍの伝送損失を有する分散補償光ファイバとした。ビットレートは２．５Ｇｂ／ｓとした。そして、分散補償光ファイバの長さを変えて、システム全体の波長分散特性を評価した。図１１は、実施例２の波長分散特性を纏めた表である。この表には、各信号チャネル波長について、分散補償光ファイバの長さ（ｋｍ）、累積波長分散の最大値（ｐｓ／ｎｍ）及び伝送ペナルティ（ｄＢ）が示されている。この表から判るように、何れの信号チャネル波長においても、累積波長分散が負であるときに、伝送ペナルティが負となっている。
【００６５】
なお、この実施例２において、分散補償光ファイバが長さ５ｋｍ、９ｋｍ、１０ｋｍ、１０．５ｋｍ、１１ｋｍ、１５ｋｍであるとき、信号チャネル波長１５３０ｎｍにおける累積波長分散の最大値はそれぞれ４１０ｐｓ／ｎｍ、５８ｐｓ／ｎｍ、−３０ｐｓ／ｎｍ、−７０ｐｓ／ｎｍ、−１１９ｐｓ／ｎｍ、―４６２ｐｓ／ｎｍ、であり、伝送ペナルティはそれぞれ０．５ｄＢ、０．１ｄＢ、−０．１ｄＢ、−０．２ｄＢ、−０．２ｄＢ、−０．２ｄＢであった。
【００６６】
また、分散補償光ファイバが長さ５ｋｍ、９ｋｍ、１０ｋｍ、１０．５ｋｍ、１１ｋｍ、１５ｋｍであるとき、信号チャネル波長１５５０ｎｍにおける累積波長分散の最大値はそれぞれ５０１ｐｓ／ｎｍ、９９ｐｓ／ｎｍ、１ｐｓ／ｎｍ、−４７ｐｓ／ｎｍ、−１０２ｐｓ／ｎｍ、―４９３ｐｓ／ｎｍ、であり、伝送ペナルティはそれぞれ０．５ｄＢ、０．２ｄＢ、０．１ｄＢ、−０．１ｄＢ、−０．２ｄＢ、−０．３ｄＢであった。
【００６７】
分散補償光ファイバが長さ５ｋｍ、９ｋｍ、１０ｋｍ、１０．５ｋｍ、１１ｋｍ、１５ｋｍであるとき、信号チャネル波長１５７０ｎｍにおける累積波長分散の最大値はそれぞれ５８５ｐｓ／ｎｍ、１３４ｐｓ／ｎｍ、２５ｐｓ／ｎｍ、−３１ｐｓ／ｎｍ、−９４ｐｓ／ｎｍ、―５４１ｐｓ／ｎｍ、であり、伝送ペナルティはそれぞれ０．６ｄＢ、０．３ｄＢ、０．１ｄＢ、−０．１ｄＢ、−０．２ｄＢ、−０．３ｄＢであった。
【００６８】
さらに、分散補償光ファイバが長さ５ｋｍ、９ｋｍ、１０ｋｍ、１０．５ｋｍ、１１ｋｍ、１５ｋｍであるとき、信号チャネル波長１５９０ｎｍにおける累積波長分散の最大値はそれぞれ６７１ｐｓ／ｎｍ、１７７ｐｓ／ｎｍ、５４ｐｓ／ｎｍ、−４ｐｓ／ｎｍ、−７１ｐｓ／ｎｍ、―５７２ｐｓ／ｎｍ、であり、伝送ペナルティはそれぞれ０．７ｄＢ、０．３ｄＢ、０．１ｄＢ、０ｄＢ、−０．２ｄＢ、−０．３ｄＢであった。
【００６９】
実施例３では、実施例２の場合と同様の光ファイバ伝送路３０及び分散補償器２３（分散補償光ファイバ）が適用された。ビットレートは１０Ｇｂ／ｓとした。そして、分散補償光ファイバの長さを変えて、システム全体の波長分散特性を評価した。図１２は、実施例３の伝送ペナルティ特性を纏めた表である。この表には、各信号チャネル波長について、分散補償光ファイバの長さ（ｋｍ）及び伝送ペナルティ（ｄＢ）が示されている。この表から判るように、何れの信号チャネル波長においても、分散補償光ファイバの長さが適切に設定されることにより、累積波長分散が負となり、伝送ペナルティが負となっている。
【００７０】
なお、この実施例３において、分散補償光ファイバが長さ９ｋｍ、１０ｋｍ、１０．５ｋｍ、１１ｋｍであるとき、信号チャネル波長１５３０ｎｍにおける伝送ペナルティはそれぞれ０．８ｄＢ、−０．１ｄＢ、−０．２ｄＢ、−０．３ｄＢであった。また、分散補償光ファイバが長さ９ｋｍ、１０ｋｍ、１０．５ｋｍ、１１ｋｍであるとき、信号チャネル波長１５５０ｎｍにおける伝送ペナルティはそれぞれ１．１ｄＢ、０．１ｄＢ、−０．１ｄＢ、−０．３ｄＢであった。分散補償光ファイバが長さ９ｋｍ、１０ｋｍ、１０．５ｋｍ、１１ｋｍであるとき、信号チャネル波長１５７０ｎｍにおける伝送ペナルティはそれぞれ１．７ｄＢ、０．３ｄＢ、−０．１ｄＢ、−０．３ｄＢであった。さらに、分散補償光ファイバが長さ９ｋｍ、１０ｋｍ、１０．５ｋｍ、１１ｋｍであるとき、信号チャネル波長１５９０ｎｍにおける伝送ペナルティはそれぞれ３．１ｄＢ、０．６ｄＢ、０ｄＢ、−０．２ｄＢであった。
【００７１】
次に、この発明に係る光伝送システムにおける温度特性を評価する。図１３は、この評価のために用意された実験系の構成（同図（ａ）））と、この実験系における光学特性を示すグラフ（同図（ｂ）、（ｃ））である。
【００７２】
評価のために用意された実験系は、図１３（ａ）に示されたように、光ファイバ伝送路としてのシングルモード光ファイバ３１と、分散補償器としての分散補償光ファイバ３２を融着接続された構造を有する。なお、用意されたシングルモード光ファイバ３１は、温度３０℃、波長１５４０ｎｍにおける諸特性として、１７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの波長分散ＤSMFと、０．０６ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープＤＳSMFを有する。また、用意された分散補償光ファイバ３２は、温度３０℃、波長１５４０ｎｍにおける諸特性として、約―１３０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの波長分散ＤDCFと、−０．４３ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープＤＳDCFを有する。
【００７３】
図１３（ｂ）において、グラフＧ１２１０ａは、８０ｋｍ長のシングルモード光ファイバと１０．５ｋｍ長の分散補償光ファイバで構成された第１比較例の累積波長分散（トータル波長分散Ｄtotal（ｐｓ／ｎｍ））特性を示し、グラフＧ１２１０ｂは、８０ｋｍ長のシングルモード光ファイバとこの第１比較例よりも長いファイバ長を有する分散補償光ファイバで構成された本願実施例の累積波長分散（トータル波長分散Ｄtotal（ｐｓ／ｎｍ））特性を示す。この図１３（ｂ）から分かるように、第２比較例では、３０℃を越えた当たりからトータル波長分散Ｄtotalが正になってしまうのに対し、当該実施例では、少なくとも０℃〜６０℃の温度範囲に亘ってトータル波長分散Ｄtotalが負になるよう、分散補償光ファイバのファイバ長が長く設定される。これにより、実際の使用環境を考慮しても伝送特性の変化を十分に回避することができる。
【００７４】
また、発明者は、８０ｋｍ長のシングルモード光ファイバと、温度３０℃、波長１５４０ｎｍにおける諸特性として、正の分散スロープを有する分散補償光ファイバとを組み合わせた第２比較例についても検討した。なお、図１３（ｃ）において、グラフＧ１２２０ａは、６０℃における第２比較例の累積波長分散（トータル波長分散Ｄtotal（ｐｓ／ｎｍ））特性を示し、グラフＧ１２２０ｂは、０℃における第２比較例の累積波長分散（トータル波長分散Ｄtotal（ｐｓ／ｎｍ））特性を示す。
【００７５】
この図１３（ｃ）から分かるように、第２比較例では、０℃の使用環境において、波長１５５０ｎｍでトータル波長分散Ｄtotalが負になっていたとしても、波長１６１０ｎｍでトータル波長分散Ｄtotalが正になってしまう。さらに、６０℃では、トータル波長分散Ｄtotalは１９ｐｓ／ｎｍにもなってしまう。この場合、波長１６１０ｎｍにおけるビットレート１０Ｇｂ／ｓの高速光伝送において、伝送特性の劣化が顕著になる。
【００７６】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、信号光を高品質で伝送することが可能となる。また、適用される直接変調光源及び分散補償器それぞれが無温調デバイスであるので、システムコストが安価になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る光伝送システムにおける第１実施形態の構成を示す図である。
【図２】図１に示された第１実施形態に係る光伝送システムの第１応用例の構成を示す図である。
【図３】図１に示された第１実施形態に係る光伝送システムの第２応用例の構成を示す図である。
【図４】図１に示された第１実施形態に係る光伝送システムの波長分散特性を示すグラフである（その１）。
【図５】図１に示された第１実施形態に係る光伝送システムの波長分散特性を示すグラフである（その２）。
【図６】この発明に係る光伝送システムにおける第２実施形態の構成を示す図である。
【図７】光ファイバ伝送路の損失特性を示すグラフである。
【図８】この発明に係る光伝送システムにおける第３実施形態の構成を示す図である。
【図９】図８に示された第３実施形態に係る光伝送システムの波長分散特性及び損失特性を示すグラフである。
【図１０】この発明に係る光伝送システムにおける実施例１の波長分散特性を纏めた表である。
【図１１】この発明に係る光伝送システムにおける実施例２の波長分散特性を纏めた表である。
【図１２】この発明に係る光伝送システムにおける実施例３の伝送ペナルティ特性を纏めた表である。
【図１３】この発明に係る光伝送システムにおける温度特性を評価するための実験系の構成と、この実験系における光学特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１〜４…光伝送システム、１１…送信器、１２…合波器、２１…受信器、２２…分波器、２３…分散補償器、２４…分波器、３０…光ファイバ伝送路、４１…光カプラ、４２…励起光源。
Claims (11)
- 無温調の直接変調光源を含み、互いに波長の異なる複数信号チャネルの信号光を出力する光送信器と、
前記光送信器から出力された信号光を受信する光受信器と、
前記光送信器と前記光受信器との間に配置された、前記光送信器から出力された信号光を伝送するための伝送媒体であって、前記直接変調光源の動作波長において正の波長分散を有する光ファイバ伝送路と、
前記光送信器の信号送信端と前記光ファイバ伝送路の信号入射端との間の光路上に配置された無温調の分散補償器とを備えるとともに、
前記光ファイバ伝送路の信号出射端において、前記動作波長における前記信号光の波長分散が０℃〜６０℃の温度範囲に亘って負に設定された光伝送システムであって、
前記光ファイバ伝送路を伝搬する信号光に含まれる複数信号チャネルを、前記光ファイバ伝送路の零分散波長を含む第１波長域の信号チャネル群とそれ以外の第２波長域の信号チャネル群とに分波する分波器を備え、
前記分散補償器は、前記分波器により分波された前記第２波長域における信号チャネル群を分散補償する一方、該分散補償器の信号出力端において、該分散補償器を通過した前記第２波長域における何れかの信号チャネルの波長分散は、０℃〜６０℃の温度範囲に亘って負であり、
前記第２波長域内に含まれる信号チャネルのうち少なくとも一信号チャネルのビットレートは、前記第１波長域内の全信号チャネルのいずれのビットレートよりも高いことを特徴とする光伝送システム。 - 無温調の直接変調光源を含み、互いに波長の異なる複数信号チャネルの信号光を出力する光送信器と、
前記光送信器から出力された信号光を受信する光受信器と、
前記光送信器と前記光受信器との間に配置された、前記光送信器から出力された信号光を伝送するための伝送媒体であって、前記直接変調光源の動作波長において正の波長分散を有する光ファイバ伝送路と、
前記光受信器の信号受信端と前記光ファイバ伝送路の信号出射端との間の光路上に配置された無温調の分散補償器とを備えるとともに、
前記光受信器の前記信号受信端において、前記動作波長における前記信号光の波長分散が０℃〜６０℃の温度範囲に亘って負に設定された光伝送システムであって、
前記光ファイバ伝送路を伝搬する信号光に含まれる複数信号チャネルを、前記光ファイバ伝送路の零分散波長を含む第１波長域の信号チャネル群とそれ以外の第２波長域の信号チャネル群とに分波する分波器を備え、
前記分散補償器は、前記分波器により分波された前記第２波長域における信号チャネル群を分散補償する一方、該分散補償器の信号出力端において、該分散補償器を通過した前記第２波長域における何れかの信号チャネルの波長分散は、０℃〜６０℃の温度範囲に亘って負であり、
前記第２波長域内に含まれる信号チャネルのうち少なくとも一信号チャネルのビットレートは、前記第１波長域内の全信号チャネルのいずれのビットレートよりも高いことを特徴とする光伝送システム。 - 無温調の直接変調光源を含み、互いに波長の異なる複数信号チャネルの信号光を出力する光送信器と、
前記光送信器から出力された信号光を受信する光受信器と、
前記光送信器と前記光受信器との間に配置された、前記光送信器から出力された信号光を伝送するための伝送媒体であって、前記直接変調光源の動作波長において正の波長分散を有する光ファイバ伝送路と、
前記光送信器の信号送信端と前記光ファイバ伝送路の信号入射端との間の光路上に配置された無温調の分散補償器とを備えるとともに、
前記光ファイバ伝送路の信号出射端において、前記動作波長における前記信号光の波長 分散が０℃〜６０℃の温度範囲に亘って負に設定された光伝送システムであって、
前記光ファイバ伝送路を伝搬する信号光に含まれる複数信号チャネルを、前記光ファイバ伝送路の零分散波長を含む第１波長域の信号チャネル群とそれ以外の第２波長域の信号チャネル群とに分波する分波器を備え、
前記分散補償器は、前記分波器により分波された前記第２波長域における信号チャネル群を分散補償する一方、該分散補償器の信号出力端において、該分散補償器を通過した前記第２波長域における何れかの信号チャネルの波長分散は、０℃〜６０℃の温度範囲に亘って負であり、
前記光受信器の信号受信端において、前記第２波長域における何れかの信号チャネルの光パワーは、前記第１波長域における信号チャネル群の光パワーのうち最小光パワーより大きいことを特徴とする光伝送システム。 - 無温調の直接変調光源を含み、互いに波長の異なる複数信号チャネルの信号光を出力する光送信器と、
前記光送信器から出力された信号光を受信する光受信器と、
前記光送信器と前記光受信器との間に配置された、前記光送信器から出力された信号光を伝送するための伝送媒体であって、前記直接変調光源の動作波長において正の波長分散を有する光ファイバ伝送路と、
前記光受信器の信号受信端と前記光ファイバ伝送路の信号出射端との間の光路上に配置された無温調の分散補償器とを備えるとともに、
前記光受信器の前記信号受信端において、前記動作波長における前記信号光の波長分散が０℃〜６０℃の温度範囲に亘って負に設定された光伝送システムであって、
前記光ファイバ伝送路を伝搬する信号光に含まれる複数信号チャネルを、前記光ファイバ伝送路の零分散波長を含む第１波長域の信号チャネル群とそれ以外の第２波長域の信号チャネル群とに分波する分波器を備え、
前記分散補償器は、前記分波器により分波された前記第２波長域における信号チャネル群を分散補償する一方、該分散補償器の信号出力端において、該分散補償器を通過した前記第２波長域における何れかの信号チャネルの波長分散は、０℃〜６０℃の温度範囲に亘って負であり、
前記光受信器の信号受信端において、前記第２波長域における何れかの信号チャネルの光パワーは、前記第１波長域における信号チャネル群の光パワーのうち最小光パワーより大きいことを特徴とする光伝送システム。 - 無温調の直接変調光源を含み、互いに波長の異なる複数信号チャネルの信号光を出力する光送信器と、
前記光送信器から出力された信号光を受信する光受信器と、
前記光送信器と前記光受信器との間に配置された、前記光送信器から出力された信号光を伝送するための伝送媒体であって、前記直接変調光源の動作波長において正の波長分散を有する光ファイバ伝送路と、
前記光送信器の信号送信端と前記光ファイバ伝送路の信号入射端との間の光路上に配置された無温調の分散補償器とを備えるとともに、
前記光ファイバ伝送路の信号出射端において、前記動作波長における前記信号光の波長分散が０℃〜６０℃の温度範囲に亘って負に設定された光伝送システムであって、
前記光ファイバ伝送路を伝搬する信号光に含まれる複数信号チャネルを、前記光ファイバ伝送路の零分散波長を含む第１波長域の信号チャネル群とそれ以外の第２波長域の信号チャネル群とに分波する分波器を備え、
前記分散補償器は、前記分波器により分波された前記第２波長域における信号チャネル群を分散補償する一方、該分散補償器の信号出力端において、該分散補償器を通過した前記第２波長域における何れかの信号チャネルの波長分散は、０℃〜６０℃の温度範囲に亘って負であり、
前記光受信器の信号受信端において、前記第２波長域における全信号チャネルの光パワーは、前記第１波長域における信号チャネル群の光パワーのうち最小光パワーより大きいことを特徴とする光伝送システム。 - 無温調の直接変調光源を含み、互いに波長の異なる複数信号チャネルの信号光を出力する光送信器と、
前記光送信器から出力された信号光を受信する光受信器と、
前記光送信器と前記光受信器との間に配置された、前記光送信器から出力された信号光を伝送するための伝送媒体であって、前記直接変調光源の動作波長において正の波長分散を有する光ファイバ伝送路と、
前記光受信器の信号受信端と前記光ファイバ伝送路の信号出射端との間の光路上に配置された無温調の分散補償器とを備えるとともに、
前記光受信器の前記信号受信端において、前記動作波長における前記信号光の波長分散が０℃〜６０℃の温度範囲に亘って負に設定された光伝送システムであって、
前記光ファイバ伝送路を伝搬する信号光に含まれる複数信号チャネルを、前記光ファイバ伝送路の零分散波長を含む第１波長域の信号チャネル群とそれ以外の第２波長域の信号チャネル群とに分波する分波器を備え、
前記分散補償器は、前記分波器により分波された前記第２波長域における信号チャネル群を分散補償する一方、該分散補償器の信号出力端において、該分散補償器を通過した前記第２波長域における何れかの信号チャネルの波長分散は、０℃〜６０℃の温度範囲に亘って負であり、
前記光受信器の信号受信端において、前記第２波長域における全信号チャネルの光パワーは、前記第１波長域における信号チャネル群の光パワーのうち最小光パワーより大きいことを特徴とする光伝送システム。 - 前記光ファイバ伝送路は、波長１．３μｍ近傍に零分散波長を有するシングルモード光ファイバを含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載の光伝送システム。
- 前記光ファイバ伝送路は、波長１．３８μｍにおいて、波長１．３１μｍにおける伝送損失より小さい伝送損失を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載の光伝送システム。
- 前記光ファイバ伝送路は、１．３５μｍ〜１．５μｍの波長範囲に存在する零分散波長を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載の光伝送システム。
- 前記光ファイバ伝送路に、該光ファイバ伝送路を伝搬する信号光をラマン増幅するためのラマン増幅用励起光を供給する励起光供給手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載の光伝送システム。
- 前記励起光供給手段は、１．２μｍ〜１．３μｍの波長範囲に含まれる複数励起チャネルのラマン増幅用励起光を前記光ファイバ伝送路に供給することを特徴とする請求項１０記載の光伝送システム。
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