JP4935250B2

JP4935250B2 - 分散補償装置および分散補償制御方法

Info

Publication number: JP4935250B2
Application number: JP2006235510A
Authority: JP
Inventors: 寛己大井; 寛尾中; 剛司星田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2006-08-31
Filing date: 2006-08-31
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2026-08-31
Also published as: CN101136707A; US20080056710A1; EP1895692B1; JP2008058610A; EP1895692A1; CN101136707B; US7869715B2; DE602007006384D1

Description

本発明は、光伝送システムにおいて、波長分散によって波形が劣化した光信号に対して可変な分散補償量によって分散補償を行う分散補償装置および分散補償制御方法に関する。

近年、４０Ｇｂｉｔ／ｓ光伝送システムの研究開発が活発に進められている。４０Ｇｂｉｔ／ｓ光伝送システム実現の課題の一つとして、４０Ｇｂｉｔ／ｓ光信号の波長分散トレランスが、１０Ｇｂｉｔ／ｓ光信号の１／１６と狭いことが挙げられる。４０Ｇｂｉｔ／ｓ光信号の波長分散トレランスは、たとえば、ＮＲＺ変調した光信号では約７０ｐｓ／ｎｍ、ＲＺ−ＤＱＰＳＫ変調した光信号では約２００ｐｓ／ｎｍとなる。

このため、光伝送システム運用中の、伝送路や分散補償ファイバ（ＤＣＦ：ＤｉｓｐｅｒｓｉｏｎＣｏｍｐｅｎｓａｔｉｎｇＦｉｂｅｒ）の温度変化による波長分散量の変動の影響が大きくなって無視できなくなる。光伝送システム運用中の波長分散量の変動に対応するためには、可変分散補償器を用いた自動分散補償が必要となる。

可変分散補償器を用いた自動分散補償を実現するために、ビットエラー数をモニタし、ビットエラー数が最小になるように可変分散補償器の分散補償量を制御する方法が提案されている（たとえば、下記特許文献１参照。）。ビットエラー数をモニタするためには、誤り符号訂正機能（ＦＥＣ：ＦｏｒｗａｒｄＥｒｒｏｒＣｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）におけるエラー訂正数をモニタする方法がある。

特開２００２−２０８８９２号公報

しかしながら、上述した方法では、波長分散の影響によるビットエラー数だけでなく、波長分散以外の要因によるビットエラー数も区別されずにモニタされる。したがって、ビットエラー数が最小になるように可変分散補償器の分散補償量を制御しても、可変分散補償器の分散補償量が、波長分散量に対応した最適な分散補償量になるとは限らないという問題がある。

特に、波長分散以外のエラー要因である偏波変動は、ファイバタッチなどの伝送路状態の変化によって大きく変化する。このため、偏波変動に起因する要因によるビットエラー数を考慮せずに上述した方法で可変分散補償器の分散補償量を制御すると、可変分散補償器の分散補償量が最適になるとは限らないという問題がある。

偏波変動に起因する要因は、たとえば、伝送路や光アンプなどの部品による偏波モード分散（ＰＭＤ：ＰｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎＭｏｄｅＤｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）、偏波依存性損失（ＰＤＬ：ＰｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎＤｅｐｅｎｄｅｎｔＬｏｓｓ）あるいは偏波依存性利得（ＰＤＧ：ＰｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎＤｅｐｅｎｄｅｎｔＧａｉｎ）などがある。

本発明は、上述した問題点を解消するものであり、波長分散以外の要因によるビットエラーが生じても、可変分散補償器の分散補償量を最適に制御することができる分散補償装置および分散補償制御方法を提供することを目的とする。

本発明にかかる分散補償装置は、所定周波数の信号を発振する発振手段と、受信する光信号に対して分散補償を行い、前記発振手段によって発振された前記所定周波数の信号に応じて前記分散補償の分散補償量を変化させる分散補償手段と、前記分散補償手段によって分散補償された光信号を復調する復調手段と、前記復調手段によって復調された復調信号のエラー状態を監視する監視手段と、前記監視手段によって監視される前記エラー状態を示す信号から前記所定周波数の信号を取り出すフィルタ手段と、前記フィルタ手段によって取り出された前記信号と、前記発振手段によって発振された前記所定周波数の信号と、に基づいて分散補償量変更信号を生成する生成手段と、前記発振手段から前記分散補償手段に出力される前記所定周波数の信号に、前記生成手段によって生成された前記分散補償量変更信号を重畳する重畳手段と、を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、分散補償手段の分散補償量を自動的に制御できるとともに、分散補償量を制御するためのビットエラー数から、波長分散以外の要因によるビットエラー数を除外することができる。

以上説明したように、本発明によれば、波長分散を要因とするビットエラー数にのみ基づいて可変分散補償器の分散補償量を制御することができる。このため、本発明によれば、波長分散以外の要因によるビットエラーが生じても、可変分散補償器の分散補償量を最適に制御することができるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、本発明にかかる分散補償装置および分散補償制御方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１−１は、実施の形態１にかかる分散補償装置の構成を示すブロック図である。図１−１に示すように、実施の形態１にかかる分散補償装置１００は、低周波発振回路１０１と、可変分散補償器１０２と、復調部１０３と、エラー監視部１０４と、バンドパスフィルタ部（ＢＰＦ：ＢａｎｄＰａｓｓＦｉｌｔｅｒ）１０５と、同期検波回路１０６と、重畳回路１０７と、を備える。

低周波発振回路１０１は、低周波信号を発振する。低周波発振回路１０１は、発振した低周波信号を可変分散補償器１０２へ重畳回路１０７を介して出力する。また、低周波発振回路１０１は、発振した低周波信号を同期検波回路１０６へ出力する。低周波信号の周波数は、可変分散補償器１０２の分散補償量の変化特性に基づいて定める。具体的には、低周波信号の周波数は、可変分散補償器１０２の分散補償量の変動が追随できる程度に遅く、伝送路で生じる波長分散の変動よりも速い周波数（以下、「周波数ｆ₀」という）の信号である。たとえば、低周波信号は、１Ｈｚ程度の信号である。なお、可変分散補償器１０２を変化させることに対する耐久性が高ければ、低周波信号を高い周波数に設定してもよい。

可変分散補償器１０２は、図示しない送信装置から伝送路を介して送信される光信号を受信し、受信した光信号に対して可変な分散補償量によって分散補償を行う。可変分散補償器１０２は、分散補償を行った光信号を復調部１０３へ出力する。また、可変分散補償器１０２は、重畳回路１０７から出力される分散補償量変更信号（後述）に応じて分散補償量を変化させる。ここで、可変分散補償器１０２の具体例を説明する。

図１−２は、ＶＩＰＡ型可変分散補償器の構成を示す図である。（ＨｉｒｏｋｉＯｏｉｅｔａｌ．， “４０−Ｇｂｉｔ／ｓＷＤＭＡｕｔｏｍａｔｉｃＤｉｓｐｅ
ｒｓｉｏｎＣｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｗｉｔｈＶｉｒｔｕａｌｌｙＩｍａｇｅｄＰｈａｓｅｄＡｒｒａｙ（ＶＩＰＡ）ＶａｒｉａｂｌｅＤｉｓｐｅｒｓｉｏｎＣｏｍｐｅｎｓａｔｏｒｓ”，ＩＥＩＣＥＴｒａｎｓ．Ｃｏｍｍｕｎ．，Ｖｏ
ｌ．Ｅ８５−Ｂ，Ｎｏ．２Ｆｅｂｒｕａｒｙ２００２参照）。

ステッピングモータを回転させて、ステージ上に配置した３Ｄミラーをｘ軸方向に移動させることで分散補償量を変化させる。３Ｄミラーの形状は、各ｘ軸方向で所望の分散補償量が得られるように設計させている。低周波信号に従って分散補償量を変化させる場合は、ステッピングモータの移動方向と駆動パルス数を変化させる。

また、図１−３は、ＦＢＧ型可変分散補償器の構成を示す図である。（Ｓ．Ｍａｔｓｕｍｏｔｏｅｔａｌ．， “ＴｕｎａｂｌｅＤｉｓｐｅｒｓｉｏｎＥｑｕａｌ
ｉｚｅｒｗｉｔｈａＤｉｖｉｄｅｄＴｈｉｎ−ＦｉｌｍＨｅａｔｅｒｆｏｒ４０−Ｇｂ／ｓＲＺＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓ”，ＩＥＥＥＰＨＯＴＯＮＩ
ＣＳＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＬＥＴＴＥＲＳ，ＶＯＬ．１３，ＮＯ．８，ＡＵＧＵＳＴ２００１参照）。

ＦＢＧ（ＦｉｂｅｒＢｒａｇｇＧｒａｔｉｎｇ）にＴｈｉｎ−ＦｉｌｍＨｅａｔｅｒを配置し、その温度を変化させることで分散補償量を変化させる。低周波信号に従って分散補償量を変化させる場合は、Ｔｈｉｎ−ＦｉｌｍＨｅａｔｅｒの温度を微小変化させる。その他、応力変化ＦＢＧ型可変分散補償器、エタロン型、ＡＷＧ型等の様々な可変分散補償器が発表されているが、本発明の技術はいずれの可変分散補償器に対しても適用可能である。

復調部１０３は、可変分散補償器１０２から出力される光信号を復調し、復調信号をエラー監視部１０４へ出力する。復調部１０３が復調を行う方式は、分散補償装置１００を適用する光伝送システムにおける各種復調方式に対応する。

エラー監視部１０４は、復調部１０３から出力される復調信号のエラー状態を監視する。エラー監視部１０４は、復調信号のエラー状態を示す信号をバンドパスフィルタ部１０５へ出力する。復調信号のエラー状態を示す情報とは、たとえば、ビットエラー数の情報である。

ビットエラー数の情報は、具体的には、単位ビット数あたりのビットエラー数（ＢＥＲ：ＢｉｔＥｒｒｏｒＲａｔｅ）や、単位時間あたりのビットエラー数の情報である。エラー監視部１０４は、たとえば、復調信号に付与されたエラー訂正符号に基づいて誤り訂正処理を行うＦＥＣデコーダ機能を備え、エラー訂正処理を行うことでビットエラー数を監視する。

バンドパスフィルタ部１０５は、エラー監視部１０４から出力されるエラー状態を示す信号から周波数ｆ₀の信号を取り出す。バンドパスフィルタ部１０５は、取り出した信号を同期検波回路１０６へ出力する。バンドパスフィルタ部１０５は、たとえば、周波数ｆ₀付近の信号のみを通過させ、それ以外の周波数の信号を減衰させるバンドパスフィルタによって構成することができる。

このバンドパスフィルタ部１０５によって、ファイバタッチなどによる高速な（ｆ₀よりも速い）偏波変動によるビットエラー数の変化が生じた場合、エラー状態を示す信号からこの偏波変動によるエラー数の変化の成分を除外することができる。なお、バンドパスフィルタ部１０５は、周波数ｆ₀以下の周波数の信号を取り出すローパスフィルタであってもよい。

同期検波回路１０６は、低周波発振回路１０１から出力される周波数ｆ₀の低周波信号と、バンドパスフィルタ部１０５から出力される周波数ｆ₀の信号と、に基づいて分散補償量変更信号を生成する。同期検波回路１０６は、分散補償量変更信号を重畳回路１０７へ出力する。たとえば、同期検波回路１０６は、これらの信号の位相を比較することで分散補償量変更信号を生成する。同期検波回路１０６は、たとえば、乗算回路１０６ａと、ローパスフィルタ（ＬＰＦ：ＬｏｗＰａｓｓＦｉｌｔｅｒ）１０６ｂと、によって構成される。

乗算回路１０６ａは、低周波発振回路１０１から出力される周波数ｆ₀の低周波信号と、バンドパスフィルタ部１０５から出力される周波数ｆ₀の信号と、を乗算して乗算信号をローパスフィルタ１０６ｂへ出力する。ローパスフィルタ１０６ｂは、乗算回路１０６ａによって発振された乗算信号から低周波（ｆ₀よりも低い）の信号を取り出す。ローパスフィルタ１０６ｂは、取り出した信号を上述した分散補償量変更信号として重畳回路１０７へ出力する。

重畳回路１０７は、低周波発振回路１０１から可変分散補償器１０２へ出力される周波数ｆ₀の低周波信号に対して、同期検波回路１０６から出力される分散補償量変更信号を重畳する。これによって、分散補償装置１００は、可変分散補償器１０２による分散補償の結果を、エラー状態を監視することによって可変分散補償器１０２へフィードバック制御することができる。

また、分散補償装置１００は、同期検波回路１０６と重畳回路１０７との間に分散補償量変更部１０８を備える。分散補償量変更部１０８は、同期検波回路１０６からの入力信号（分散補償量変更信号）に対して負帰還利得を与えて重畳回路１０７へ出力することで、分散補償量をその時点での値から変化させる機能を有する。具体的には、分散補償量変更部１０８は、その時点での分散補償量Ｄに対して、負帰還利得β×入力信号Ｖｉｎを引くことによって負帰還利得を与える。

なお、上述した各構成要件は、アナログ処理を行う装置だけでなく、デジタル処理を行う各プログラムによって構成することができる。たとえば、上述した各回路は、実際のアナログ回路ではなく、上述した機能を有するプログラムによって実現してもよい。また、上述した各フィルタは、アナログフィルタではなく、上述した機能を有するデジタルフィルタによって実現してもよい。

図２は、低周波発振回路が発振する低周波信号を示す波形図である。図２の横軸は時間を、縦軸は低周波信号の電圧を示している。上述したように、低周波発振回路１０１は、周波数ｆ₀の低周波信号２０１を発振する。

図３は、可変分散補償器の分散補償量の時間的変化を示す図である。図３の横軸は時間を、縦軸は可変分散補償器１０２が分散補償を行う分散補償量を示している。可変分散補償器１０２の分散補償量は、低周波発振回路１０１から入力する低周波信号２０１の電圧に比例して変化する。このため、分散補償量は、図３に示すように周波数ｆ₀で変化する。

また、同期検波回路１０６から出力される分散補償量変更信号に低周波発振回路１０１から出力される低周波信号２０１が重畳された結果、分散補償量が周波数ｆ₀で変化する（図中、分散補償量３０１〜３０３）。ここでは、分散補償量３０１が最適な分散補償量、すなわち、（残留分散が０の場合、）伝送路で発生した波長分散量と同等の分散補償量であるとする。また、分散補償量３０２は、伝送路で発生した波長分散量に比べて多い分散補償量を示す。分散補償量３０３は、伝送路で発生した波長分散量に比べて少ない分散補償量を示す。

図４は、可変分散補償器の分散補償量とビットエラー数の関係を示すグラフである。一般的に、可変分散補償器１０２の最適な分散補償量は、エラー状態を監視しながら分散補償量を変化させることによって探索される。最適な分散補償量は、たとえば、ビットエラー数が最小となるときの分散補償量（図中、最適点）である。図３における分散補償量３０１はグラフの領域４０１の範囲で、分散補償量３０２は領域４０２の範囲で、分散補償量３０３は領域４０３の範囲で、いずれも周波数ｆ₀で変化する。

図５は、エラー監視部が監視するビットエラー数を示す信号の波形を示す波形図である。図５において、ビットエラー数５０１，５０２および５０３は、それぞれ、可変分散補償器１０２の分散補償量が分散補償量３０１，３０２および３０３である場合のビットエラー数を示す。ビットエラー数５０１は、領域４０１（図４参照）上で変化する。このため、ビットエラー数５０１は、ビットエラー数５０２および５０３よりも全体的に少ない値となる。また、ビットエラー数５０１は、分散補償量３０１が周波数ｆ₀で１周期分変化する毎にビットエラー数が最小となる最適点を２回通過する。このため、ビットエラー数５０１は、周波数ｆ₀の２倍の周波数２ｆ₀で変化する。

ビットエラー数５０２および５０３は、それぞれ、領域４０２および４０３上で変化するため、変化方向が常に逆である。このため、ビットエラー数５０２および５０３の波形は、互いに常に位相が反転した（位相が１８０°ずれた）波形となる。また、ビットエラー数５０２および５０３は、分散補償量３０２および３０３が周波数ｆ₀で１周期分変化する毎に各々のビットエラー数が最小となる点を１回通過する。このため、ビットエラー数５０２および５０３は、周波数ｆ₀で変化する。

図６は、乗算回路が乗算した乗算信号の波形を示す波形図である。上述したように、乗算回路１０６ａは、低周波信号２０１（図２参照）と、バンドパスフィルタ部１０５から出力される信号と、を乗算する。バンドパスフィルタ部１０５から出力される信号は、図５に示したビットエラー数（５０１，５０２および５０３）の信号のうち、バンドパスフィルタ部１０５が周波数ｆ₀の信号を取り出した信号、すなわち、ビットエラー数５０２または５０３の信号である。

ビットエラー数５０１の信号であった場合、バンドパスフィルタ部１０５によって取り出される信号がないため、低周波発振回路１０１から出力される周波数ｆ₀の低周波信号と乗算した乗算信号は、乗算信号６０１のようになる。すなわち、低周波信号２０１が、周波数ｆ₀のまま乗算信号６０１となる。

ビットエラー数５０２の信号であった場合、バンドパスフィルタ部１０５によって取り出されるビットエラー数５０２の信号と低周波信号２０１との乗算信号は、乗算信号６０２のようになる。ビットエラー数５０２の信号と低周波信号２０１との周波数は共にｆ₀であるため、乗算信号６０２の周波数は２ｆ₀となる。

ビットエラー数５０３の信号であった場合、バンドパスフィルタ部１０５によって取り出されるビットエラー数５０３の信号と低周波信号２０１との乗算信号は、乗算信号６０３のようになる。この場合も同様に、乗算信号６０３の周波数は２ｆ₀となる。ここで、ビットエラー数５０２の信号と低周波信号２０１とは位相が一致している。一方、ビットエラー数５０３の信号と低周波信号２０１とは位相が１８０°ずれている。このため、乗算信号６０３の波形は乗算信号６０２を−１倍した形状となる。

図７−１は、ローパスフィルタが取り出した分散補償量変更信号を示す波形図である。図７−２は、分散補償量変更部によって負帰還利得を与えられた信号を示す波形図である。上述したように、ローパスフィルタ１０６ｂは、乗算回路１０６ａによって発振された乗算信号６０１，６０２または６０３から低周波の信号を分散補償量変更信号として取り出す。

乗算信号６０１であった場合（すなわち、分散補償量３０１であった場合）、ローパスフィルタ１０６ｂが取り出した分散補償量変更信号は分散補償量変更信号７０１のように電圧が０となる。この場合、分散補償量変更信号は分散補償量変更部１０８によって変化を与えられず、分散補償量７０１ａのようになり、分散補償量は直前の値に保たれる。

乗算信号６０２であった場合（すなわち、分散補償量３０２であった場合）、ローパスフィルタ１０６ｂが取り出した分散補償量変更信号は信号７０２のように電圧が正の値となる。この場合、分散補償量変更信号は分散補償量変更部１０８によって負帰還利得を与えられて分散補償量７０２ａのようになり、分散補償量は直前の値から負の方向に変化する。

乗算信号６０３であった場合（すなわち、分散補償量３０３であった場合）、ローパスフィルタ１０６ｂが取り出した分散補償量変更信号は信号７０３のように電圧が負の値となる。この場合、分散補償量変更信号は分散補償量変更部１０８によって負帰還利得を与えられて分散補償量７０３ａのようになり、分散補償量は直前の値から正の方向に変化する。

分散補償装置１００は、このように、分散補償の結果を、エラー状態を監視することによって可変分散補償器１０２へフィードバック制御することができる。分散補償装置１００は、このフィードバック制御を繰り返すことで可変分散補償器１０２の分散補償量を最適な分散補償量に制御することができる。

このように、実施の形態１にかかる分散補償装置１００によれば、可変分散補償器１０２の分散補償量を自動的に制御できるとともに、分散補償量を制御するためのビットエラー数から、高速な偏波変動などの波長分散以外の要因によるビットエラー数を除外することができる。このため、実施の形態１にかかる分散補償装置１００によれば、波長分散以外の要因によるビットエラーが生じても、可変分散補償器１０２の分散補償量を最適に制御することができる。

なお、フィードバックループの時間間隔よりも十分遅い偏波変動によるビットエラー変動が起きた場合、可変分散補償器１０２の分散補償量が自動的に最適値（エラー最小点）に制御される。

（実施の形態２）
図８は、ビットエラー数と残留分散量との関係を分散最適点でのＱ値毎に示すグラフである。図９は、ビットエラー数の変化量と残留分散量との関係を分散最適点でのＱ値毎に示すグラフである。すなわち、図９は、図８について、ビットエラー数を残留分散量で微分したものであり、同期検波回路１０６による出力に比例する値である。残留分散量とは、可変分散補償器１０２によって分散補償が行われた後に残っている波長分散量である。分散最適点でのＱ値は、主に伝送信号のＯＳＮＲ（ＯｐｔｉｃａｌＳｉｇｎａｌＮｏｉｓｅＲａｔｉｏ；光信号対雑音比）に依存して変化する値である。

図８および図９に示すように、分散最適点でのＱ値が異なる場合（つまり伝送信号のＯＳＮＲが異なる場合）、エラー数対残留分散量の曲線の形状が大きく変わる。このため、伝送路のＯＳＮＲが異なる場合、同期検波での検出感度が大きく異なる。この状態では、分散補償装置中の増幅器（不図示）などの設定値もＯＳＮＲが変化する毎に変更する必要が生ずる。

図１０は、実施の形態２にかかる分散補償装置の構成を示すブロック図である。なお、実施の形態２にかかる分散補償装置のうち、実施の形態１にかかる分散補償装置１００と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。図１０に示すように、実施の形態２にかかる分散補償装置１０００は、エラー監視部１０４とバンドパスフィルタ部１０５との間に変換部１００１を備える。

変換部１００１は、エラー監視部１０４から出力されるエラー状態を示す信号に対して、所定の対数変換またはＱ値変換を行う。変換部１００１は、所定の対数変換またはＱ値変換を行った変換信号をバンドパスフィルタ部１０５へ出力する。バンドパスフィルタ部１０５は、変換部１００１から出力される変換信号から、周波数ｆ₀の信号を取り出し、取り出した信号を同期検波回路１０６へ出力する。

変換部１００１が所定の対数変換を行う場合、変換部１００１は、エラー監視部１０４から出力されるエラー状態（ここでは、ＢＥＲとする）を示す信号に基づいて、下記（１）式を用いて所定の対数変換値を算出する。ここで、ＢＥＲは、Ｅｒｒ／Ｂで算出できる。また、定数Ａは利得係数（たとえば、Ａ＝６７００）、Ｅｒｒはビットエラー数（たとえば、１００ｍｓ内のビットエラー数）、Ｂは総ビット数（たとえば、１００ｍｓ内の総ビット数、Ｂ＝４．３×１０⁹）、である。

図１１は、変換部が対数変換を行った変換信号のモニタ量と残留分散量との関係を示すグラフである。図１２は、変換部１００１が対数変換を行った変換信号のモニタ量の変化量と残留分散量との関係を示すグラフである。図１１および図１２に示すように、分散最適点でのＱ値が異なる場合でも、変換部１００１が所定の対数変換を行った変換信号のモニタ量Ｍ対残留分散量の曲線の形状はほぼ同一となる。すなわち、伝送路のＯＳＮＲが異なる場合でも、一定の同期検波検出感度を得ることができる。

変換部１００１がＱ値変換を行う場合、変換部１００１は、エラー監視部１０４から出力されるエラー状態を示す信号に基づいて、ビットエラー数（ここでは、ＢＥＲとする）をＱ値に変換する。ＢＥＲをＱ値に変換するためには、ＢＥＲ／Ｑ値変換テーブルやＢＥＲ／Ｑ値変換式などを用いる。

図１３は、ＢＥＲとＱ値との関係を示すグラフである。図１３に示すように、ＢＥＲとＱ値とは１対１で対応しているため、変換部１００１は、ＢＥＲ／Ｑ値変換テーブルを備えておくことでＢＥＲをＱ値に変換することができる。また、変換部１００１は、ＢＥＲ／Ｑ値変換式である下記（２）式を用いて、ＢＥＲからＱ値を算出することもできる。ここで、ｓｑｒｔ（）は平方根を求める関数である。また、ｅｒｆｃ（）は下記（３）式の相補誤差関数である。（３）式中のｅｒｆ（）は下記（４）式の誤差関数である。

図１４は、変換部がＱ値変換した変換信号のモニタ量と残留分散量との関係を示すグラフである。図１５は、変換部がＱ値変換した変換信号のモニタ量の変化量と残留分散量との関係を示すグラフである。図１４および図１５に示すように、分散最適点でのＱ値が異なる場合でも、変換部１００１がＱ値変換した変換信号のモニタ量の変化量対残留分散量の曲線の形状はほぼ同一となる。すなわち、伝送路のＯＳＮＲが異なる場合でも、一定の同期検波検出感度を得ることができる。

このように、実施の形態２にかかる分散補償装置１０００によれば、変換部１００１が、エラー監視部１０４から出力されるエラー状態を示す信号を所定の対数変換またはＱ値変換を行うことで、伝送路のＯＳＮＲが異なる場合でも、一定の同期検波検出感度を得ることができ、分散補償装置１０００中の増幅器などの設定値をＯＳＮＲが変化する毎に変更することなく安定して分散補償を行うことができる。

（分散補償装置の動作の概要）
図１６は、本発明にかかる分散補償装置の動作の概要を示すフローチャートである。図１６に示すように、まず、低周波発振回路１０１が、低周波信号２０１を発振する（ステップＳ１６０１）。つぎに、可変分散補償器１０２が、受信する光信号に対して分散補償を行い、ステップＳ１６０１によって発振された低周波信号２０１を用いて分散補償量を変化させる（ステップＳ１６０２）。

つぎに、復調部１０３が、ステップＳ１６０２によって分散補償された光信号を復調する（ステップＳ１６０３）。つぎに、エラー監視部１０４が、ステップＳ１６０３によって復調された復調信号のエラー状態を監視する（ステップＳ１６０４）。つぎに、バンドパスフィルタ部１０５が、ステップＳ１６０４によって監視されるエラー状態を示す信号から周波数ｆ₀の信号を取り出す（ステップＳ１６０５）。

つぎに、同期検波回路１０６が、ステップＳ１６０５によって取り出された信号と、ステップＳ１６０１によって発振された低周波信号２０１と、に基づいて分散補償量変更信号を生成する（ステップＳ１６０６）。つぎに、分散補償量変更部１０８が、分散補償量変更信号に基づいて分散補償量を変更し（ステップＳ１６０７）、一連の処理を終了する。そして、この一連の処理を繰り返すことで、可変分散補償器１０２の分散補償量を最適な量に収束させていく。

以上説明したように、本発明にかかる分散補償装置によれば、波長分散を要因とするビットエラー数にのみ基づいて可変分散補償器の分散補償量を制御することができる。このため、本発明によれば、波長分散以外の要因によるビットエラーが生じても、可変分散補償器の分散補償量を最適に制御することができるという効果を奏する。また、伝送路のＯＳＮＲが異なる場合でも、同期検波において一定の検出感度を得ることができ、安定して分散補償を行うことができる。

（付記１）所定周波数の信号を発振する発振手段と、
受信する光信号に対して分散補償を行い、前記発振手段によって発振された前記所定周波数の信号に応じて前記分散補償の分散補償量を変化させる分散補償手段と、
前記分散補償手段によって分散補償された光信号を復調する復調手段と、
前記復調手段によって復調された復調信号のエラー状態を監視する監視手段と、
前記監視手段によって監視される前記エラー状態を示す信号から前記所定周波数以下の周波数の信号を取り出すフィルタ手段と、
前記フィルタ手段によって取り出された前記信号と、前記発振手段によって発振された前記所定周波数の信号と、に基づいて分散補償量変更信号を生成する生成手段と、
前記発振手段から前記分散補償手段に出力される前記所定周波数の信号に、前記生成手段によって生成された前記分散補償量変更信号を重畳する重畳手段と、
を備えることを特徴とする分散補償装置。

（付記２）前記生成手段から前記重畳手段への入力信号に対して負帰還利得を与える分散補償量変更手段をさらに備えることを特徴とする付記１に記載の分散補償装置。

（付記３）前記監視手段は、前記エラー状態として、前記復調信号のビットエラー数を監視することを特徴とする付記１または２に記載の分散補償装置。

（付記４）前記フィルタ手段は、前記所定周波数の信号を取り出すバンドパスフィルタによって構成されることを特徴とする付記１〜３のいずれか一つに記載の分散補償装置。

（付記５）前記生成手段は、前記フィルタ手段によって取り出された前記信号と、前記発振手段によって発振された前記所定周波数の信号と、を比較することによって前記分散補償量変更信号を生成することを特徴とする付記１〜４のいずれか一つに記載の分散補償装置。

（付記６）前記生成手段は、
前記フィルタ手段によって取り出された前記信号と、前記発振手段によって発振された前記所定周波数の信号と、を乗算する乗算手段と、
前記乗算手段によって乗算された乗算信号から前記所定周波数よりも低い周波数の信号を、前記分散補償量変更信号として取り出すローパスフィルタ手段と、
を備えることを特徴とする付記５に記載の分散補償装置。

（付記７）前記監視手段によって監視される前記エラー状態を示す信号に対して所定の対数変換を行う対数変換手段をさらに備え、
前記フィルタ手段は、前記対数変換手段によって変換された信号から前記所定周波数以下の周波数の信号を取り出すことを特徴とする付記１〜６のいずれか一つに記載の分散補償装置。

（付記８）前記監視手段によって監視される前記エラー状態を示す信号に対してＱ値変換を行うＱ値変換手段をさらに備え、
前記フィルタ手段は、前記Ｑ値変換手段によって変換された信号から前記所定周波数以下の周波数の信号を取り出すことを特徴とする付記１〜６のいずれか一つに記載の分散補償装置。

（付記９）前記Ｑ値変換手段は、前記ビットエラー数と当該ビットエラー数のＱ値とを対応付けた対応データに基づいて、前記Ｑ値変換を行うことを特徴とする付記８に記載の分散補償装置。

（付記１０）前記Ｑ値変換手段は、前記ビットエラー数と当該ビットエラー数のＱ値との変換式を用いて、前記ビットエラー数から当該ビットエラー数のＱ値を算出することを特徴とする付記８に記載の分散補償装置。

（付記１１）前記監視手段は、前記復調信号の誤り訂正処理を行うことでビットエラー数を監視することを特徴とする付記３〜１０のいずれか一つに記載の分散補償装置。

（付記１２）受信する光信号に対して分散補償を行う分散補償器の分散補償量を制御する分散補償制御方法であって、
所定周波数の信号を発振する発振工程と、
前記分散補償を行い、前記発振工程によって発振された前記所定周波数の信号を用いて前記分散補償量を変化させる分散補償工程と、
前記分散補償工程によって分散補償された光信号を復調する復調工程と、
前記復調工程によって復調された復調信号のエラー状態を監視する監視工程と、
前記監視工程によって監視される前記エラー状態を示す信号から前記所定周波数以下の周波数の信号を取り出すフィルタ工程と、
前記フィルタ工程によって取り出された前記信号と、前記発振工程によって発振された前記所定周波数の信号と、に基づいて分散補償量変更信号を生成する生成工程と、
前記分散補償工程において用いられる前記所定周波数の信号に、前記生成工程によって生成された前記分散補償量変更信号を重畳する重畳工程と、
を含むことを特徴とする分散補償制御方法。

（付記１３）前記生成工程で生成された前記分散補償量変更信号に対して負帰還利得を与える分散補償量変更工程をさらに含むことを特徴とする付記１２に記載の分散補償装置。

（付記１４）前記生成工程では、前記フィルタ工程によって取り出された前記信号と、前記発振工程によって発振された前記所定周波数の信号と、を比較することによって前記分散補償量変更信号を生成することを特徴とする付記１１または１２に記載の分散補償制御方法。

（付記１５）前記監視工程によって監視される前記エラー状態を示す信号に対して所定の対数変換を行う対数変換工程をさらに備え、
前記フィルタ工程では、前記対数変換工程によって変換された信号から前記所定周波数以下の周波数の信号を取り出すことを特徴とする付記１１〜１３のいずれか一つに記載の分散補償制御方法。

（付記１６）前記監視工程によって監視される前記エラー状態を示す信号をＱ値変換するＱ値変換工程をさらに備え、
前記フィルタ工程では、前記Ｑ値変換工程によって変換された信号から前記所定周波数以下の周波数の信号を取り出すことを特徴とする付記１１〜１３のいずれか一つに記載の分散補償制御方法。

（付記１７）可変分散補償器からの光信号を復調することにより該光信号のエラー状態を監視する監視手段と、
前記監視手段からの前記エラー状態を示す信号と発信手段からの信号に基づき分散補償量を変更する信号を生成し、前記可変分散補償器に供給する生成手段と、
前記分散補償量を変更する信号に前記発信手段からの信号を重畳する重畳手段と、
を備えることを特徴とする分散補償装置。

以上のように、本発明にかかる分散補償装置および分散補償制御方法は、光伝送システムにおいて、波長分散によって波形が劣化した光信号に対して可変な分散補償量によって分散補償を行う分散補償装置に有用であり、特に、偏波変動の影響を無視できない高速の光伝送を行う場合に適している。

実施の形態１にかかる分散補償装置の構成を示すブロック図である。ＶＩＰＡ型可変分散補償器の構成を示す図である。ＦＢＧ型可変分散補償器の構成を示す図である。低周波発振回路が発振する低周波信号を示す波形図である。可変分散補償器の分散補償量の時間的変化を示す図である。可変分散補償器の分散補償量とビットエラー数の関係を示すグラフである。エラー監視部が監視するビットエラー数を示す信号の波形を示す波形図である。乗算回路が乗算した乗算信号の波形を示す波形図である。ローパスフィルタが取り出した分散補償量変更信号を示す波形図である。分散補償量変更部によって負帰還利得を与えられた信号を示す波形図である。ビットエラー数と残留分散量との関係を分散最適点でのＱ値毎に示すグラフである。ビットエラー数の変化量と残留分散量との関係を分散最適点でのＱ値毎に示すグラフである。実施の形態２にかかる分散補償装置の構成を示すブロック図である。変換部が対数変換を行った変換信号のモニタ量と残留分散量との関係を示すグラフである。変換部が対数変換を行った変換信号のモニタ量の変化量と残留分散量との関係を示すグラフである。ＢＥＲとＱ値との関係を示すグラフである。変換部がＱ値変換を行った変換信号のモニタ量と残留分散量との関係を示すグラフである。変換部がＱ値変換を行った変換信号のモニタ量の変化量と残留分散量との関係を示すグラフである。本発明にかかる分散補償装置の動作の概要を示すフローチャートである。

符号の説明

１００，１０００分散補償装置
１０１低周波発振回路
１０２可変分散補償器
１０３復調部
１０４エラー監視部
１０５バンドパスフィルタ部
１０６同期検波回路
１０７重畳回路
１０８分散補償量変更部
２０１低周波信号
３０１，３０２，３０３分散補償量
４０１，４０２，４０３グラフの領域
５０１，５０２，５０３ビットエラー数
６０１，６０２，６０３乗算信号
７０１，７０２，７０３分散補償量変更信号
１００１変換部

Claims

所定周波数の信号を発振する発振手段と、
受信する光信号に対して分散補償を行い、前記発振手段によって発振された前記所定周波数の信号に応じて前記分散補償の分散補償量を変化させる分散補償手段と、
前記分散補償手段によって分散補償された光信号を復調する復調手段と、
前記復調手段によって復調された復調信号のエラー状態を監視する監視手段と、
前記監視手段によって監視される前記エラー状態を示す信号に対して所定の対数変換を行う対数変換手段と、
前記対数変換手段によって変換された信号から前記所定周波数以下の周波数の信号を取り出すフィルタ手段と、
前記フィルタ手段によって取り出された前記信号と、前記発振手段によって発振された前記所定周波数の信号と、に基づいて分散補償量変更信号を生成する生成手段と、
前記発振手段から前記分散補償手段に出力される前記所定周波数の信号に、前記生成手段によって生成された前記分散補償量変更信号を重畳する重畳手段と、
を備えることを特徴とする分散補償装置。
前記生成手段から前記重畳手段への入力信号に対して負帰還利得を与える分散補償量変更手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の分散補償装置。
前記監視手段は、前記エラー状態として、前記復調信号のビットエラー数を監視することを特徴とする請求項１または２に記載の分散補償装置。
前記フィルタ手段は、前記所定周波数の信号を取り出すバンドパスフィルタによって構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の分散補償装置。
前記生成手段は、前記フィルタ手段によって取り出された前記信号と、前記発振手段によって発振された前記所定周波数の信号と、を比較することによって前記分散補償量変更信号を生成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の分散補償装置。
前記生成手段は、
前記フィルタ手段によって取り出された前記信号と、前記発振手段によって発振された前記所定周波数の信号と、を乗算する乗算手段と、
前記乗算手段によって乗算された乗算信号から前記所定周波数よりも低い周波数の信号を、前記分散補償量変更信号として取り出すローパスフィルタ手段と、
を備えることを特徴とする請求項５に記載の分散補償装置。
所定周波数の信号を発振する発振手段と、
受信する光信号に対して分散補償を行い、前記発振手段によって発振された前記所定周波数の信号に応じて前記分散補償の分散補償量を変化させる分散補償手段と、
前記分散補償手段によって分散補償された光信号を復調する復調手段と、
前記復調手段によって復調された復調信号のエラー状態を監視する監視手段と、
前記監視手段によって監視される前記エラー状態を示す信号に対してＱ値変換を行うＱ値変換手段と、
前記Ｑ値変換手段によって変換された信号から前記所定周波数以下の周波数の信号を取り出すフィルタ手段と、
前記フィルタ手段によって取り出された前記信号と、前記発振手段によって発振された前記所定周波数の信号と、に基づいて分散補償量変更信号を生成する生成手段と、
前記発振手段から前記分散補償手段に出力される前記所定周波数の信号に、前記生成手段によって生成された前記分散補償量変更信号を重畳する重畳手段と、
を備えることを特徴とする分散補償装置。
受信する光信号に対して分散補償を行う分散補償器の分散補償量を制御する分散補償制御方法であって、
所定周波数の信号を発振する発振工程と、
前記分散補償を行い、前記発振工程によって発振された前記所定周波数の信号を用いて前記分散補償量を変化させる分散補償工程と、
前記分散補償工程によって分散補償された光信号を復調する復調工程と、
前記復調工程によって復調された復調信号のエラー状態を監視する監視工程と、
前記監視工程によって監視される前記エラー状態を示す信号に対して所定の対数変換を行う対数変換工程と、
前記対数変換工程によって変換された信号から前記所定周波数以下の周波数の信号を取り出すフィルタ工程と、
前記フィルタ工程によって取り出された前記信号と、前記発振工程によって発振された前記所定周波数の信号と、に基づいて分散補償量変更信号を生成する生成工程と、
前記分散補償工程において用いられる前記所定周波数の信号に、前記生成工程によって生成された前記分散補償量変更信号を重畳する重畳工程と、
を含むことを特徴とする分散補償制御方法。
受信する光信号に対して分散補償を行う分散補償器の分散補償量を制御する分散補償制御方法であって、
所定周波数の信号を発振する発振工程と、
前記分散補償を行い、前記発振工程によって発振された前記所定周波数の信号を用いて前記分散補償量を変化させる分散補償工程と、
前記分散補償工程によって分散補償された光信号を復調する復調工程と、
前記復調工程によって復調された復調信号のエラー状態を監視する監視工程と、
前記監視工程によって監視される前記エラー状態を示す信号に対してＱ値変換を行うＱ値変換工程と、
前記Ｑ値変換工程によって変換された信号から前記所定周波数以下の周波数の信号を取り出すフィルタ工程と、
前記フィルタ工程によって取り出された前記信号と、前記発振工程によって発振された前記所定周波数の信号と、に基づいて分散補償量変更信号を生成する生成工程と、
前記分散補償工程において用いられる前記所定周波数の信号に、前記生成工程によって生成された前記分散補償量変更信号を重畳する重畳工程と、
を含むことを特徴とする分散補償制御方法。