JP4294153B2 - 波長多重光伝送システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長多重（ＷＤＭ）信号光の伝送を行う波長多重光伝送システムに関し、特に、複数の波長帯を含んだ広帯域のＷＤＭ信号光を伝送する場合に、相反する波長分散特性を有する光ファイバを組み合わせた混成伝送路を用いて、各波長帯の波長分散等を有効に補償するようにした波長多重光伝送システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、長距離の光伝送システムでは、光信号を電気信号に変換し、タイミング再生(retiming)、波形等化(reshaping)および識別再生(regenerating)を行う光再生中継器を用いて、光信号の伝送を行っていた。しかし、現在では光増幅器の実用化が進み、光増幅器を線形中継器として用いる光増幅中継伝送方式が検討されている。光再生中継器を光増幅中継器に置き換えることにより、中継器内の部品点数を大幅に削減し、信頼性を確保するとともに大幅なコストダウンが見込まれる。また、光伝送システムの大容量化を実現する方法のひとつとして、１本の伝送路に２以上の異なる波長を持つ光信号を多重して伝送する波長多重（ＷＤＭ）光伝送方式が注目されている。
【０００３】
上記の光増幅中継伝送方式とＷＤＭ光伝送方式とを組み合わせたＷＤＭ光増幅中継伝送方式においては、光増幅器を用いてＷＤＭ信号光を一括して増幅することが可能であり、簡素な構成（経済的）で、大容量かつ長距離伝送が実現可能である。
従来のＷＤＭ光増幅中継伝送システム（以下、ＷＤＭ光伝送システムと略す）では、伝送路の非線形効果による伝送特性の劣化を低減するように伝送路の波長分散を管理する方法が用いられている。
【０００４】
例えば、N.S.Berganoらの論文「Wavelength Division Multiplexing in Long-Haul Transmission Systems, IEEE Journal of Lightwave Technology, vol. 14, no. 6, pp. 1299-1308, 1996」では、約９００ｋｍの長さを有し１５８５ｎｍの零分散波長を持ち、正の波長分散スロープを有する分散シフトファイバ（Dispersion-shifted fiber；ＤＳＦ）と、約１００ｋｍの長さを有し１３１０ｎｍの零分散波長を持ち、正の波長分散スロープを有するシングルモードファイバ（ＳＭＦ）とを組み合わせた伝送路を用いている。この伝送路の平均零分散波長は約１５５８ｎｍであり、信号光波長は１５５６ｎｍから１５６０ｎｍまでである。
【０００５】
ＤＳＦおよびＳＭＦの波長分散は、それぞれ約−２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍおよび約＋２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、信号光と自然放出光の群速度や信号光同士の群速度がそれぞれ異なる。このため、ＤＳＦおよびＳＭＦを組み合わせた伝送路を用いることによって、非線形効果の相互作用時間を短くすることが可能であり、４光波混合（Four wave mixing；ＦＷＭ）および相互位相変調（Cross phase modulation；ＸＰＭ）などによる伝送特性の劣化を低減できる。また、伝送路の平均零分散波長を信号光波長内としているので、自己位相変調（Self phase modulation；ＳＰＭ）と波長分散による伝送特性の劣化も低減している。
【０００６】
しかし、ＷＤＭ光伝送システムの容量拡大のために伝送帯域の拡大が必要となると、上記のような構成では、波長分散スロープの影響により、すべての信号光波長に対して波長分散が零となるように補償するのは困難である。このため、補償されずに累積する波長分散と光ファイバ内の非線形効果との相互作用による信号光波形劣化が生じてしまう。
【０００７】
このような場合の対策として、伝送区間の前半で生じた波長分散および分散スロープを補償する分散補償ファイバを伝送区間の後半に適用した伝送路が提案されている。具体的には、例えば、伝送区間の前半に正の波長分散と正の分散スロープを持つ１．３μｍ零分散ＳＭＦを用い、該１．３μｍ零分散ファイバの波長分散および分散スロープを補償する、負の波長分散と負の分散スロープを持つ分散補償ファイバを伝送区間の後半に用いることで、分散スロープを小さくして累積波長分散を低減し、伝送特性の劣化を低減させるものである。
【０００８】
M.Murakamiらの論文「Quarter terabit (25×10Gb/s) over 9288km WDM transmission experiment using nonlinear supported RZ pulse in higher order fiber dispersion managed line, ECOC'98, pp.79-81, 1998」では、伝送区間長の５０％に相当する長さで正の波長分散を持つ１．３μｍ零分散ファイバを伝送区間の前半に用い、伝送区間長の５０％に相当する長さで負の波長分散を持つ分散補償ファイバを伝送区間の後半に用いることで、平均の波長分散スロープを０．００６７ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍまで低減できている。
【０００９】
さらに、近年、ＷＤＭ光伝送システムの伝送容量を増やすために、例えば１５５０ｎｍ帯および１５８０ｎｍ帯などの複数の波長帯を含んだＷＤＭ信号光を用いる光伝送技術が提案されている。
例えば、S.Aisawaらの論文「Ultra-wide band, long distance WDM transmission demonstration: 1 Tb/s (50×20 Gb/s), 600 km transmission using 1550 and 1580 nm wavelength bands, PD11, OFC’98, 1998」によると、１５５０ｎｍ帯および１５８０ｎｍ帯の２つの波長帯のＷＤＭ信号光を用いることにより、５０波の信号光を多重することが可能となり、伝送容量の増大が可能となっている。ここでは、ＳＭＦ伝送路中で累積する波長分散および分散スロープが各波長帯で異なるため、各々の波長帯ごとに波長分散および分散スロープを補償する分散補償器が、多段に重ねた光増幅器内に挿入されている。各光増幅器は、入力されるＷＤＭ信号光を波長帯ごとに分波して増幅する構成を有し、分波された後の各波長帯のＷＤＭ信号光を対応する各分散補償器に送ることによって、ＳＭＦ伝送路中で生じた波長分散および分散スロープを各波長帯ごとに補償する。これにより、１５５０ｎｍ帯と１５８０ｎｍ帯の両方の波長帯におけるＷＤＭ信号光の伝送特性の劣化が低減されている。
【００１０】
また、前述したような波長分散特性が異なる複数の光ファイバを組み合わせた混成伝送路を用いて、複数の波長帯のＷＤＭ信号光を伝送する技術も提案されている。
例えば、Matthew X. Maらの論文「765 Gb/s over 2,000km Transmission Using C- and L-band Erbium Doped Fiber Amplifiers,PD16-1, OFC’99, 1999」では、通常の光ファイバ（ＳＭＦ）、分散シフトファイバ（ＮＺ−ＤＦ）および分散補償ファイバ（ＤＣＦ）を組み合わせた混成伝送路を用いて、１５５０ｎｍ帯および１５８０ｎｍ帯のＷＤＭ信号光を中継伝送する技術が示されている。ここでは、波長分散特性の異なる３種類の光ファイバを伝送路として用いることで、２つの波長帯に亘る平均の分散スロープが低減されるとともに、光増幅器において各波長帯ごとに分波したＷＤＭ信号光の分散補償をそれぞれ行うことによって、１５５０ｎｍ帯および１５８０ｎｍ帯のＷＤＭ信号光の長距離伝送を実現させている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような複数の波長帯のＷＤＭ信号光を伝送する従来のＷＤＭ光伝送システムでは、広帯域のＷＤＭ信号光に対して累積する波長分散および分散スロープを各波長帯ごとに補償することが必要となるため、それぞれの波長帯に対応した分散補償器が設けられる光増幅器等が複雑な構成で高コストになってしまうという問題があった。
【００１２】
また、１５５０ｎｍ帯および１５８０ｎｍ帯等の波長帯に対して、通常のＳＭＦを用いた伝送路で累積する波長分散は正の値となるため、光増幅器等に設けられる各波長帯の分散補償ファイバは負の波長分散を有することが必要となる。しかし、このような負の波長分散を有し光増幅器内に設けられるようなモジュール用の分散補償ファイバは、通常のＳＭＦに比べてモードフィールド径がかなり小さくなるため、ＷＤＭ信号光が広帯域化するほど非線形効果の影響を受け易くなるという欠点がある。
【００１３】
たとえ、前述のように混成伝送路を用いて波長分散および分散スロープの累積を低減させた場合であっても、従来の波長分散の補償方法では、ＷＤＭ信号光の広い波長帯全域に対して混成伝送路だけの補償では不十分であり、各波長帯ごとの波長分散補償が必要であった。
具体的に、前述のMatthew X. Maらの論文に示されたシステムについて検討してみる。
【００１４】
上記論文の記載に基づいて、混成伝送路の１区間（４３．５ｋｍ）における波長分散を計算してみると、図８の波長分散マップに示すように、最短波長（１５２９．６ｎｍ）で約７ｐｓ／ｎｍ、最長波長（１６００ｎｍ）で約５０ｐｓ／ｎｍ程度の正の波長分散が累積するものと考えられる。また、上記論文のFigure.1には、１５５０ｎｍ帯に対する全伝送区間（２０００ｋｍ）の波長分散マップが示されており、チャンネル１（１５５０ｎｍ帯の最短波長）で約５００ｐｓ／ｎｍ、チャンネル５０（１５５０ｎｍ帯の最長波長）で約２０００ｐｓ／ｎｍ程度の正の波長分散が累積することがわかる。このように、混成伝送路を用いて波長分散および分散スロープの補償を行う場合でも、それぞれの波長帯について正の波長分散が累積している。このため、負の波長分散を有する分散補償器を各波長帯に対応させて光増幅器に設け、累積波長分散を零にする補償が行われているものと考えられる。したがって、この場合にも、光増幅器の複雑化および高コスト化を招き、非線形効果の影響を受け易くなるという問題が生じる。
【００１５】
本発明は上記の問題点に着目してなされたもので、複数の波長帯を含んだ広帯域のＷＤＭ信号光を伝送するとき、混成伝送路を用いた簡略な構成により各波長帯の波長分散等を有効に補償して良好な伝送特性を実現するＷＤＭ光伝送システムを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明によるＷＤＭ光伝送システムは、複数の波長帯を含んだＷＤＭ信号光が伝送されるＷＤＭ光伝送システムにおいて、各波長帯に対して正の波長分散および正の分散スロープを有する第１光ファイバと、各波長帯に対して負の波長分散および負の分散スロープを有する第２光ファイバとを互いに接続した第１伝送区間を備え、第１光ファイバで発生する波長分散についての第２光ファイバによる補償率が、複数の波長帯のうちの最短波長帯および最長波長帯の各中心波長に対して略１００％となるように、第１伝送区間の波長分散特性が設定される光伝送路と、前記最短波長帯および最長波長帯の間に位置する中間波長帯の波長多重信号光に対して、該波長多重信号光を分波部により分離して前記光伝送路の第１伝送区間で発生する波長分散および分散スロープを補償する分散補償手段と、を備えて構成されるものである。
【００１７】
かかる構成のＷＤＭ光伝送システムでは、光伝送路の第１伝送区間における波長分散の補償率が、最短波長帯および最長波長帯の各中心波長に対して略１００％となるように設定されるため、前記各中心波長についての波長分散は略零となる。このとき、分散スロープについては、最短波長帯と最長波長帯の中間の波長帯付近において略１００％の補償が実現されるが、最短波長帯および最長波長帯においては若干の補償誤差が生じる。しかし、この分散スロープの補償誤差は、それぞれの波長帯の帯域幅を考慮すると伝送特性には影響を与えない程度の誤差となるため、各々の波長帯ごとの分散補償を特に行わなくても、複数の波長帯について良好な伝送特性が得られるようになる。また、中間波長帯については、第１伝送区間における波長分散補償が不十分となる可能性が生じるが、中間波長帯に対してのみ波長分散補償を行う分散補償手段を設けているので、複数の波長帯に対する波長分散補償を簡略な構成により実現することができる。これにより、ＷＤＭ光伝送システムの低コスト化を図ることが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、混成伝送路を用いたＷＤＭ光伝送システムの全体構成の一例を示すブロック図である。
図１のＷＤＭ光伝送システムは、例えば、光送信局（ＯＳ）１と、光受信局（ＯＲ）２と、それら送受信局間を接続する光伝送路３と、該光伝送路３の途中に所要の間隔で配置される複数の光増幅器４と、から構成される。
【００１９】
光送信局１は、波長の異なる複数の光信号をそれぞれ出力する複数の光送信器（Ｅ／Ｏ）１Ａと、複数の光信号を波長多重する合波器１Ｂと、該合波器１ＢからのＷＤＭ信号光を所要のレベルに増幅して光伝送路３に出力するポストアンプ１Ｃと、を有する。
ここでは、例えば１５５０ｎｍ帯および１５８０ｎｍ帯の２つの波長帯のＷＤＭ信号光が光伝送路３に送信されるものとする。なお、１５５０ｎｍ帯は、いわゆるＣバンドと称される波長帯であって、例えば１５４５〜１５６０ｎｍ等の帯域を示す。また、１５８０ｎｍ帯は、いわゆるＬバンドと称される波長帯であって、例えば１５７５〜１６００ｎｍ等の帯域を示す。
【００２０】
光受信局２は、光伝送路３を介して伝送された各波長帯のＷＤＭ信号光を所要のレベルに増幅するプリアンプ２Ａと、プリアンプ２Ａからの出力光を波長に応じて複数の光信号に分ける分波器２Ｂと、複数の光信号をそれぞれ受信処理する複数の光受信器（Ｏ／Ｅ）２Ｃと、を有する。
光伝送路３は、光送信局１、各光増幅器４および光受信局２の間をそれぞれ接続する複数の中継区間を有する。各中継区間に対しては、ＷＤＭ信号光の各波長帯について、正の波長分散値と正の分散スロープを持つ１．３μｍ零分散ＳＭＦ３ａを前半（送信側）に用い、負の波長分散値と負の分散スロープを持つ分散補償ファイバ（Reversed Dispersion Fiber、ＲＤＦと以下に略す）３ｂを後半（受信側）に用いた混成伝送路がそれぞれ適用される。
【００２１】
したがって、ここでは１．３μｍ零分散ＳＭＦ３ａが第１光ファイバに相当し、ＲＤＦ３ｂが第２光ファイバに相当し、混成伝送路を用いた中継区間が第１伝送区間に相当する。
各光増幅器４は、光伝送路３を介して送られるＷＤＭ信号光を各波長帯ごとに分波して増幅した後に再び合波して出力する基本構成を有し、該基本構成について、混成伝送路で補償されずに残留した波長分散および分散スロープを補償するための分散補償ファイバを、一方の波長帯の伝搬経路に挿入したものである。
【００２２】
ここで、上記混成伝送路の波長分散特性について具体的に説明する。
図２は、１．３μｍ零分散ＳＭＦ３ａおよびＲＤＦ３ｂの一般的な波長分散特性の一例を示す図である。
図２に示すように、１．３μｍ零分散ＳＭＦ３ａは、１．３μｍ付近で波長分散が零となり、波長が長くなると波長分散が大きくなる正の分散スロープを持つ。また、その分散スロープの絶対値は、波長が長くなると小さくなる。一方、ＲＤＦ３ｂは、信号光の波長帯について１．３μｍ零分散ＳＭＦ３ａとは相反する負の波長分散を持ち、波長が長くなると波長分散が小さくなる負の分散スロープを持つように設計される。また、その分散スロープの絶対値は、波長が長くなると大きくなる。したがって、１．３μｍ零分散ＳＭＦ３ａおよびＲＤＦ３ｂの各波長分散特性は、ともに図で上に凸の特性となる。このため、複数の波長帯を含んだ広帯域のＷＤＭ信号光が伝送される場合には、すべての波長帯について１．３μｍ零分散ＳＭＦ３ａで発生する波長分散および分散スロープをＲＤＦ３ｂで補償することが難しくなる。
【００２３】
そこで、本発明の第１実施形態では、１５５０ｎｍ帯および１５８０ｎｍ帯の２つの波長帯のＷＤＭ信号光が伝送されるＷＤＭ光伝送システムにおいて、両波長帯の波長分散が混成伝送路でともに約１００％までそれぞれ補償されるように、ＲＤＦ３ｂの波長分散特性を設定することによって、光増幅器４における波長分散補償が不要となるようにする。
【００２４】
図３は、上記の第１実施形態で用いられる混成伝送路の波長分散特性を示す図である。
図３に示すように、本実施形態で用いられる混成伝送路では、１．３μｍ零分散ＳＭＦ３ａの波長分散が１５５０ｎｍ帯および１５８０ｎｍ帯の各中心波長でそれぞれ約１００％まで補償されるように、ＲＤＦ３ｂの波長分散特性が設定される。このとき、分散スロープについては、１５５０ｎｍ帯と１５８０ｎｍ帯の中間の波長（約１５６５ｎｍ）付近において約１００％の補償が実現されるが、１５５０ｎｍ帯および１５８０ｎｍ帯においては、若干の補償誤差が生じる。しかし、この分散スロープの補償誤差は、各々の波長帯の帯域幅（約３０ｎｍ程度）を考慮すると伝送特性には影響を与えない程度の誤差と考えられる。
【００２５】
図４は、第１実施形態におけるＷＤＭ光伝送システムの全体構成を示すブロック図である。
図４において、上記のように設定された混成伝送路を用いる場合のシステム構成が上述の図１に示した構成と異なる部分は、一方の波長帯の伝搬経路に分散補償ファイバが設けられていた光増幅器４に代えて、いずれの波長帯の伝搬経路にも分散補償ファイバが設けられていない光増幅器４’を各中継区間ごとに配置した部分である。上記以外の本システムの構成は、図１の場合と同様である。
【００２６】
上記のような構成のＷＤＭ光伝送システムでは、各中継区間の混成伝送路において、１．３ｍ零分散ＳＭＦ３ａで発生する１５５０ｎｍ帯および１５８０ｎｍ帯の波長分散が、ＲＤＦ３ｂによって伝送特性に影響を与えないレベルまでそれぞれ補償されるようになる。
このように第１実施形態によれば、各光増幅器において各波長帯ごとの分散補償を特に行わなくても、広帯域のＷＤＭ信号光について良好な伝送特性を得ることができるため、本システムを構成する光増幅器の簡略化および低コスト化を図ることが可能となる。
【００２７】
なお、上記第１実施形態では、各波長帯での分散スロープの補償誤差が伝送特性には影響を与えない程度のものとして扱ったが、この補償誤差が問題となるようなシステムの場合には、それを補償する手段を別途もけるようにしても構わない。
次に、第２実施形態のＷＤＭ光伝送システムについて説明する。
【００２８】
第２実施形態では、例えば、１５２０ｎｍ帯、１５５０ｎｍ帯および１５８０ｎｍ帯の３つの波長帯のＷＤＭ信号光が伝送されるＷＤＭ光伝送システムにおいて、１５２０ｎｍ帯（最短波長帯）および１５８０ｎｍ帯（最長波長帯）の各中心波長についての波長分散が混成伝送路でともに約１００％までそれぞれ補償されるように、ＲＤＦ３ｂの波長分散特性を設定するようにした場合を説明する。
【００２９】
図５は、第２実施形態で用いられる混成伝送路の波長分散特性を示す図である。
図５に示すように、本実施形態で用いられる混成伝送路では、１．３μｍ零分散ＳＭＦ３ａの波長分散が１５２０ｎｍおよび１５８０ｎｍでそれぞれ約１００％まで補償されるように、ＲＤＦ３ｂの波長分散特性が設定される。このとき、１５５０ｎｍ帯（中間波長帯）については、ＲＤＦ３ｂによる補償が不足するため、その誤差として正の波長分散が発生する。また、分散スロープについては、１５５０ｎｍ帯付近において約１００％の補償が実現されるようになるが、１５２０ｎｍ帯および１５８０ｎｍ帯においては、若干の補償誤差が生じる。しかし、この分散スロープの補償誤差は、各々の波長帯の帯域幅（約３０ｎｍ程度）を考慮すると伝送特性には影響を与えない程度の誤差と考えられる。
【００３０】
図６は、本実施形態に適用される各光増幅器４の具体的な構成例を示すブロック図である。
図６において、本実施形態で用いる光増幅器４は、光伝送路３から入力されるＷＤＭ信号光を１５２０ｎｍ帯、１５５０ｎｍ帯および１５８０ｎｍ帯の３つの波長帯に分波する分波器４１と、分波された各波長帯のＷＤＭ信号光を所定のレベルまで増幅する、１５２０ｎｍ帯用光増幅部４２Ｓ、１５５０ｎｍ帯用光増幅部４２Ｃおよび１５８０ｎｍ帯用光増幅部４２Ｌと、各光増幅部４２Ｓ，４２Ｃ，４２Ｌから出力されるＷＤＭ信号光を合波して光伝送路３に出力する合波器４３と、１５５０ｎｍ帯の各伝搬経路にそれぞれ挿入された分散補償ファイバ４４Ｃ’と、を有する。
【００３１】
１５２０ｎｍ帯用光増幅部４２Ｓとしては、１５００〜１５３０ｎｍ等に増幅帯域を有する公知の光増幅器を用いることが可能である。具体的には、例えば、可児らの論文「１５２０ｎｍ帯ＷＤＭ伝送用ファイバラマン増幅器の検討，電子情報通信学会通信ソサイエティ大会，B-10-160，1998」に示されたファイバラマン増幅器などが挙げられる。
【００３２】
１５５０ｎｍ帯用光増幅部４２Ｃとしては、１５５０ｎｍ帯に増幅帯域を有するエルビウムドープ光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）等の公知の光増幅器を用いることが可能である。また、１５８０ｎｍ帯用光増幅部４２Ｃとしては、例えば、１５５０ｎｍ帯用ＥＤＦＡのエルビウムドープ光ファイバ（ＥＤＦ）長を長くするなどして、１５８０ｎｍ帯で光増幅作用が生じるようにした公知の光増幅器を用いることが可能である。
【００３３】
分散補償ファイバ４４Ｃ’は、ここでは、分波器４１の１５５０ｎｍ帯出力ポートと１５５０ｎｍ帯用光増幅部４２Ｃの入力ポートとの間に挿入される。この分散補償ファイバ４４Ｃ’は、前段の混成伝送路で生じる１５５０ｎｍ帯の正の波長分散に対応した負の波長分散を有し、具体的には、混成伝送路の後半に用いられるＲＤＦ３ｂと同様の光ファイバを用いることが可能である。
【００３４】
なお、ここでは１５５０ｎｍ帯用光増幅部４２Ｃの入力側に分散補償ファイバ４４Ｃ’を設けるようにしたが、図７に示すように、１５５０ｎｍ帯用光増幅部４２Ｃの出力ポートと合波器４１の１５５０ｎｍ帯入力ポートとの間に分散補償ファイバ４４Ｃ’を挿入しても構わない。
上記のような構成のＷＤＭ光伝送システムでは、各中継区間の混成伝送路において、１５２０ｎｍ帯および１５８０ｎｍ帯については、１．３ｍ零分散ＳＭＦ３ａで発生するの波長分散がＲＤＦ３ｂによって伝送特性に影響を与えないレベルまでそれぞれ補償されるが、１５５０ｎｍ帯については、ＲＤＦ３ｂによる補償が不足して、正の波長分散が残留するようになる。しかし、この残留した１５５０ｎｍ帯の波長分散は、光増幅器４内の１５５０ｎｍ帯の伝搬経路に挿入された分散補償ファイバ４４Ｃ’によって補償されるため、３つの波長帯すべての波長分散補償が確実に行われるようになる。
【００３５】
このように第２実施形態によれば、３つの波長帯のＷＤＭ信号光の伝送を行う場合に、両端の波長帯における波長分散がともに約１００％までそれぞれ補償されるように混成伝送路の波長分散特性を設定することによって、各光増幅器には中間の波長帯に対応した分散補償ファイバを設けるだけでも、３つの波長帯の波長分散および分散スロープの補償を確実に行うことができる。これにより、ＷＤＭ光伝送システムを構成する光増幅器の一層の簡略化および低コスト化を図ることが可能となる。
【００３６】
なお、上記第２の実施形態では、両端波長帯での分散スロープの補償誤差が伝送特性には影響を与えない程度のものとして扱ったが、この補償誤差が問題となるようなシステムの場合には、それを補償する手段を別途もけるようにしても構わない。
また、上述した第１，２実施形態では、伝送されるＷＤＭ信号光が２つの波長帯または３つの波長帯を含む場合について説明した。しかし、本発明は上記の場合に限らず、ＷＤＭ信号光が４つ以上の波長帯を含む場合についても、上述の各実施形態と同様にして応用することが可能である。
【００３７】
さらに、上述した第２実施形態では、混成伝送路で生じる波長分散および分散スロープを光増幅器内で補償する手段として、１．３ｍ零分散ＳＭＦ等の分散補償ファイバを用いる場合を説明したが、本発明はこれに限られるものではない。分散補償ファイバ以外を用いる場合としては、例えば、ファイバグレーティングを利用した分散補償器や、導波路型の分散補償器などが知られている。
【００３８】
具体的に、ファイバグレーティングを用いた分散補償器としては、Richard I.Lamingらの論文「FIBER BRAGG GRATINGS FOR DISPERSION COMPENSATION, OECC'97, 9D1-1, 1997」や、須藤らの論文「分散補償用ファイバBraggグレーティング，電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会，C-3-47，1998」などで提案された技術を適用することが可能である。また、ファイバグレーティングを用いた分散スロープ補償器としては、小向らの論文「非線形チャープファイバグレーティングを用いた工事分散の補償，電子情報通信学会総合大会，C-3-39, 1998」などに示された、２種類の非線形チャープファイバグレーティングを用いて高次分散補償器を構成する技術を適用することができる。
【００３９】
導波路型の分散補償器としては、上塚らの論文「導波路型分散補償器，電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会，C-3-83, 1998」などに示された、屈折率の大きく異なるハイブリッドのコアを用い、そのコア間の結合を利用した技術を適用することが可能である。また、導波路型の分散スロープ補償器としては、K.Takiguchiらの論文「Dispersion Slope Equalizer for Dispersion Shifted Fiber Using a Lattice-Form Programmable Optical Filter on a Planar Lightwave Circuit, Journal of Lightwave Tech., vol.16, no.9, Sept., 1998」などで提案された技術を適用することができる。
【００４０】
加えて、上述した各実施形態では、複数の波長帯について、各々の波長帯を１つの単位として分散補償を行うようにしたが、１つの波長帯を複数の波長幅に区分して、各波長幅ごとに分散補償を行う応用も可能である。具体的には、例えば、１５５０ｎｍ帯を１５４５〜１５５０ｎｍおよび１５５０〜１５６０ｎｍの２つの波長幅に分けて取り扱っても構わない。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のＷＤＭ光伝送システムによれば、光伝送路の第１伝送区間について、複数の波長帯のうちの最短波長帯および最長波長帯の各中心波長に対して略１００％となるように、第１、２光ファイバの波長分散特性を設定すると共に、中間波長帯に対して波長分散補償を行う分散補償手段を設けるようにしたことによって、複数の波長帯についての十分な分散補償が実現され、良好な伝送特性を得ることができる。これにより、ＷＤＭ光伝送システムの簡略化および低コスト化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】混成伝送路を用いたＷＤＭ光伝送システムの全体構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図１の構成について、１．３μｍ零分散ＳＭＦおよびＲＤＦの一般的な波長分散特性の一例を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態で用いる混成伝送路の波長分散特性を示す図である。
【図４】同上第１実施形態のシステム構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第２実施形態で用いる混成伝送路の波長分散特性を示す図である。
【図６】同上第２実施形態で用いる光増幅器の具体的な構成例を示す図である。
【図７】図６の光増幅器に関連する他の具体的な構成例を示す図である。
【図８】従来のシステムについて、混成伝送路で発生する波長分散を計算した結果を示す図である。
【符号の説明】
１…光送信局（ＯＳ）
２…光受信局（ＯＲ）
３…光伝送路
３ａ…１．３ｍ零分散ＳＭＦ
３ｂ…ＲＤＦ
３ｃ…ＤＣＦ
４，４’…光増幅器
４１…分波器
４２Ｓ，４２Ｃ，４２Ｌ…光増幅部
４３…合波器
４４Ｃ’…分散補償ファイバ
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長多重（ＷＤＭ）信号光の伝送を行う波長多重光伝送システムに関し、特に、複数の波長帯を含んだ広帯域のＷＤＭ信号光を伝送する場合に、相反する波長分散特性を有する光ファイバを組み合わせた混成伝送路を用いて、各波長帯の波長分散等を有効に補償するようにした波長多重光伝送システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、長距離の光伝送システムでは、光信号を電気信号に変換し、タイミング再生(retiming)、波形等化(reshaping)および識別再生(regenerating)を行う光再生中継器を用いて、光信号の伝送を行っていた。しかし、現在では光増幅器の実用化が進み、光増幅器を線形中継器として用いる光増幅中継伝送方式が検討されている。光再生中継器を光増幅中継器に置き換えることにより、中継器内の部品点数を大幅に削減し、信頼性を確保するとともに大幅なコストダウンが見込まれる。また、光伝送システムの大容量化を実現する方法のひとつとして、１本の伝送路に２以上の異なる波長を持つ光信号を多重して伝送する波長多重（ＷＤＭ）光伝送方式が注目されている。
【０００３】
上記の光増幅中継伝送方式とＷＤＭ光伝送方式とを組み合わせたＷＤＭ光増幅中継伝送方式においては、光増幅器を用いてＷＤＭ信号光を一括して増幅することが可能であり、簡素な構成（経済的）で、大容量かつ長距離伝送が実現可能である。
従来のＷＤＭ光増幅中継伝送システム（以下、ＷＤＭ光伝送システムと略す）では、伝送路の非線形効果による伝送特性の劣化を低減するように伝送路の波長分散を管理する方法が用いられている。
【０００４】
例えば、N.S.Berganoらの論文「Wavelength Division Multiplexing in Long-Haul Transmission Systems, IEEE Journal of Lightwave Technology, vol. 14, no. 6, pp. 1299-1308, 1996」では、約９００ｋｍの長さを有し１５８５ｎｍの零分散波長を持ち、正の波長分散スロープを有する分散シフトファイバ（Dispersion-shifted fiber；ＤＳＦ）と、約１００ｋｍの長さを有し１３１０ｎｍの零分散波長を持ち、正の波長分散スロープを有するシングルモードファイバ（ＳＭＦ）とを組み合わせた伝送路を用いている。この伝送路の平均零分散波長は約１５５８ｎｍであり、信号光波長は１５５６ｎｍから１５６０ｎｍまでである。
【０００５】
ＤＳＦおよびＳＭＦの波長分散は、それぞれ約−２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍおよび約＋２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、信号光と自然放出光の群速度や信号光同士の群速度がそれぞれ異なる。このため、ＤＳＦおよびＳＭＦを組み合わせた伝送路を用いることによって、非線形効果の相互作用時間を短くすることが可能であり、４光波混合（Four wave mixing；ＦＷＭ）および相互位相変調（Cross phase modulation；ＸＰＭ）などによる伝送特性の劣化を低減できる。また、伝送路の平均零分散波長を信号光波長内としているので、自己位相変調（Self phase modulation；ＳＰＭ）と波長分散による伝送特性の劣化も低減している。
【０００６】
しかし、ＷＤＭ光伝送システムの容量拡大のために伝送帯域の拡大が必要となると、上記のような構成では、波長分散スロープの影響により、すべての信号光波長に対して波長分散が零となるように補償するのは困難である。このため、補償されずに累積する波長分散と光ファイバ内の非線形効果との相互作用による信号光波形劣化が生じてしまう。
【０００７】
このような場合の対策として、伝送区間の前半で生じた波長分散および分散スロープを補償する分散補償ファイバを伝送区間の後半に適用した伝送路が提案されている。具体的には、例えば、伝送区間の前半に正の波長分散と正の分散スロープを持つ１．３μｍ零分散ＳＭＦを用い、該１．３μｍ零分散ファイバの波長分散および分散スロープを補償する、負の波長分散と負の分散スロープを持つ分散補償ファイバを伝送区間の後半に用いることで、分散スロープを小さくして累積波長分散を低減し、伝送特性の劣化を低減させるものである。
【０００８】
M.Murakamiらの論文「Quarter terabit (25×10Gb/s) over 9288km WDM transmission experiment using nonlinear supported RZ pulse in higher order fiber dispersion managed line, ECOC'98, pp.79-81, 1998」では、伝送区間長の５０％に相当する長さで正の波長分散を持つ１．３μｍ零分散ファイバを伝送区間の前半に用い、伝送区間長の５０％に相当する長さで負の波長分散を持つ分散補償ファイバを伝送区間の後半に用いることで、平均の波長分散スロープを０．００６７ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍまで低減できている。
【０００９】
さらに、近年、ＷＤＭ光伝送システムの伝送容量を増やすために、例えば１５５０ｎｍ帯および１５８０ｎｍ帯などの複数の波長帯を含んだＷＤＭ信号光を用いる光伝送技術が提案されている。
例えば、S.Aisawaらの論文「Ultra-wide band, long distance WDM transmission demonstration: 1 Tb/s (50×20 Gb/s), 600 km transmission using 1550 and 1580 nm wavelength bands, PD11, OFC’98, 1998」によると、１５５０ｎｍ帯および１５８０ｎｍ帯の２つの波長帯のＷＤＭ信号光を用いることにより、５０波の信号光を多重することが可能となり、伝送容量の増大が可能となっている。ここでは、ＳＭＦ伝送路中で累積する波長分散および分散スロープが各波長帯で異なるため、各々の波長帯ごとに波長分散および分散スロープを補償する分散補償器が、多段に重ねた光増幅器内に挿入されている。各光増幅器は、入力されるＷＤＭ信号光を波長帯ごとに分波して増幅する構成を有し、分波された後の各波長帯のＷＤＭ信号光を対応する各分散補償器に送ることによって、ＳＭＦ伝送路中で生じた波長分散および分散スロープを各波長帯ごとに補償する。これにより、１５５０ｎｍ帯と１５８０ｎｍ帯の両方の波長帯におけるＷＤＭ信号光の伝送特性の劣化が低減されている。
【００１０】
また、前述したような波長分散特性が異なる複数の光ファイバを組み合わせた混成伝送路を用いて、複数の波長帯のＷＤＭ信号光を伝送する技術も提案されている。
例えば、Matthew X. Maらの論文「765 Gb/s over 2,000km Transmission Using C- and L-band Erbium Doped Fiber Amplifiers,PD16-1, OFC’99, 1999」では、通常の光ファイバ（ＳＭＦ）、分散シフトファイバ（ＮＺ−ＤＦ）および分散補償ファイバ（ＤＣＦ）を組み合わせた混成伝送路を用いて、１５５０ｎｍ帯および１５８０ｎｍ帯のＷＤＭ信号光を中継伝送する技術が示されている。ここでは、波長分散特性の異なる３種類の光ファイバを伝送路として用いることで、２つの波長帯に亘る平均の分散スロープが低減されるとともに、光増幅器において各波長帯ごとに分波したＷＤＭ信号光の分散補償をそれぞれ行うことによって、１５５０ｎｍ帯および１５８０ｎｍ帯のＷＤＭ信号光の長距離伝送を実現させている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような複数の波長帯のＷＤＭ信号光を伝送する従来のＷＤＭ光伝送システムでは、広帯域のＷＤＭ信号光に対して累積する波長分散および分散スロープを各波長帯ごとに補償することが必要となるため、それぞれの波長帯に対応した分散補償器が設けられる光増幅器等が複雑な構成で高コストになってしまうという問題があった。
【００１２】
また、１５５０ｎｍ帯および１５８０ｎｍ帯等の波長帯に対して、通常のＳＭＦを用いた伝送路で累積する波長分散は正の値となるため、光増幅器等に設けられる各波長帯の分散補償ファイバは負の波長分散を有することが必要となる。しかし、このような負の波長分散を有し光増幅器内に設けられるようなモジュール用の分散補償ファイバは、通常のＳＭＦに比べてモードフィールド径がかなり小さくなるため、ＷＤＭ信号光が広帯域化するほど非線形効果の影響を受け易くなるという欠点がある。
【００１３】
たとえ、前述のように混成伝送路を用いて波長分散および分散スロープの累積を低減させた場合であっても、従来の波長分散の補償方法では、ＷＤＭ信号光の広い波長帯全域に対して混成伝送路だけの補償では不十分であり、各波長帯ごとの波長分散補償が必要であった。
具体的に、前述のMatthew X. Maらの論文に示されたシステムについて検討してみる。
【００１４】
上記論文の記載に基づいて、混成伝送路の１区間（４３．５ｋｍ）における波長分散を計算してみると、図８の波長分散マップに示すように、最短波長（１５２９．６ｎｍ）で約７ｐｓ／ｎｍ、最長波長（１６００ｎｍ）で約５０ｐｓ／ｎｍ程度の正の波長分散が累積するものと考えられる。また、上記論文のFigure.1には、１５５０ｎｍ帯に対する全伝送区間（２０００ｋｍ）の波長分散マップが示されており、チャンネル１（１５５０ｎｍ帯の最短波長）で約５００ｐｓ／ｎｍ、チャンネル５０（１５５０ｎｍ帯の最長波長）で約２０００ｐｓ／ｎｍ程度の正の波長分散が累積することがわかる。このように、混成伝送路を用いて波長分散および分散スロープの補償を行う場合でも、それぞれの波長帯について正の波長分散が累積している。このため、負の波長分散を有する分散補償器を各波長帯に対応させて光増幅器に設け、累積波長分散を零にする補償が行われているものと考えられる。したがって、この場合にも、光増幅器の複雑化および高コスト化を招き、非線形効果の影響を受け易くなるという問題が生じる。
【００１５】
本発明は上記の問題点に着目してなされたもので、複数の波長帯を含んだ広帯域のＷＤＭ信号光を伝送するとき、混成伝送路を用いた簡略な構成により各波長帯の波長分散等を有効に補償して良好な伝送特性を実現するＷＤＭ光伝送システムを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明によるＷＤＭ光伝送システムは、複数の波長帯を含んだＷＤＭ信号光が伝送されるＷＤＭ光伝送システムにおいて、各波長帯に対して正の波長分散および正の分散スロープを有する第１光ファイバと、各波長帯に対して負の波長分散および負の分散スロープを有する第２光ファイバとを互いに接続した第１伝送区間を備え、第１光ファイバで発生する波長分散についての第２光ファイバによる補償率が、複数の波長帯のうちの最短波長帯および最長波長帯の各中心波長に対して略１００％となるように、第１伝送区間の波長分散特性が設定される光伝送路と、前記最短波長帯および最長波長帯の間に位置する中間波長帯の波長多重信号光に対して、該波長多重信号光を分波部により分離して前記光伝送路の第１伝送区間で発生する波長分散および分散スロープを補償する分散補償手段と、を備えて構成されるものである。
【００１７】
かかる構成のＷＤＭ光伝送システムでは、光伝送路の第１伝送区間における波長分散の補償率が、最短波長帯および最長波長帯の各中心波長に対して略１００％となるように設定されるため、前記各中心波長についての波長分散は略零となる。このとき、分散スロープについては、最短波長帯と最長波長帯の中間の波長帯付近において略１００％の補償が実現されるが、最短波長帯および最長波長帯においては若干の補償誤差が生じる。しかし、この分散スロープの補償誤差は、それぞれの波長帯の帯域幅を考慮すると伝送特性には影響を与えない程度の誤差となるため、各々の波長帯ごとの分散補償を特に行わなくても、複数の波長帯について良好な伝送特性が得られるようになる。また、中間波長帯については、第１伝送区間における波長分散補償が不十分となる可能性が生じるが、中間波長帯に対してのみ波長分散補償を行う分散補償手段を設けているので、複数の波長帯に対する波長分散補償を簡略な構成により実現することができる。これにより、ＷＤＭ光伝送システムの低コスト化を図ることが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、混成伝送路を用いたＷＤＭ光伝送システムの全体構成の一例を示すブロック図である。
図１のＷＤＭ光伝送システムは、例えば、光送信局（ＯＳ）１と、光受信局（ＯＲ）２と、それら送受信局間を接続する光伝送路３と、該光伝送路３の途中に所要の間隔で配置される複数の光増幅器４と、から構成される。
【００１９】
光送信局１は、波長の異なる複数の光信号をそれぞれ出力する複数の光送信器（Ｅ／Ｏ）１Ａと、複数の光信号を波長多重する合波器１Ｂと、該合波器１ＢからのＷＤＭ信号光を所要のレベルに増幅して光伝送路３に出力するポストアンプ１Ｃと、を有する。
ここでは、例えば１５５０ｎｍ帯および１５８０ｎｍ帯の２つの波長帯のＷＤＭ信号光が光伝送路３に送信されるものとする。なお、１５５０ｎｍ帯は、いわゆるＣバンドと称される波長帯であって、例えば１５４５〜１５６０ｎｍ等の帯域を示す。また、１５８０ｎｍ帯は、いわゆるＬバンドと称される波長帯であって、例えば１５７５〜１６００ｎｍ等の帯域を示す。
【００２０】
光受信局２は、光伝送路３を介して伝送された各波長帯のＷＤＭ信号光を所要のレベルに増幅するプリアンプ２Ａと、プリアンプ２Ａからの出力光を波長に応じて複数の光信号に分ける分波器２Ｂと、複数の光信号をそれぞれ受信処理する複数の光受信器（Ｏ／Ｅ）２Ｃと、を有する。
光伝送路３は、光送信局１、各光増幅器４および光受信局２の間をそれぞれ接続する複数の中継区間を有する。各中継区間に対しては、ＷＤＭ信号光の各波長帯について、正の波長分散値と正の分散スロープを持つ１．３μｍ零分散ＳＭＦ３ａを前半（送信側）に用い、負の波長分散値と負の分散スロープを持つ分散補償ファイバ（Reversed Dispersion Fiber、ＲＤＦと以下に略す）３ｂを後半（受信側）に用いた混成伝送路がそれぞれ適用される。
【００２１】
したがって、ここでは１．３μｍ零分散ＳＭＦ３ａが第１光ファイバに相当し、ＲＤＦ３ｂが第２光ファイバに相当し、混成伝送路を用いた中継区間が第１伝送区間に相当する。
各光増幅器４は、光伝送路３を介して送られるＷＤＭ信号光を各波長帯ごとに分波して増幅した後に再び合波して出力する基本構成を有し、該基本構成について、混成伝送路で補償されずに残留した波長分散および分散スロープを補償するための分散補償ファイバを、一方の波長帯の伝搬経路に挿入したものである。
【００２２】
ここで、上記混成伝送路の波長分散特性について具体的に説明する。
図２は、１．３μｍ零分散ＳＭＦ３ａおよびＲＤＦ３ｂの一般的な波長分散特性の一例を示す図である。
図２に示すように、１．３μｍ零分散ＳＭＦ３ａは、１．３μｍ付近で波長分散が零となり、波長が長くなると波長分散が大きくなる正の分散スロープを持つ。また、その分散スロープの絶対値は、波長が長くなると小さくなる。一方、ＲＤＦ３ｂは、信号光の波長帯について１．３μｍ零分散ＳＭＦ３ａとは相反する負の波長分散を持ち、波長が長くなると波長分散が小さくなる負の分散スロープを持つように設計される。また、その分散スロープの絶対値は、波長が長くなると大きくなる。したがって、１．３μｍ零分散ＳＭＦ３ａおよびＲＤＦ３ｂの各波長分散特性は、ともに図で上に凸の特性となる。このため、複数の波長帯を含んだ広帯域のＷＤＭ信号光が伝送される場合には、すべての波長帯について１．３μｍ零分散ＳＭＦ３ａで発生する波長分散および分散スロープをＲＤＦ３ｂで補償することが難しくなる。
【００２３】
そこで、本発明の第１実施形態では、１５５０ｎｍ帯および１５８０ｎｍ帯の２つの波長帯のＷＤＭ信号光が伝送されるＷＤＭ光伝送システムにおいて、両波長帯の波長分散が混成伝送路でともに約１００％までそれぞれ補償されるように、ＲＤＦ３ｂの波長分散特性を設定することによって、光増幅器４における波長分散補償が不要となるようにする。
【００２４】
図３は、上記の第１実施形態で用いられる混成伝送路の波長分散特性を示す図である。
図３に示すように、本実施形態で用いられる混成伝送路では、１．３μｍ零分散ＳＭＦ３ａの波長分散が１５５０ｎｍ帯および１５８０ｎｍ帯の各中心波長でそれぞれ約１００％まで補償されるように、ＲＤＦ３ｂの波長分散特性が設定される。このとき、分散スロープについては、１５５０ｎｍ帯と１５８０ｎｍ帯の中間の波長（約１５６５ｎｍ）付近において約１００％の補償が実現されるが、１５５０ｎｍ帯および１５８０ｎｍ帯においては、若干の補償誤差が生じる。しかし、この分散スロープの補償誤差は、各々の波長帯の帯域幅（約３０ｎｍ程度）を考慮すると伝送特性には影響を与えない程度の誤差と考えられる。
【００２５】
図４は、第１実施形態におけるＷＤＭ光伝送システムの全体構成を示すブロック図である。
図４において、上記のように設定された混成伝送路を用いる場合のシステム構成が上述の図１に示した構成と異なる部分は、一方の波長帯の伝搬経路に分散補償ファイバが設けられていた光増幅器４に代えて、いずれの波長帯の伝搬経路にも分散補償ファイバが設けられていない光増幅器４’を各中継区間ごとに配置した部分である。上記以外の本システムの構成は、図１の場合と同様である。
【００２６】
上記のような構成のＷＤＭ光伝送システムでは、各中継区間の混成伝送路において、１．３ｍ零分散ＳＭＦ３ａで発生する１５５０ｎｍ帯および１５８０ｎｍ帯の波長分散が、ＲＤＦ３ｂによって伝送特性に影響を与えないレベルまでそれぞれ補償されるようになる。
このように第１実施形態によれば、各光増幅器において各波長帯ごとの分散補償を特に行わなくても、広帯域のＷＤＭ信号光について良好な伝送特性を得ることができるため、本システムを構成する光増幅器の簡略化および低コスト化を図ることが可能となる。
【００２７】
なお、上記第１実施形態では、各波長帯での分散スロープの補償誤差が伝送特性には影響を与えない程度のものとして扱ったが、この補償誤差が問題となるようなシステムの場合には、それを補償する手段を別途もけるようにしても構わない。
次に、第２実施形態のＷＤＭ光伝送システムについて説明する。
【００２８】
第２実施形態では、例えば、１５２０ｎｍ帯、１５５０ｎｍ帯および１５８０ｎｍ帯の３つの波長帯のＷＤＭ信号光が伝送されるＷＤＭ光伝送システムにおいて、１５２０ｎｍ帯（最短波長帯）および１５８０ｎｍ帯（最長波長帯）の各中心波長についての波長分散が混成伝送路でともに約１００％までそれぞれ補償されるように、ＲＤＦ３ｂの波長分散特性を設定するようにした場合を説明する。
【００２９】
図５は、第２実施形態で用いられる混成伝送路の波長分散特性を示す図である。
図５に示すように、本実施形態で用いられる混成伝送路では、１．３μｍ零分散ＳＭＦ３ａの波長分散が１５２０ｎｍおよび１５８０ｎｍでそれぞれ約１００％まで補償されるように、ＲＤＦ３ｂの波長分散特性が設定される。このとき、１５５０ｎｍ帯（中間波長帯）については、ＲＤＦ３ｂによる補償が不足するため、その誤差として正の波長分散が発生する。また、分散スロープについては、１５５０ｎｍ帯付近において約１００％の補償が実現されるようになるが、１５２０ｎｍ帯および１５８０ｎｍ帯においては、若干の補償誤差が生じる。しかし、この分散スロープの補償誤差は、各々の波長帯の帯域幅（約３０ｎｍ程度）を考慮すると伝送特性には影響を与えない程度の誤差と考えられる。
【００３０】
図６は、本実施形態に適用される各光増幅器４の具体的な構成例を示すブロック図である。
図６において、本実施形態で用いる光増幅器４は、光伝送路３から入力されるＷＤＭ信号光を１５２０ｎｍ帯、１５５０ｎｍ帯および１５８０ｎｍ帯の３つの波長帯に分波する分波器４１と、分波された各波長帯のＷＤＭ信号光を所定のレベルまで増幅する、１５２０ｎｍ帯用光増幅部４２Ｓ、１５５０ｎｍ帯用光増幅部４２Ｃおよび１５８０ｎｍ帯用光増幅部４２Ｌと、各光増幅部４２Ｓ，４２Ｃ，４２Ｌから出力されるＷＤＭ信号光を合波して光伝送路３に出力する合波器４３と、１５５０ｎｍ帯の各伝搬経路にそれぞれ挿入された分散補償ファイバ４４Ｃ’と、を有する。
【００３１】
１５２０ｎｍ帯用光増幅部４２Ｓとしては、１５００〜１５３０ｎｍ等に増幅帯域を有する公知の光増幅器を用いることが可能である。具体的には、例えば、可児らの論文「１５２０ｎｍ帯ＷＤＭ伝送用ファイバラマン増幅器の検討，電子情報通信学会通信ソサイエティ大会，B-10-160，1998」に示されたファイバラマン増幅器などが挙げられる。
【００３２】
１５５０ｎｍ帯用光増幅部４２Ｃとしては、１５５０ｎｍ帯に増幅帯域を有するエルビウムドープ光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）等の公知の光増幅器を用いることが可能である。また、１５８０ｎｍ帯用光増幅部４２Ｃとしては、例えば、１５５０ｎｍ帯用ＥＤＦＡのエルビウムドープ光ファイバ（ＥＤＦ）長を長くするなどして、１５８０ｎｍ帯で光増幅作用が生じるようにした公知の光増幅器を用いることが可能である。
【００３３】
分散補償ファイバ４４Ｃ’は、ここでは、分波器４１の１５５０ｎｍ帯出力ポートと１５５０ｎｍ帯用光増幅部４２Ｃの入力ポートとの間に挿入される。この分散補償ファイバ４４Ｃ’は、前段の混成伝送路で生じる１５５０ｎｍ帯の正の波長分散に対応した負の波長分散を有し、具体的には、混成伝送路の後半に用いられるＲＤＦ３ｂと同様の光ファイバを用いることが可能である。
【００３４】
なお、ここでは１５５０ｎｍ帯用光増幅部４２Ｃの入力側に分散補償ファイバ４４Ｃ’を設けるようにしたが、図７に示すように、１５５０ｎｍ帯用光増幅部４２Ｃの出力ポートと合波器４１の１５５０ｎｍ帯入力ポートとの間に分散補償ファイバ４４Ｃ’を挿入しても構わない。
上記のような構成のＷＤＭ光伝送システムでは、各中継区間の混成伝送路において、１５２０ｎｍ帯および１５８０ｎｍ帯については、１．３ｍ零分散ＳＭＦ３ａで発生するの波長分散がＲＤＦ３ｂによって伝送特性に影響を与えないレベルまでそれぞれ補償されるが、１５５０ｎｍ帯については、ＲＤＦ３ｂによる補償が不足して、正の波長分散が残留するようになる。しかし、この残留した１５５０ｎｍ帯の波長分散は、光増幅器４内の１５５０ｎｍ帯の伝搬経路に挿入された分散補償ファイバ４４Ｃ’によって補償されるため、３つの波長帯すべての波長分散補償が確実に行われるようになる。
【００３５】
このように第２実施形態によれば、３つの波長帯のＷＤＭ信号光の伝送を行う場合に、両端の波長帯における波長分散がともに約１００％までそれぞれ補償されるように混成伝送路の波長分散特性を設定することによって、各光増幅器には中間の波長帯に対応した分散補償ファイバを設けるだけでも、３つの波長帯の波長分散および分散スロープの補償を確実に行うことができる。これにより、ＷＤＭ光伝送システムを構成する光増幅器の一層の簡略化および低コスト化を図ることが可能となる。
【００３６】
なお、上記第２の実施形態では、両端波長帯での分散スロープの補償誤差が伝送特性には影響を与えない程度のものとして扱ったが、この補償誤差が問題となるようなシステムの場合には、それを補償する手段を別途もけるようにしても構わない。
また、上述した第１，２実施形態では、伝送されるＷＤＭ信号光が２つの波長帯または３つの波長帯を含む場合について説明した。しかし、本発明は上記の場合に限らず、ＷＤＭ信号光が４つ以上の波長帯を含む場合についても、上述の各実施形態と同様にして応用することが可能である。
【００３７】
さらに、上述した第２実施形態では、混成伝送路で生じる波長分散および分散スロープを光増幅器内で補償する手段として、１．３ｍ零分散ＳＭＦ等の分散補償ファイバを用いる場合を説明したが、本発明はこれに限られるものではない。分散補償ファイバ以外を用いる場合としては、例えば、ファイバグレーティングを利用した分散補償器や、導波路型の分散補償器などが知られている。
【００３８】
具体的に、ファイバグレーティングを用いた分散補償器としては、Richard I.Lamingらの論文「FIBER BRAGG GRATINGS FOR DISPERSION COMPENSATION, OECC'97, 9D1-1, 1997」や、須藤らの論文「分散補償用ファイバBraggグレーティング，電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会，C-3-47，1998」などで提案された技術を適用することが可能である。また、ファイバグレーティングを用いた分散スロープ補償器としては、小向らの論文「非線形チャープファイバグレーティングを用いた工事分散の補償，電子情報通信学会総合大会，C-3-39, 1998」などに示された、２種類の非線形チャープファイバグレーティングを用いて高次分散補償器を構成する技術を適用することができる。
【００３９】
導波路型の分散補償器としては、上塚らの論文「導波路型分散補償器，電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会，C-3-83, 1998」などに示された、屈折率の大きく異なるハイブリッドのコアを用い、そのコア間の結合を利用した技術を適用することが可能である。また、導波路型の分散スロープ補償器としては、K.Takiguchiらの論文「Dispersion Slope Equalizer for Dispersion Shifted Fiber Using a Lattice-Form Programmable Optical Filter on a Planar Lightwave Circuit, Journal of Lightwave Tech., vol.16, no.9, Sept., 1998」などで提案された技術を適用することができる。
【００４０】
加えて、上述した各実施形態では、複数の波長帯について、各々の波長帯を１つの単位として分散補償を行うようにしたが、１つの波長帯を複数の波長幅に区分して、各波長幅ごとに分散補償を行う応用も可能である。具体的には、例えば、１５５０ｎｍ帯を１５４５〜１５５０ｎｍおよび１５５０〜１５６０ｎｍの２つの波長幅に分けて取り扱っても構わない。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のＷＤＭ光伝送システムによれば、光伝送路の第１伝送区間について、複数の波長帯のうちの最短波長帯および最長波長帯の各中心波長に対して略１００％となるように、第１、２光ファイバの波長分散特性を設定すると共に、中間波長帯に対して波長分散補償を行う分散補償手段を設けるようにしたことによって、複数の波長帯についての十分な分散補償が実現され、良好な伝送特性を得ることができる。これにより、ＷＤＭ光伝送システムの簡略化および低コスト化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】混成伝送路を用いたＷＤＭ光伝送システムの全体構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図１の構成について、１．３μｍ零分散ＳＭＦおよびＲＤＦの一般的な波長分散特性の一例を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態で用いる混成伝送路の波長分散特性を示す図である。
【図４】同上第１実施形態のシステム構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第２実施形態で用いる混成伝送路の波長分散特性を示す図である。
【図６】同上第２実施形態で用いる光増幅器の具体的な構成例を示す図である。
【図７】図６の光増幅器に関連する他の具体的な構成例を示す図である。
【図８】従来のシステムについて、混成伝送路で発生する波長分散を計算した結果を示す図である。
【符号の説明】
１…光送信局（ＯＳ）
２…光受信局（ＯＲ）
３…光伝送路
３ａ…１．３ｍ零分散ＳＭＦ
３ｂ…ＲＤＦ
３ｃ…ＤＣＦ
４，４’…光増幅器
４１…分波器
４２Ｓ，４２Ｃ，４２Ｌ…光増幅部
４３…合波器
４４Ｃ’…分散補償ファイバ
Claims (3)
- 複数の波長帯を含んだ波長多重信号光が伝送される波長多重光伝送システムにおいて、
前記各波長帯に対して正の波長分散および正の分散スロープを有する第１光ファイバと、前記各波長帯に対して負の波長分散および負の分散スロープを有する第２光ファイバとを互いに接続した第１伝送区間を備え、前記第１光ファイバで発生する波長分散についての前記第２光ファイバによる補償率が、前記複数の波長帯のうちの最短波長帯および最長波長帯の各中心波長に対して略１００％となるように、前記第１伝送区間の波長分散特性が設定される光伝送路と、
前記最短波長帯および最長波長帯の間に位置する中間波長帯の波長多重信号光に対して、該波長多重信号光を分波部により分離して前記光伝送路の第１伝送区間で発生する波長分散および分散スロープを補償する分散補償手段と、
を備えて構成されたことを特徴とする波長多重光伝送システム。 - 請求項１に記載の波長多重光伝送システムにおいて、
前記分散補償手段が、前記光伝送路から送られる波長多重信号光を前記各波長帯ごとに前記分波部で分波された波長多重信号光を合波して前記光伝送路に出力する合波部と、前記分波部および前記合波部の間に位置する前記中間波長帯の伝搬経路上に挿入され、前記第１伝送区間で発生する波長分散を補償する分散補償部と、を備えたことを特徴とする波長多重光伝送システム。 - 請求項１に記載の波長多重光伝送システムにおいて、
前記光伝送路を伝搬する波長多重信号光を前記各波長帯ごとに増幅する光増幅器を備えて構成され、前記分散補償手段が、前記光増幅器の内部に設けられることを特徴とする波長多重光伝送システム。
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