JP4915873B2 - 光通信システムおよび送信器 - Google Patents
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Description
Esn’=Escos[2π(f+nF)t+θs]
ここで、Esは強度、fは0番光周波数チップの光周波数、Fは隣接光周波数チップとの光周波数チップ間隔、tは時間、θsは信号光源における初期位相で、全光周波数チップで同一とする。すると、受信端におけるn番光周波数チップは以下となる。
Esn=Escos[2π(f+nF)(t-τn)+θs]
ここで、τnは受信端におけるn番光周波数チップの0番光周波数チップに対する伝搬遅延差を意味する。
Eln=Elcos[2π(f+fIF+nF)t+θl]
ここで、Elとθlは局発光の強度と初期位相で、全光周波数チップで同一とする。以上の両者EsnとElnの中間周波数信号Isnは、以下となる。
Isn=REsElcos[2πfIFt-2π(f+nF)τn+θs-θl]
ここで、Rは変換効率を意味する。したがって、0番光周波数チップに対するn番光周波数チップの伝播遅延差τnと位相差Θnは、以下となる。
τn=nFDL
Θn=2π(f+nF)τn=2π(f+nF)nFDL
ここで、Dは光周波数差に対する分散量、Lは伝播距離である。
τ31=31×10(GHz)×17(ps/km/nm)/125(GHz/nm)×20(km)=843.2(ps)
Θ31=2π×1.63×1017
したがって、位相差が1.63×1017回転となる。したがって、分散により中間周波数における全光周波数チップの位相差が不均一となることは明らかである。このため、位相補償が必要となる。
2πΔft=2π×2.5(GHz)×5(ps)≒0.08回転
となり、中間周波数の位相回転でみても、その補償の滑らかさとしては不十分である。このリップルによる結果と、要求される位相回転のばらつきを比較すると、現状の補償器の構成で、複数光周波数チップを一括してかつ位相差を考慮して位相補償することは困難であることが明確である。従って、光周波数チップ毎に、位相回転を考慮して位相補償量を調整する必要がある。
該位相補償量検出器で検出された位相補償量に基づき、前記信号光の位相ずれが前記供給側での受信時に概ね零となるように予め前記被供給側で位相補償する位相補償器とを備える、ことを特徴とする。
請求項2にかかる発明は、請求項1に記載の光通信システムにおいて、前記位相補償器は、前記位相補償量検出器で検出された位相補償量に基づき前記供給光に前記光伝送路の往復分の位相補償を行い、前記位相補償量検出器は、前記供給光の前記被供給側における位相ずれが概ね零となるように前記位相補償器の位相補償量を設定することで位相補償量を検出する、ことを特徴とする。
請求項3にかかる発明は、請求項1に記載の光通信システムにおいて、前記位相補償器は、前記位相補償量検出器で検出された位相補償量に基づき前記供給光に前記光伝送路の往路分の位相補償を行うとともに前記信号光に前記光伝送路の復路分の位相補償を行い、前記位相補償量検出器は、前記供給光の前記被供給側における位相ずれが概ね零となるように前記位相補償器の位相補償量を設定することで位相補償量を検出する、ことを特徴とする。
請求項4にかかる発明は、請求項1に記載の光通信システムにおいて、前記位相補償器は、前記位相補償量検出器で検出された位相補償量に基づき前記供給光に前記光伝送路の往路分の位相補償を行う第1の位相補償器と、前記位相補償量検出器で検出された位相補償量に基づき前記信号光に前記光伝送路の復路分の位相補償を行う第2の位相補償器とからなり、前記位相補償量検出器は、前記供給光の前記被供給側における位相ずれが概ね零となるように前記第1の位相補償器の位相補償量を設定することで位相補償量を検出する、ことを特徴とする。
請求項5にかかる発明は、請求項2の前記位相補償器、請求項3の前記位相補償器、又は請求項4の前記第2の位相補償器は、前記符号化も行うことを特徴とする。
請求項6にかかる発明は、供給側から光伝送路を経由して供給された複数の光周波数チップからなる供給光を使用して符号化および伝送データによる変調を行って信号光を作成し前記光伝送路に出力する送信器において、前記供給光は、前記供給光の前記光伝送路内からの反射光と前記信号光が前記供給側に入力されたときに、前記反射光は前記信号光と相殺して前記信号光の受信に概ね影響を与えない光であり、前記光伝送路の分散による前記供給光の前記光周波数チップ間の位相ずれから位相補償量を検出する位相補償量検出器と、該位相補償量検出器で検出された位相補償量に基づき、前記信号光の位相ずれが前記供給側での受信時に概ね零となるように予め位相補償する位相補償器とを備える、ことを特徴とする。
請求項7にかかる発明は、請求項6に記載の送信器において、前記位相補償器は、前記位相補償量検出器で検出された位相補償量に基づき前記供給光に前記光伝送路の往復分の位相補償を行い、前記位相補償量検出器は、前記供給光の位相ずれが概ね零となるように前記位相補償器の位相補償量を設定することで位相補償量を検出する、ことを特徴とする。
請求項8にかかる発明は、請求項6に記載の送信器において、前記位相補償器は、前記位相補償量検出器で検出された位相補償量に基づき前記供給光に前記光伝送路の往路分の位相補償を行うとともに前記信号光に前記光伝送路の復路分の位相補償を行い、前記位相補償量検出器は、前記供給光の位相ずれが概ね零となるように前記位相補償器の位相補償量を設定することで位相補償量を検出する、ことを特徴とする。
請求項9にかかる発明は、請求項6に記載の送信器において、前記位相補償器は、前記位相補償量検出器で検出された位相補償量に基づき前記供給光に前記光伝送路の往路分の位相補償を行う第1の位相補償器と、前記位相補償量検出器で検出された位相補償量に基づき前記信号光に前記伝送路の復路分の位相補償を行う第2の位相補償器とからなり、前記位相補償量検出器は、前記供給光の位相ずれが概ね零となるように前記第1の位相補償器の位相補償量を設定することで位相補償量を検出する、ことを特徴とする。
請求項10にかかる発明は、請求項7の前記位相補償器、請求項8の前記位相補償器、又は請求項9の前記第2の位相補償器は、前記符号化も行うことを特徴とする。
図1に実施例1のスペクトル領域符号化光CDM光通信システムの構成を示す。送信器100は、信号光用の変調器130、位相補償量検出器150、符号器兼用位相補償器160を備える。また、受信器200は、信号光の復号受信用の光受信器210、および供給光用の光源240を備える。300は光伝送路としての光ファイバ、SCは光サーキュレータ、PSは光スプリッタである。なお、受信器200には送信器100の数に応じた複数の光受信器が装備されるが、ここでは1個のみを示した。また、光サーキュレータSCは光ファイバに入出力する光を合分波できればよいので、光スプリッタ等でもよい。
図2に実施例2のスペクトル領域符号化光CDM光通信システムの構成を示す。送信器100は、符号器120、変調器130、位相補償量検出器150A、および位相補償器160Aを備える。また、受信器200は、信号光の復号受信用の光受信器210、および供給光用の光源240を備える。300は光伝送路としての光ファイバ、SCは光サーキュレータ、PSは光スプリッタである。なお、受信器200には送信器100の数に応じた複数の光受信器が装備されるが、ここでは1個のみを示した。また、光サーキュレータSCは光ファイバに入出力する光を合分波できればよいので、光スプリッタ等でもよい。
図3に実施例3のスペクトル領域符号化光CDM光通信システムの構成を示す。送信器100は、変調器130、位相補償量検出器150A、および位相補償器160Bを備える。また、受信器200は、信号光の復号受信用の光受信器210、および供給光用の光源240を備える。300は光伝送路としての光ファイバ、SCは光サーキュレータ、PSは光スプリッタである。なお、受信器200には送信器100の数に応じた複数の光受信器が装備されるが、ここでは1個のみを示した。また、光サーキュレータSCは光ファイバに入出力する光を合分波できればよいので、光スプリッタ等でもよい。
図4に実施例4のスペクトル領域符号化光CDM光通信システムの構成を示す。送信器100は、符号器120、変調器130、位相補償量検出器150A、および位相補償器160Cを備える。また、受信器200は、信号光の復号受信用の光受信器210、および供給光用の光源240Aを備える。300は光伝送路としての光ファイバ、SCは光サーキュレータ、PSは光スプリッタである。なお、受信器200には送信器100の数に応じた複数の光受信器が装備されるが、ここでは1個のみを示した。また、光サーキュレータSCは光ファイバに入出力する光を合分波できればよいので、光スプリッタ等でもよい。
ΣΣREiEjcos[2πFt+(θi-θj)]
と表すことができる。ここで、Rは変換効率を意味する。従って、光周波数チップ間隔Fの成分は、位相差「θi−θj」が零のときに最大となるので、位相差「θi−θj」が零となるように調整すれば、ビート信号が最大となる。光周波数チップ間隔Fの成分の取り出しは、バンドパスフィルタ等を用いることで可能である。
図5に実施例5のスペクトル領域符号化光CDM光通信システムの構成を示す。送信器100は、変調器130、位相補償量検出器150A、および符号器兼用位相補償器160Dを備える。また、受信器200は、信号光の復号受信用の光受信器210、および供給光用の光源240Aを備える。300は光伝送路としての光ファイバ、SCは光サーキュレータ、PSは光スプリッタである。なお、受信器200には送信器100の数に応じた複数の光受信器が装備されるが、ここでは1個のみを示した。また、光サーキュレータSCは光ファイバに入出力する光を合分波できればよいので、光スプリッタ等でもよい。
図6に実施例6のスペクトル領域符号化光CDM光通信システムの構成を示す。送信器100は、符号器120、変調器130、位相補償量検出器150B、位相補償器160C、および光受信器170を備える。位相補償量検出器150Bはその光受信器170の出力信号を入力する。また、受信器200は、信号光の復号受信用の光受信器210、供給光用の光源240A、供給光を符号化する符号器250、および変調器260を備える。300は光伝送路としての光ファイバ、SCは光サーキュレータ、PSは光スプリッタである。なお、受信器200には送信器100の数に応じた複数の光受信器が装備されるが、ここでは1個のみを示した。
図7に実施例7の符号化兼用変調器の構成を示す。この図7は、図6の受信器200において、符号器250と変調器260を一体構成した複数符号一括変調用の符号化兼用変調器270の構成を示す図である。この符号化兼用変調器270は、2つの符号D#1、D#2を入力して合成しパターンA〜Dのいずれかを生成する変調信号展開器271と、生成したパターンA〜Dのいずれかによって、供給光の光周波数チップを変調する16個のチップ用変調器272と、合分波器273,274から構成される。ここで、符号として、D#1、D#2を、
D#1=「1010101010101010」又は「0101010101010101」
D#2=「1100110011001100」又は「0011001100110011」
を使用し、前半をマーク、後半をスペースとする。
パターンA
D#1=マーク 「1010101010101010」
D#2=マーク 「1100110011001100」
D#1+D#2=「2110211021102110」
パターンB
D#1=マーク 「1010101010101010」
D#2=スペース「0011001100110011」
D#1+D#2=「1021102110211021」
パターンC
D#1=スペース「0101010101010101」
D#2=マーク 「1100110011001100」
D#1+D#2=「1201120112011201」
パターンD
D#1=スペース「0101010101010101」
D#2=マーク 「0011001100110011」
D#1+D#2=「0112011201120112」
従って、供給光は、各パターンA〜Dの「D#1+D#2」の強度の光周波数チップとなる。
符号化符号=「1111000011110000」
この符号器120で供給光を符号化すると、パターンA〜D毎に、以下の出力となる。
パターンAを用いた符号=「2110000021100000」
パターンBを用いた符号=「1021000010210000」
パターンCを用いた符号=「1201000012010000」
パターンDを用いた符号=「0112000001120000」
復号化符号=「1111000011110000」
加算=「2110000021100000」(8チップ)
減算=「0000000000000000」(0チップ)
合計=8チップ
となる。パターンB〜Dを用いた符号についても同様に合計8チップとなる。
復号化符号=「1111111100000000」
であるとすると、パターンAを用いた符号のときは、
加算=「2110000000000000」(4チップ)
減算=「0000000002110000」(4チップ)
合計=0チップ
である。パターンB〜Dを用いた符号についても同様に合計0チップとなる。
パターンA:「2110211021102110」のとき、
加算=「2110000021100000」(8チップ)
減算=「0000211000002110」(8チップ)
合計=0チップ
パターンB:「1021102110211021」のとき、
加算=「1021000010210000」(8チップ)
減算=「0000102100001021」(8チップ)
合計=0チップ
パターンC:「1201120112011201」のとき、
加算=「1021000010210000」(8チップ)
減算=「0000102100001021」(8チップ)
合計=0チップ
パターンD:「0112011201120112」のとき、
加算=「0112000001120000」(8チップ)
減算=「0000011200000112」(8チップ)
合計=0チップ
このため、パターンA〜Dのいずれのときも、受信器200の光受信器210の差動検波器の出力は0チップ相当であり、反射の影響が相殺される。
なお、以上の実施例では主にコヒーレント検波を用いたスペクトル領域強度符号化光CDMに適用した場合について説明したが、本発明は複数の光周波数チップを用いる光通信全般に適用できる。その例として、光の位相が影響するSPC(spectrum phase coding)、つまりスペクトル領域位相符号化光CDMに適用できる。また、光CDM以外では、同時に複数送信器で同一光周波数を用いることはないと思われるが、複数の光周波数チップを単一の送信器で用い、それぞれの位相関係を保持すべき搬送波位相同期WDM(非特許文献1)にも適用可能である。ただし、供給光の反射が無視できない場合は、その反射が信号光に混入した場合に相殺できるようなDPSK(差動位相シフトキーイング)等の変調を採用する必要がある。
(1).様々な分散測定の例を述べた文献(多久島、「フォトニックネットワークにおける適応等化のためのモニタ技術」、2004年、電子情報通信学会通信ソサイエティ大会,CS−1−3)(この内の(a)、(c)、(f)は、信号成分に雑音が乗るので、本発明には望ましくない。これは、コヒーレント受信を用いた光CDMでは、MAI等の問題も生じるためである。)、
(2).下り変調信号のパルスを最大化する方法(TPAデバイス等の使用)(例えば、S.Wielandy,et al.,"Real-time mesurement of accumulated chromatic dispersion for automatic dispersion compensation",ELECTRONICS LETTERS ,26th September 2002,Vol.38,No.20,pp.1198-1199)、
(3).下り変調信号の信号強度を最大化(誤り率の最小化、アイ開口度最大化)する方法(例えば、K.Yonenaga,et al.,"Automatic dispersion equalisation using bit error rate monitoring in 40Gbit/s optical transmission system",ELECTRONICS LETTERS ,1st February 2001,Vol.37,pp.187-188)、
(4).下り変調信号の信号周波数成分を最大化(NRZの場合)しあるいは最小化(RZの場合)する方法(1Gbit/sであれば1GHzを使用)(例えば、Z.Pan,et al.,"Choromatic dispersion monitoring and automated compensation for NRZ and RZ data using clock regeneration and fading without adding signaling"OFC2001,WH5-1)、
(5).供給光を分岐して逆の分散の媒質をそれぞれ通過後の光検出値の差を最小化する方法(例えば、T.Inui,et al.,"160 Gbit/s adaptive dispersion equaliser usig asynchronous chip monitor with blanced dispersion configuration"ELECTRONICS LETTERS ,19th February 2004,Vol.40,No.4)、
等があるので、これらの手法を使用して、個々の光周波数チップについて位相ずれを検出し、位相補償に使用することができる。
200:受信器、210:光受信器、220:位相補償量検出器、230:位相補償器、240,240A:光源、250:符号器、260:変調器、270:複数符号一括変調用の符号器兼用変調器
Claims (10)
- 複数の光周波数チップからなる供給光を、供給側から光伝送路を経由して被供給側に伝送し、該被供給側で、前記供給光を使用して符号化および伝送データによる変調を行って信号光を作成し、該信号光を前記供給側に前記光伝送路を経由して伝送し、前記供給側において前記信号光を受信する光通信システムであって、
前記供給光は、前記供給光の前記光伝送路内からの反射光と前記信号光が前記供給側に入力されたときに、前記反射光は前記信号光と相殺して前記信号光の受信に概ね影響を与えない光であり、
前記光伝送路の分散による前記供給光の前記光周波数チップ間の位相ずれから位相補償量を前記被供給側で検出する位相補償量検出器と、
該位相補償量検出器で検出された位相補償量に基づき、前記信号光の位相ずれが前記供給側での受信時に概ね零となるように予め前記被供給側で位相補償する位相補償器とを備える、
ことを特徴とする光通信システム。 - 請求項1に記載の光通信システムにおいて、
前記位相補償器は、前記位相補償量検出器で検出された位相補償量に基づき前記供給光に前記光伝送路の往復分の位相補償を行い、
前記位相補償量検出器は、前記供給光の前記被供給側における位相ずれが概ね零となるように前記位相補償器の位相補償量を設定することで位相補償量を検出する、
ことを特徴とする光通信システム。 - 請求項1に記載の光通信システムにおいて、
前記位相補償器は、前記位相補償量検出器で検出された位相補償量に基づき前記供給光に前記光伝送路の往路分の位相補償を行うとともに前記信号光に前記光伝送路の復路分の位相補償を行い、
前記位相補償量検出器は、前記供給光の前記被供給側における位相ずれが概ね零となるように前記位相補償器の位相補償量を設定することで位相補償量を検出する、
ことを特徴とする光通信システム。 - 請求項1に記載の光通信システムにおいて、
前記位相補償器は、前記位相補償量検出器で検出された位相補償量に基づき前記供給光に前記光伝送路の往路分の位相補償を行う第1の位相補償器と、前記位相補償量検出器で検出された位相補償量に基づき前記信号光に前記光伝送路の復路分の位相補償を行う第2の位相補償器とからなり、
前記位相補償量検出器は、前記供給光の前記被供給側における位相ずれが概ね零となるように前記第1の位相補償器の位相補償量を設定することで位相補償量を検出する、
ことを特徴とする光通信システム。 - 請求項2の前記位相補償器、請求項3の前記位相補償器、又は請求項4の前記第2の位相補償器は、前記符号化も行うことを特徴とする光通信システム。
- 供給側から光伝送路を経由して供給された複数の光周波数チップからなる供給光を使用して符号化および伝送データによる変調を行って信号光を作成し前記光伝送路に出力する送信器において、
前記供給光は、前記供給光の前記光伝送路内からの反射光と前記信号光が前記供給側に入力されたときに、前記反射光は前記信号光と相殺して前記信号光の受信に概ね影響を与えない光であり、
前記光伝送路の分散による前記供給光の前記光周波数チップ間の位相ずれから位相補償量を検出する位相補償量検出器と、
該位相補償量検出器で検出された位相補償量に基づき、前記信号光の位相ずれが前記供給側での受信時に概ね零となるように予め位相補償する位相補償器とを備える、
ことを特徴とする送信器。 - 請求項6に記載の送信器において、
前記位相補償器は、前記位相補償量検出器で検出された位相補償量に基づき前記供給光に前記光伝送路の往復分の位相補償を行い、
前記位相補償量検出器は、前記供給光の位相ずれが概ね零となるように前記位相補償器の位相補償量を設定することで位相補償量を検出する、
ことを特徴とする送信器。 - 請求項6に記載の送信器において、
前記位相補償器は、前記位相補償量検出器で検出された位相補償量に基づき前記供給光に前記光伝送路の往路分の位相補償を行うとともに前記信号光に前記光伝送路の復路分の位相補償を行い、
前記位相補償量検出器は、前記供給光の位相ずれが概ね零となるように前記位相補償器の位相補償量を設定することで位相補償量を検出する、
ことを特徴とする送信器。 - 請求項6に記載の送信器において、
前記位相補償器は、前記位相補償量検出器で検出された位相補償量に基づき前記供給光に前記光伝送路の往路分の位相補償を行う第1の位相補償器と、前記位相補償量検出器で検出された位相補償量に基づき前記信号光に前記伝送路の復路分の位相補償を行う第2の位相補償器とからなり、
前記位相補償量検出器は、前記供給光の位相ずれが概ね零となるように前記第1の位相補償器の位相補償量を設定することで位相補償量を検出する、
ことを特徴とする送信器。 - 請求項7の前記位相補償器、請求項8の前記位相補償器、又は請求項9の前記第2の位相補償器は、前記符号化も行うことを特徴とする送信器。
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