JP5937383B2

JP5937383B2 - 光ファイバ伝送装置および伝送方法

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Publication number: JP5937383B2
Application number: JP2012050078A
Authority: JP
Inventors: 高橋　英憲; 英憲高橋
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2012-03-07
Filing date: 2012-03-07
Publication date: 2016-06-22
Anticipated expiration: 2032-03-07
Also published as: JP2013187663A

Description

本発明は、光通信分野に関するものである。より詳細には、１つの光ファイバの中に複数のコアを有するマルチコア光ファイバを用いた光ファイバ伝送装置および伝送方法に関する。

光信号の光ファイバ伝送において、位相変調を用いる場合、位相雑音の除去が必要である。その一つの方法として、図１に示すように、既知のパターンもしくは単一周波数である、図１（ａ）のパイロット信号を信号に挿入し、図１（ｂ）のように信号光の位相雑音を除去する方法がある（非特許文献１、２）。

また、図２（ａ）に示すように、１つの光ファイバの中に複数のコアを有するマルチコア光ファイバ（特許文献１、２）を用いた伝送技術が提案されている（非特許文献３）。マルチコアファイバ伝送は空間多重伝送の一種であり、隣接するコアではそれぞれのコアで同一の周波数帯域において伝送することが可能である。しかし、特許文献１、２において説明されているように、光ファイバの中に複数のコアがあると、コア間モード結合により、異なるコアへ光波が移動する。これを避けるために特許文献１、２に示すように、光ファイバの構造でコア間モード結合を低減させることにより、干渉を低減することが提案されている。

特願２０１１−１９７６６１号公報特願２０１１−１７０３３６号公報

S. L. Jansen, I. Morita, T. C. W. Schenk, N. Takeda, and H. Tanaka, "Coherent Optical 25.8-Gb/s OFDM Transmission Over 4160-km SSMF," IEEE J. Lightwave Technol., vol. 26, no. 1, pp.6-15, 2008. Kobahashi et al, ECOC2011, Th.13.C.6. Jun Sakaguchi他、"109-Tb/s (7x97x172-Gb/s SDM/WDM/PDM) QPSK transmission through 16.80km homogeneous multi-core fiber", OFC/NFOEC 2011, PDPB6.

しかしながら、図２（ｂ）に示すように、ファイバ構造によりコア間モード結合を低減したとしても長距離伝送により光波の移行は避けられない。特に、図３に示すように、パイロット信号同士が干渉すると、位相雑音補償の精度が落ち、信号全体の信号品質が劣化する。

したがって、本発明は、隣接するコアで同一の周波数帯域において伝送し、光波の移行があった場合でも、パイロット信号の干渉を防ぐことを可能とする光ファイバ伝送装置および伝送方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため本発明の伝送装置は、複数のコアを有し、隣接するコアで同一の周波数帯域において光信号を多重伝送するマルチコア光ファイバの伝送装置において、隣接するコア間において、伝送される光信号のパイロット信号が、周波数上で互いに異なる位置に配置されるようにする手段を備える。

また、隣接するコア間および各コアにおいて、伝送される波長多重された光信号の各チャネルの周波数帯域幅が同一であり、前記配置されるようにする手段は、隣接するコア間において、伝送される波長多重された光信号の中心周波数を互いにチャネル間隔の半分の周波数分だけずらす手段であることも好ましい。

また、前記配置されるようにする手段は、隣接するコア間において、伝送される波長多重された光信号のパイロット信号の周波数上での位置を互いに異ならせる手段であることも好ましい。

また、隣接するコア間において、一方のコアにおいて伝送される波長多重された光信号のパイロット信号の周波数上での位置を、該光信号の各々の信号帯域の高周波側の端とし、他方のコアにおいて伝送される波長多重された光信号のパイロット信号の周波数上での位置を、該光信号の各々の信号帯域の低周波側の端とすることも好ましい。

また、前記マルチコア光ファイバは、３つ以上のコアを有し、前記配置されるようにする手段は、前記３つ以上のコアを、各々が隣接するコアを含まないようにしてコア群に分け、コア群間において、伝送される光信号のパイロット信号が、周波数上で互いに異なる位置に配置されるようにすることも好ましい。

また、前記マルチコア光ファイバは、ｍ個のコアを有し、前記配置されるようにする手段は、ｍ個のコア間において、伝送される光信号のパイロット信号が、チャネル間隔Δｆをｍ分割したΔｆ／ｍだけずれた位置に配置されるようにすることも好ましい。

上記課題を解決するため本発明の伝送方法は、複数のコアを有し、隣接するコアで同一の周波数帯域において光信号を多重伝送するマルチコア光ファイバの伝送方法において、隣接するコア間において、伝送される光信号のパイロット信号が、周波数上で互いに異なる位置に配置されるようにするステップを有する。

以上、本発明の光ファイバ伝送装置および伝送方法によれば、隣接するコアではそれぞれのコアで同一の周波数帯域においてパイロット信号の周波数を互いに異なる配置とすることで、コア間モード結合により移行した光波による干渉が生じても位相雑音補償の精度の劣化を防ぐことが可能である。

従来例の、パイロット信号を用いた位相雑音補償の方式及び概念を示す図である。従来例の、マルチコアファイバにおける伝送の概念を示す図である。従来例の、マルチコアファイバにおける伝送におけるクロストークを示す図である。本発明の実施形態による光伝送装置の構成を示す。実施例１の、隣接コアの信号のガードバンドに位相雑音補償用パイロット信号を配置する図である。隣接コアの信号のガードバンドに位相雑音補償用パイロット信号を配置した場合の干渉後の状態を示す図である。実施例２の、同一のキャリアを用いる場合であり、パイロット信号を信号帯域のそれぞれ反対側に配置する場合を示す図である。実施例３による、コアが３以上ある例で、コア群が２個であり、コア数６のマルチコアファイバの断面を示す模式図である。実施例４の、隣接するコアが３以上あり、隣接するコア群がｎ個あるマルチコアファイバの断面図及び光信号配置を示す模式図である。

本発明を実施するための最良の実施形態について、以下では図面を用いて詳細に説明する。図４に、本発明の実施形態による光伝送装置の構成を示す。

本発明の光伝送装置は、マルチコアファイバのコア数（ｎ）と同じ数の光送信器を備えている。各送信器は、送信するデータを符号化する符号化部１１〜１ｎ、符号化されたデータ列に既知の信号であるパイロット信号を挿入するパイロット信号挿入部２１〜２ｎ、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を行い、時間軸のアナログ信号を生成するＩＦＦＴ３１〜３ｎ、デジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡＣ４１〜４ｎ、および光源６１〜６ｎからの光波を電気信号により光変調する光変調器５１〜５ｎを備える。

本発明の第１の実施形態では、光源６１〜６ｎは、隣接するコアに出力する光波の中心周波数をずらしている。これにより、隣接コアの信号のガードバンドに位相雑音補償用パイロット信号を配置する。このため、本実施形態は、隣接するコア間を伝送する２種類以上の光信号のパイロット信号を互いに異なる位置にすることができる。

また、本発明の第２の実施形態では、パイロット信号挿入部２１〜２ｎは、隣接するコアに出力するパイロット信号の位置を異ならせている。本実施形態は、信号のチャネル配置が一致している状態でもパイロット信号の干渉を防ぐ方法である。この場合も、隣接するコア間を伝送する２種類以上の光信号のパイロット信号を互いに異なる位置にすることができる。

図５に、第１の実施形態による本発明の実施例１を示す。本実施例では、隣接するコアに出力する光波の中心周波数を、波長多重（ＷＤＭ）信号のチャネル間隔の半分ずつずらしている。マルチコアファイバのコア１を伝送する光信号１の波長多重（ＷＤＭ）信号の周波数スペクトルを図５（ａ）に示し、コア２を伝送する光信号２のＷＤＭ信号の周波数スペクトルを図５（ｂ）に示す。光信号１と光信号２は、それぞれＷＤＭチャネル間隔で配置されており、チャネル間隔帯域内に、信号帯域と、信号間のガードバンドを有している。光信号１と光信号２のチャネル配置は、チャネル間隔の半分となっており、互いのガードバンドの位置にパイロット信号が配置されるように、中心周波数がチャネル間隔の半分ずつずらして配置してある。

図６（ａ）に、コア１の光信号１の一部がモード間結合によりコア２に移行したスペクトル模式図を示し、図６（ｂ）に、コア２の光信号２の光スペクトル模式図を示す。図６（ｃ）に、コア２におけるクロストークの模式図を示す。図３に示す従来例と異なり、互いの信号の一部は重なっているものの、パイロット信号自体は重なっていないことがわかる。これにより、パイロット信号にクロストークによる雑音がのらないことで、位相雑音補償の精度は維持されるため、干渉による信号品質劣化を防ぐことが可能となる。

図７に、第２の実施形態による本発明の実施例２を示す。本実施例は、信号のＷＤＭチャネル配置が一致している状態でもパイロット信号の干渉を防ぐ方法である。図７（ａ）はコア１の光信号１がコア２に移行した成分の光信号スペクトルであり、図７（ｂ）はコア２の光信号２である。光信号１は、パイロット信号を、光信号の低周波数側の端に配置しており、一方光信号２は、光信号の高周波数側の端に配置してある。これにより、図７（ｃ）に示すように、光信号１と光信号２が干渉しても、パイロット信号同士の干渉を避けることができ、位相雑音補償の精度は維持されるため、干渉による信号品質劣化を防ぐことが可能となる。

図８に、第１の実施形態または第２の実施形態による本発明の実施例３を示す。マルチコアファイバが２個より多い数のコアを有する場合がある。例えば図８に示すマルチコアファイバ断面図のように、６個のコアを有するマルチコアファイバがある。隣接するコアには、異なるチャネル配置で伝送する。本実施例では、塗りつぶしてあるコアＡ群と、塗りつぶしていないコアＢ群が３個ずつあり、１つおきとなっている。このコア群の構造は同一でもよい。コアＡ群、コア群Ｂにそれぞれ、実施例１に示す光信号１、光信号２のパイロット信号の配置やＷＤＭチャネル配置、もしくは実施例２に示す光信号１、光信号２のパイロット信号の配置やＷＤＭチャネル配置を用いる。これにより、隣接するコア間でモード結合が発生したとしても、隣接するコア間のパイロット信号は互いに異なる位置に配置されているため、実施例１や実施例２で示したように、光信号１と光信号２が干渉しても、パイロット信号同士の干渉を避けることができ、位相雑音補償の精度は維持されるため、干渉による信号品質劣化を防ぐことが可能となる。

図９に、第１の実施形態による本発明の実施例４を示す。マルチコアファイバのコア配置が、図９（ａ）に示すように、隣接するコアが３つ以上ある場合の実施例を示す。塗りつぶしたコアをＡ群、白塗りのコアをＢ群、斜線のコアをＣ群とする。隣接するコアは異なるコア群であるよう設定し、コア群の数をｎとする。Ａ群のひとつをコア１として光信号１を伝送し、Ｂ群のひとつをコア２とし、光信号２を伝送し、Ｃ群のひとつをコア３として、光信号３を伝送する。それぞれ、ＷＤＭチャネル間隔Δｆは一定である。ｎ種類のコア群があるときに、Δｆ／ｎだけ、互いに周波数をシフトして配置する。実施例４では、ｎ＝３であり、光信号１、光信号２、光信号３は、Δｆ／３ずつずらして配置してある。コア２における、光信号１からの光波を図９（ｂ）、光信号２を図９（ｃ）、光信号３からの光波を図９（ｄ）に示し、コア２における干渉状態を図９（ｅ）に示す。互いに信号同士は重なっているものの、互いのパイロット信号は重なっていない。これにより、パイロット信号同士の干渉を避けることができ、位相雑音補償の精度は維持されるため、干渉による信号品質劣化を防ぐことが可能となる。

次に、第１の実施形態による本発明の実施例５を示す。実施例４では、隣接するコアを異なるコア群とし、ｎ個のコア群に分割し、ＷＤＭチャネル間隔をｎで分割したΔｆ／ｎだけ互いにシフトしてチャネルを配置したが、コア数ｍのときに、光信号の種類をｍ個として、それぞれのコアを伝送させるとき、Δｆをｍで分割したΔｆ／ｍずつ、ｍ個の光信号間でそれぞれシフトさせることで、パイロット信号同士の干渉を避けることができ、位相雑音補償の精度は維持されるため、干渉による信号品質劣化を防ぐことが可能となる。

上記実施例は、波長多重（ＷＤＭ）された光信号の伝送方式で説明した。しかし、本発明は、コヒーレント光伝送方式においてパイロット信号を用いる信号伝送方式であれば、すべてに適用可能である。

また、以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様および変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲およびその均等範囲によってのみ規定されるものである。

１１〜１ｎ符号化部
２１〜２ｎパイロット信号挿入部
３１〜３ｎＩＦＦＴ
４１〜４ｎＤＡＣ
５１〜５ｎ光変調器
６１〜６ｎ光源

Claims

複数のコアを有し、隣接するコアで同一の周波数帯域において光信号を多重伝送するマルチコア光ファイバの伝送装置において、
隣接するコア間において、伝送される光信号のパイロット信号が、周波数上で互いに異なる位置に配置されるようにする手段を備えることを特徴とする伝送装置。
隣接するコア間および各コアにおいて、伝送される波長多重された光信号の各チャネルの周波数帯域幅が同一であり、
前記配置されるようにする手段は、隣接するコア間において、伝送される波長多重された光信号の中心周波数を互いにチャネル間隔の半分の周波数分だけずらす手段であることを特徴とする請求項１に記載の伝送装置。
前記配置されるようにする手段は、隣接するコア間において、伝送される波長多重された光信号のパイロット信号の周波数上での位置を互いに異ならせる手段であることを特徴とする請求項１に記載の伝送装置。
隣接するコア間において、一方のコアにおいて伝送される波長多重された光信号のパイロット信号の周波数上での位置を、該光信号の各々の信号帯域の高周波側の端とし、他方のコアにおいて伝送される波長多重された光信号のパイロット信号の周波数上での位置を、該光信号の各々の信号帯域の低周波側の端としたことを特徴とする請求項３に記載の伝送装置。
前記マルチコア光ファイバは、３つ以上のコアを有し、
前記配置されるようにする手段は、前記３つ以上のコアを、各々が隣接するコアを含まないようにしてコア群に分け、コア群間において、伝送される光信号のパイロット信号が、周波数上で互いに異なる位置に配置されるようにすることを特徴とする請求項１に記載の伝送装置。
前記マルチコア光ファイバは、ｍ個のコアを有し、
前記配置されるようにする手段は、ｍ個のコア間において、伝送される光信号のパイロット信号が、チャネル間隔Δｆをｍ分割したΔｆ／ｍだけずれた位置に配置されるようにすることを特徴とする請求項１に記載の伝送装置。
複数のコアを有し、隣接するコアで同一の周波数帯域において光信号を多重伝送するマルチコア光ファイバの伝送方法において、
隣接するコア間において、伝送される光信号のパイロット信号が、周波数上で互いに異なる位置に配置されるようにするステップを有することを特徴とする伝送方法。