JP6426677B2 - Optical transmission system and optical transmission method - Google Patents

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Description

本発明は、WDM(Wavelength Division Multiplex:波長分割多重通信)デジタルコヒーレント光伝送システムにおける信号品質劣化を補償する機能を有する光伝送システム及び光伝送方法に関する。   The present invention relates to an optical transmission system and an optical transmission method having a function of compensating for signal quality deterioration in a WDM (Wavelength Division Multiplex) digital coherent optical transmission system.

近年、コヒーレント伝送方式にデジタル信号処理技術を適用したデジタルコヒーレントファイバ伝送システムの研究開発が進み、一部導入が始まっている。デジタルコヒーレント伝送においては、受信端において、波長分散をデジタル信号処理によって一括して補償できるため、従来の光伝送システムの中継装置毎に設置されていた分散補償ファイバが必須でなくなった(例えば特許文献1参照)。   In recent years, research and development of a digital coherent fiber transmission system in which digital signal processing technology is applied to a coherent transmission method has progressed, and some introductions have been started. In digital coherent transmission, since chromatic dispersion can be collectively compensated by digital signal processing at the receiving end, the dispersion compensating fiber provided for each repeater of the conventional optical transmission system is no longer required (for example, Patent Literature 1).

またデジタルコヒーレント伝送においても、自己位相変調(Self Phase Modulation:SPM)および相互位相変調(Cross Phase Modulation:XPM)等のファイバ非線形光学効果が伝送品質に及ぼす影響についても検討が進められている。これらは対象チャネルおよび他チャネルの光強度に応じて位相が変調される現象であり、波長分散のように光信号の強度波形を変化させ波形歪を引き起こす要素と共存する場合には、複雑な複合的効果をもたらす。これらをすべて効率よく補償するためには、非線形効果と線形効果を同時に補償する必要がある。これを近似的に行うために、デジタルコヒーレント伝送における受信端デジタル信号処理により、波長分散を少し補償したのち、非線形効果を少し補償する、という構成を複数回繰り返す補償方式が提案されている。例えば特許文献2ではSPM補償が可能であることが分かっている。   Also in digital coherent transmission, studies are also underway on the influence of fiber nonlinear optical effects such as self phase modulation (SPM) and cross phase modulation (XPM) on transmission quality. These are phenomena in which the phase is modulated according to the light intensity of the target channel and other channels, and they are complex complex when they coexist with elements that change the intensity waveform of the optical signal and cause waveform distortion like wavelength dispersion. Have a positive effect. In order to compensate all these efficiently, it is necessary to simultaneously compensate for nonlinear effects and linear effects. In order to approximate this, a compensation method has been proposed in which a configuration in which the wavelength dispersion is slightly compensated by the digital signal processing at the receiving end in digital coherent transmission and the nonlinear effect is slightly compensated is repeated several times. For example, in Patent Document 2, it is known that SPM compensation is possible.

このような回路では、性能の観点からは光増幅中継スパン数と同等程度以上の繰り返し数とすることが望ましいことが報告されている。しかしながら、上記波形歪補償と位相回転補償を複数回受信機で行うことは受信回路規模が大きくなるという課題を生じる。デジタル信号処理による分散補償は、フーリエ変換により信号を周波数領域に変換し、分散補償用の伝達関数を乗算した後、逆フーリエ変換により時間領域に戻すという手順が必要となる。M(Mは自然数)スパンの伝送路の分散補償と非線形補償を行うためには、2M個以上のリアルタイム高速フーリエ変換・逆変換(FFT/IFFT)回路が必要になるため、回路が非現実的な規模になるという課題が生じる。中継装置で分散補償を行わないシステムにおける非線形光学効果を補償する方法の模式図を図58に示す。図58に示すように、Mスパンの伝送路の場合、Mステップの線形等化と非線形等化処理を行う必要がある。これは、M回のリアルタイム高速フーリエ変換・逆変換(FFT/IFFT)を行うことに相当する。また、非特許文献1では、非線形効果の発生を抑えるためには、中継装で分散補償を行わないシステムの方が有利であるという報告がある。   In such a circuit, it is reported that it is desirable to set the number of repetitions equal to or more than the number of optical amplification relay spans from the viewpoint of performance. However, performing the waveform distortion compensation and the phase rotation compensation a plurality of times in the receiver causes a problem that the size of the receiving circuit becomes large. Dispersion compensation by digital signal processing requires a procedure of transforming a signal into a frequency domain by Fourier transform, multiplying it by a transfer function for dispersion compensation, and returning it to the time domain by inverse Fourier transform. In order to perform dispersion compensation and nonlinear compensation of a transmission line of M (M is a natural number) span, 2M or more real-time fast Fourier transform / inverse transform (FFT / IFFT) circuits are required, which makes the circuit impractical. There is a problem of becoming A schematic diagram of a method of compensating for non-linear optical effects in a system in which the relay device does not perform dispersion compensation is shown in FIG. As shown in FIG. 58, in the case of an M span transmission line, it is necessary to perform M step linear equalization and non-linear equalization processing. This corresponds to performing M real time fast Fourier transform / inverse transform (FFT / IFFT). In addition, in Non-Patent Document 1, there is a report that a system in which dispersion compensation is not performed in relay equipment is advantageous in order to suppress the occurrence of nonlinear effects.

XPMを受信端でデジタル信号処理により補償する方法も検討されているが、受信信号と無相関な隣接チャネルからの影響によるものであるため、測定対象チャネルのみを受信するだけではデジタル信号処理により完全に補償するのは困難である。隣接チャネルも同時に受信しデジタル信号処理により補償する方法が検討されているが、波形歪補償と位相回転補償の計算量がSPMのみを補償する場合に比べて増加するという報告があり、やはり受信回路規模を現実的な規模に収めることが困難である(例えば非特許文献2参照)。
一方、スパン毎の光学的分散補償とチャネル間の時間差付与により、XPM発生を抑圧する方法が提案されている(例えば特許文献3参照)。
Although a method to compensate XPM by digital signal processing at the receiving end is also considered, it is due to the influence from the adjacent channel uncorrelated with the received signal, so digital signal processing is perfect only by receiving only the channel to be measured. It is difficult to compensate for Although methods to simultaneously receive adjacent channels and compensate by digital signal processing are being studied, there is a report that the amount of calculation of waveform distortion compensation and phase rotation compensation increases compared to the case of compensating only for SPM. It is difficult to reduce the scale to a realistic scale (see, for example, Non-Patent Document 2).
On the other hand, there has been proposed a method of suppressing the occurrence of XPM by optical dispersion compensation for each span and time difference between channels (see, for example, Patent Document 3).

特許第4872003号公報Patent No. 4872003 特許第4759625号公報Patent No. 4759625 gazette 特許第4879155号公報Patent No. 4879155

Journal of Lightwave Technology vol.26, no.20, 2008, pp.3416-3425, E.Ip et al., "Compensation of dispersion and nonlinear impairments usingdigital backpropagation"Journal of Lightwave Technology vol. 26, no. 20, 2008, pp. 3416-3425, E. Ip et al., "Compensation of dispersion and nonlinear impairments using digital backpropagation" Optics Express vol.19, no.2, 2011, pp.570-583, E.Mateo et al., "Improved digital backward propagation for the compensation of inter-channelnonlinear effects in polarization-multiplexed WDM systems"Optics Express vol. 19, no. 2, 2011, pp. 570-583, E. Mateo et al., "Improved digital backward propagation for the compensation of inter-channel nonlinear effects in polarization-multiplexed WDM systems"

上記のようにデジタル信号処理のみで、波長分散と全ての非線形光学効果補償をすると装置規模が大きくなるという問題が生じる。また、WDM伝送で、XPMがある場合には、SPMによる位相回転と隣接チャネルからのXPMによる位相回転の寄与を切り分けることが困難であり、XPMを受信信号のデジタル信号処理のみで完全に補償するのは困難であるという問題がある。   As described above, if wavelength dispersion and all nonlinear optical effect compensation are performed only by digital signal processing, there arises a problem that the scale of the apparatus becomes large. In addition, in the case of WDM transmission, when there is XPM, it is difficult to separate the contribution of phase rotation due to SPM and phase rotation due to XPM from an adjacent channel, and XPM is completely compensated only by digital signal processing of the received signal. There is a problem that is difficult.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、光学的補償とデジタル信号処理を併用することにより、送受信装置規模を過大に大きくすることなく、光伝送における信号品質劣化を補償することができる光伝送システム及び光伝送方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and by using optical compensation and digital signal processing in combination, it is possible to compensate for signal quality deterioration in optical transmission without excessively increasing the size of the transmission / reception apparatus. It is an object of the present invention to provide an optical transmission system and an optical transmission method capable of

本発明の一態様は、光伝送信号のスパン毎の損失を補償する光増幅器と、スパン毎の分散を補償する分散補償機能部とを備える複数の光ノードと、複数の光送信機と、複数の光受信機とを備えるデジタルコヒーレント光伝送システムであって、前記光送信機は、信号の位相成分を制御できるベクトル変調器を用いることによって、伝送路における非線形光学効果をキャンセルするように、複数波長チャネルを変調することによって、伝送路における非線形光学効果を補償するデジタルコヒーレント光伝送システムである。また、本発明の一態様は、光伝送信号のスパン毎の損失を補償する光増幅器と、スパン毎の分散を補償する分散補償機能部とを備える複数の光ノードと、複数の光送信機と、複数の光受信機とを備えるデジタルコヒーレント光伝送システムであって、前記光受信機は、複数の光受信機同士で時刻同期して複数波長チャネルの信号に生じるスキューを無くすように調整し、調整後の信号に対して1スパン分の位相回転をM(Mは自然数)倍した位相回転を1回行うことによってMスパン分の非線形光学効果を補償する光伝送システムである。 One aspect of the present invention is a plurality of optical nodes including an optical amplifier that compensates for the loss of each optical transmission signal span, a dispersion compensation function unit that compensates for the dispersion of each span, a plurality of optical transmitters, Digital coherent optical transmission system comprising: a plurality of optical receivers, wherein the optical transmitters cancel a plurality of nonlinear optical effects in a transmission path by using a vector modulator capable of controlling the phase component of a signal; A digital coherent optical transmission system that compensates for nonlinear optical effects in a transmission path by modulating a wavelength channel . Further, according to one aspect of the present invention, there are provided an optical amplifier for compensating for a loss in each span of an optical transmission signal, a plurality of optical nodes including a dispersion compensation function unit for compensating for a dispersion for each span, and a plurality of optical transmitters. A digital coherent optical transmission system comprising a plurality of optical receivers, wherein the optical receivers are time-synchronized between the plurality of optical receivers and adjusted so as to eliminate skew occurring in signals of a plurality of wavelength channels, This is an optical transmission system that compensates for the non-linear optical effect of M spans by performing one phase rotation of M (M is a natural number) times the phase rotation of one span for the signal after adjustment.

本発明の一態様は、前記デジタルコヒーレント光伝送システムであって、前記光ノードは、波長チャネル間の時間差を付与する機能部、偏波間の時間差を付与する機能部、波長チャネル間と偏波間の両方に時間差を付与する機能部のうち、少なくとも1つを備える。   One embodiment of the present invention is the digital coherent optical transmission system, wherein the optical node includes a functional unit for giving a time difference between wavelength channels, a functional unit for giving a time difference between polarizations, between wavelength channels and between polarizations At least one of the functional units for providing a time difference to both is provided.

本発明の一態様は、前記デジタルコヒーレント光伝送システムであって、スキューを調整するスキュー調整部と、位相を回転する位相回転部とをさらに備え、前記非線形光学効果の補償は、スキュー調整と位相回転によって行う。   One aspect of the present invention is the digital coherent optical transmission system, further comprising: a skew adjustment unit that adjusts a skew; and a phase rotation unit that rotates a phase, and the compensation of the nonlinear optical effect includes skew adjustment and a phase It does by rotation.

本発明の一態様は、前記デジタルコヒーレント光伝送システムであって、前記位相回転部の前後に波長分散を調整する波長分散調整部をさらに備える。   One aspect of the present invention is the digital coherent optical transmission system, further including a wavelength dispersion adjustment unit that adjusts wavelength dispersion before and after the phase rotation unit.

本発明の一態様は、光伝送信号のスパン毎の損失を補償する光増幅器と、スパン毎の分散を補償する分散補償機能部とを備える複数の光ノードと、複数の光送信機と、複数の光受信機とを備えるデジタルコヒーレント光伝送システムが行う光伝送方法であって、前記光送信機が、信号の位相成分を制御できるベクトル変調器を用いることによって、伝送路における非線形光学効果をキャンセルするように、複数波長チャネルを変調することによって、伝送路における非線形光学効果を補償する光伝送方法である。また、本発明の一態様は、光伝送信号のスパン毎の損失を補償する光増幅器と、スパン毎の分散を補償する分散補償機能部とを備える複数の光ノードと、複数の光送信機と、複数の光受信機とを備えるデジタルコヒーレント光伝送システムが行う光伝送方法であって、前記光受信機が、複数の光受信機同士で時刻同期して複数波長チャネルの信号に生じるスキューを無くすように調整し、調整後の信号に対して1スパン分の位相回転をM(Mは自然数)倍した位相回転を1回行うことによってMスパン分の非線形光学効果を補償する光伝送方法である。 One aspect of the present invention is a plurality of optical nodes including an optical amplifier that compensates for the loss of each optical transmission signal span, a dispersion compensation function unit that compensates for the dispersion of each span, a plurality of optical transmitters, And an optical receiver, wherein the optical transmitter cancels nonlinear optical effects in the transmission path by using a vector modulator capable of controlling the phase component of the signal. As described above, the optical transmission method compensates for non-linear optical effects in a transmission path by modulating a plurality of wavelength channels . Further, according to one aspect of the present invention, there are provided an optical amplifier for compensating for a loss in each span of an optical transmission signal, a plurality of optical nodes including a dispersion compensation function unit for compensating for a dispersion for each span, and a plurality of optical transmitters. An optical transmission method performed by a digital coherent optical transmission system including a plurality of optical receivers, wherein the optical receivers synchronize time with a plurality of optical receivers and eliminate skews generated in signals of a plurality of wavelength channels It is an optical transmission method that compensates for non-linear optical effects of M span by performing one adjustment of phase rotation that is adjusted and M phase (M is a natural number) times phase rotation of one span to the adjusted signal. .

本発明によれば、デジタル信号処理のみによる非線形光学効果補償の場合よりも、光学的補償を併用することにより、単純な構成によるSPMおよびXPM補償で信号品質を改善することが可能となり、かつ装置規模も小さくすることができるという効果が得られる。   According to the present invention, it is possible to improve the signal quality with SPM and XPM compensation with a simple configuration by using optical compensation in combination with non-linear optical effect compensation only by digital signal processing, and an apparatus The effect is also obtained that the scale can be reduced.

本発明の第1実施形態による光伝送システムの構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an optical transmission system according to a first embodiment of the present invention. 図1に示す光伝送システムの動作を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows operation | movement of the optical transmission system shown in FIG. 図1に示す光受信機61の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the optical receiver 61 shown in FIG. 図3に示す非線形等化部614の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the nonlinear equalization part 614 shown in FIG. 図3に示す非線形等化部614の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the nonlinear equalization part 614 shown in FIG. 非線形等化部の変形構成の意図を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the intent of the deformation | transformation structure of a nonlinear equalization part. 非線形等化部の変形構成の意図を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the intent of the deformation | transformation structure of a nonlinear equalization part. 実験系の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of an experimental system. 非線形効果補償の計算手順を示す図である。It is a figure which shows the calculation procedure of nonlinear effect compensation. 図8に示す実験系によって得られた本実施形態の効果を示す実験結果を示す図である。It is a figure which shows the experimental result which shows the effect of this embodiment obtained by the experimental system shown in FIG. 本発明の第2実施形態による光伝送システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the optical transmission system by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態による光伝送システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the optical transmission system by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態による光伝送システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the optical transmission system by 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態による光伝送システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the optical transmission system by 4th Embodiment of this invention. 図14に示す光伝送システムの動作を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows operation | movement of the optical transmission system shown in FIG. 本発明の第5実施形態による光伝送システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the optical transmission system by 5th Embodiment of this invention. 図16に示す光伝送システムの動作を示す説明図である。FIG. 17 is an explanatory view showing an operation of the optical transmission system shown in FIG. 16; 本発明の第6実施形態による光伝送システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the optical transmission system by 6th Embodiment of this invention. 図17に示す光伝送システムの動作を示す説明図である。FIG. 18 is an explanatory view showing an operation of the optical transmission system shown in FIG. 17; 光ノード4の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an optical node 4; 光ノード4の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an optical node 4; 光ノード4の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an optical node 4; 光ノード4の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an optical node 4; 光ノード4の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an optical node 4; 光ノード4の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an optical node 4; 光ノード4の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an optical node 4; 光ノード4の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an optical node 4; 光ノード4の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an optical node 4; 光ノード4の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an optical node 4; 光ノード4の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an optical node 4; 光ノード4の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an optical node 4; 光ノード4の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an optical node 4; 光ノード4の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an optical node 4; 光ノード4の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an optical node 4; 光ノード4の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an optical node 4; 光ノード4の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an optical node 4; 光ノード4の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an optical node 4; 光ノード4の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an optical node 4; 光ノード4の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an optical node 4; 光ノード4の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an optical node 4; 光ノード4の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an optical node 4; 光ノード4の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an optical node 4; 光ノード4の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an optical node 4; 光ノード4の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an optical node 4; 光ノード4の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an optical node 4; 偏波間遅延付与機能部43の構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a configuration of an inter-polarization delay application unit 43. 偏波間遅延付与機能部43の構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a configuration of an inter-polarization delay application unit 43. 偏波間遅延付与機能部43の構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a configuration of an inter-polarization delay application unit 43. 波長間遅延付与機能部44の構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the configuration of an inter-wavelength delay application unit 44. 波長間遅延付与機能部44の構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the configuration of an inter-wavelength delay application unit 44. 波長間遅延付与機能部44の構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the configuration of an inter-wavelength delay application unit 44. 偏波間遅延付与+波長間遅延付与機能部45の構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a configuration of inter-polarization delay addition + inter-wavelength delay addition function unit 45; 偏波間遅延付与+波長間遅延付与機能部45の構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a configuration of inter-polarization delay addition + inter-wavelength delay addition function unit 45; 偏波間遅延付与+波長間遅延付与機能部45の構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a configuration of inter-polarization delay addition + inter-wavelength delay addition function unit 45; 偏波間遅延付与+波長間遅延付与機能部45の構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a configuration of inter-polarization delay addition + inter-wavelength delay addition function unit 45; 偏波間遅延付与+波長間遅延付与機能部45の構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a configuration of inter-polarization delay addition + inter-wavelength delay addition function unit 45; 偏波間遅延付与+波長間遅延付与機能部45の構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a configuration of inter-polarization delay addition + inter-wavelength delay addition function unit 45; 中継装置で分散補償を行わないシステムにおける非線形光学効果を補償する方法を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the method to compensate the nonlinear optical effect in the system which does not perform dispersion compensation in a relay apparatus.

<第1実施形態>
以下、図面を参照して、本発明の第1実施形態による光伝送システムを説明する。図1は同実施形態の構成を示すブロック図である。この図において、符号11は、波長1を使用する光送信機である。符号12は、波長2を使用する光送信機である。符号13は、波長N(Nは自然数)を使用する光送信機である。符号2は、光送信機11、12、13が出力する光信号を合波する合波部である。符号3は、光ファイバである。符号4は、光ファイバ3を介して伝送される光信号を中継するために光学分散補償機能を有する光ノードである。符号5は、光信号を分波する分波部である。
First Embodiment
Hereinafter, an optical transmission system according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the embodiment. In this figure, reference numeral 11 is an optical transmitter using wavelength 1. Reference numeral 12 denotes an optical transmitter that uses wavelength 2. The code | symbol 13 is an optical transmitter which uses wavelength N (N is a natural number). The code | symbol 2 is a combining part which combines the optical signal which the optical transmitters 11, 12, 13 output. Reference numeral 3 is an optical fiber. Reference numeral 4 is an optical node having an optical dispersion compensation function to relay an optical signal transmitted through the optical fiber 3. Reference numeral 5 is a demultiplexing unit that demultiplexes the optical signal.

符号61、62、63は、複数の波長チャネルを同時処理して非線形劣化を補償する非線形劣化補償機能を有する光受信機である。図1に示す光伝送システムは、複数の送受信機と複数の中継器(光ノード)からなるデジタルコヒーレントWDM伝送システムである。複数の送受信機は、デジタル信号処理により非線形光学効果(SPMおよびXPM)を補償する機能を有し、中継器(光ノード)においてはスパン毎に分散補償することで、信号歪を光学的に補償し、光パワーの強いファイバ入力端における波形がどのスパンにおいても一定にできる。従って、例えばMスパン分の非線形光学補償を、1スパン分の位相回転をM倍した位相回転を1回行うことで実現できる。「同時処理」とは、複数の光送信機同士又は複数の光受信機同士の少なくともいずれか一方が、複数波長チャネル(自波長チャネルおよび他波長チャネルを含む)の光パワーを、同時に処理することである。   Reference numerals 61, 62 and 63 are optical receivers having a non-linear deterioration compensation function of simultaneously processing a plurality of wavelength channels to compensate non-linear deterioration. The optical transmission system shown in FIG. 1 is a digital coherent WDM transmission system including a plurality of transceivers and a plurality of repeaters (optical nodes). The plurality of transceivers have a function of compensating for nonlinear optical effects (SPM and XPM) by digital signal processing, and in the repeater (optical node), signal distortion is optically compensated by dispersion compensation for each span. The waveform at the fiber input end where the optical power is strong can be made constant at any span. Therefore, for example, non-linear optical compensation for M spans can be realized by performing one phase rotation M times phase rotation for one span. “Simultaneous processing” means that at least one of a plurality of optical transmitters or a plurality of optical receivers simultaneously process the optical power of a plurality of wavelength channels (including the own wavelength channel and the other wavelength channel). It is.

図2は、図1に示す光伝送システムの動作を示す説明図である。図2において、光強度と分散の変化のグラフ、及び伝送距離を経ることによる波形の進展を2波長を例に模式的に表している。スパン毎に分散補償されるため、ファイバ入力波形はスパン毎に一定となり、その結果光受信機において1回の位相回転で非線形補償を実現することができる。   FIG. 2 is an explanatory view showing the operation of the optical transmission system shown in FIG. In FIG. 2, graphs of changes in light intensity and dispersion, and development of a waveform by passing through a transmission distance are schematically represented using two wavelengths as an example. Since dispersion compensation is performed for each span, the fiber input waveform is constant for each span, and as a result, non-linear compensation can be realized with one phase rotation in the optical receiver.

次に、図3を参照して、図1に示す光受信機61の構成を説明する。図3は、図1に示す光受信機61の構成を示すブロック図である。光受信機61、62、63の構成は、同じ構成であるため、ここでは、光受信機61を例にして説明する。図3に示す構成は、1回の位相回転で非線形補償を実現する光受信機61の構成である。光受信機61は、光信号を電気信号に変換するO/E変換部611、アナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換部612、A/D変換の標本化時刻を合わせるトリガ信号生成部613、非線形等化部614及び復調部615から構成される。受信WDM光信号(波長1、波長2、・・・、波長Nを含む)は、O/E変換部611およびA/D変換部612を通過しそれぞれ電気デジタル信号に変換され、非線形等化部614において1回の位相回転が施され非線形効果が補償され、復調部615において信号データ識別が行われる。   Next, the configuration of the optical receiver 61 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the optical receiver 61 shown in FIG. The configurations of the optical receivers 61, 62, 63 are the same, and thus, the optical receiver 61 will be described as an example. The configuration shown in FIG. 3 is a configuration of the optical receiver 61 that realizes non-linear compensation with one phase rotation. The optical receiver 61 includes an O / E converter 611 that converts an optical signal into an electrical signal, an A / D converter 612 that converts an analog signal into a digital signal, and a trigger signal generator that synchronizes sampling times of A / D conversion. 613, comprising a non-linear equalization unit 614 and a demodulation unit 615. The received WDM optical signal (including wavelength 1, wavelength 2,..., Wavelength N) passes through the O / E converter 611 and the A / D converter 612 and is converted into an electric digital signal, respectively, and the nonlinear equalizer One phase rotation is performed at 614 to compensate for the non-linear effect, and the demodulator 615 performs signal data identification.

次に、図4を参照して、図3に示す非線形等化部614の構成を説明する。図4は、図3に示す非線形等化部614の構成を示す図である。非線形等化部614は、スキュー調整部6141および位相回転部6142から構成される。スキュー調整部6141は、図3におけるA/D変換部612内部の変換遅延を補償するためのものである。図3に示すA/D変換部612では、各WDM光信号に対しA/D変換を開始する時刻を合わせるため、共通のトリガ信号を基準にしている。一方でA/D変換部612内部で変換に要する時間は、使用するA/D変換器の製造個体差のため異なり、変換された各WDMデジタル信号間で時間差が生じる。例えば数百ピコ秒程度の時間差が生じることがある。スキュー調整部6141はこれらの時間差を解消するためのものである。   Next, the configuration of the non-linear equalization unit 614 shown in FIG. 3 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram showing a configuration of the non-linear equalization unit 614 shown in FIG. The non-linear equalization unit 614 includes a skew adjustment unit 6141 and a phase rotation unit 6142. The skew adjustment unit 6141 is for compensating the conversion delay inside the A / D conversion unit 612 in FIG. 3. The A / D converter 612 shown in FIG. 3 uses a common trigger signal as a reference in order to adjust the time to start A / D conversion for each WDM optical signal. On the other hand, the time required for conversion in the A / D conversion unit 612 is different due to manufacturing differences of the A / D converter to be used, and a time difference occurs between the converted WDM digital signals. For example, a time difference of several hundred picoseconds may occur. The skew adjustment unit 6141 is for eliminating these time differences.

非線形効果のXPMは、光ファイバ中の光信号のうち、時刻が揃った各波長の光信号パワーが互いに影響を与える。従って異なる時刻の光信号を受信すると、異なる時刻の光信号パワーを用いて計算することになり、XPM補償効果が低減する可能性がある。XPM補償効果を高めるためには時刻を揃える必要があり、スキュー調整部6141によってこれを施す。従来の方法(例えば参考文献:Photonics Journal vol.2, no.5, 2010, pp.816-832, "Nonlinear impairment compensation for polarization-division multiplexedWDM transmission using digital backward propagation")では、1つの受信機で受信した信号の周波数成分をフィルタを用いて分割し、それぞれを別の波長チャネルとみなして処理を施していた。そのためスキュー調整は不要であった。   Among the optical signals in the optical fiber, the optical signal power of each wavelength at the same time among the optical signals in the optical fiber affects each other in the nonlinear effect XPM. Therefore, when optical signals at different times are received, calculation is performed using optical signal powers at different times, which may reduce the XPM compensation effect. In order to enhance the XPM compensation effect, it is necessary to make the time equal, and this is performed by the skew adjustment unit 6141. In the conventional method (for example, Photonics Journal vol. 2, no. 5, 2010, pp. 816-832, "Nonlinear impairment compensation for polarization-division multiplexed transmission using digital backward propagation"), reception by one receiver The frequency components of the resulting signal are divided using a filter, and each is regarded as another wavelength channel and processed. Therefore, skew adjustment was unnecessary.

しかし、参考文献の例では、受信できる波長帯域は光受信機の帯域で制限され、50GHz間隔の波長分割多重伝送における1波長チャネル相当分の帯域しかなく、複数波長チャネルを扱うことができない。従って、複数波長チャネルを扱うためには、本実施形態のように、複数の光受信機を用いて時刻同期した処理を施す必要がある。「同期」とは、サンプリング周波数が同じであり、波長チャネル間のデータにスキュー(時間差)がある場合は、信号処理でスキューを無くすように、複数の光送信機同士又は複数の光受信機同士の少なくともいずれか一方が「時刻同期」することである。   However, in the example of the reference, the wavelength band that can be received is limited by the band of the optical receiver, and there is only a band corresponding to one wavelength channel in wavelength division multiplexing transmission at 50 GHz intervals, and multiple wavelength channels can not be handled. Therefore, in order to handle a plurality of wavelength channels, it is necessary to perform time-synchronization processing using a plurality of optical receivers as in the present embodiment. “Synchronization” means that if the sampling frequency is the same and there is a skew (time difference) in the data between the wavelength channels, a plurality of optical transmitters or a plurality of optical receivers are mutually eliminated so as to eliminate the skew in signal processing. Or at least one of them is "time synchronization".

なお、スキュー調整部6141の代わりに、図3におけるA/D変換の標本化時刻を合わせるトリガ信号を入力する時間を調整しても同様の効果がある。位相回転部6142は、複数波長の信号を処理し非線形効果を補償する。この処理は後述する。このように、各波長のデジタル信号は、スキュー調整部6141、位相回転部6142を通り、非線形効果が補償された信号となる。   The same effect can be obtained by adjusting the time for inputting the trigger signal for adjusting the sampling time of A / D conversion in FIG. 3 instead of the skew adjustment unit 6141. The phase rotation unit 6142 processes signals of a plurality of wavelengths to compensate for non-linear effects. This process will be described later. As described above, the digital signal of each wavelength passes through the skew adjustment unit 6141 and the phase rotation unit 6142 and becomes a signal in which the non-linear effect is compensated.

次に、図5に図3に示す非線形等化部614の変形例を説明する。図5は、図3に示す非線形等化部614の変形例を示す図である。図5に示す構成では、スキュー調整部6141と位相回転部6142の後にそれぞれ波長分散調整部6143を追加している。本変形構成を用いる意図を図6、図7を参照して説明する。分散係数が比較的大きいファイバ(例えばシングルモードファイバ)の場合、波長分散により伝搬途中の波形歪が大きくなりビットの境界のピークパワーが、ファイバ入射端時のパワーより大きくなる場合がある。SPMおよびXPMは、伝送信号のピークパワーに比例するので、SPM・XPM補償は、ファイバ入射端の波形情報を用いるのではなく、ピークパワーが最大となる伝搬途中の波形情報を用いるほうが、より補償効果が得られることになる。   Next, a modification of the non-linear equalization unit 614 shown in FIG. 3 will be described. FIG. 5 is a diagram showing a modification of the non-linear equalization unit 614 shown in FIG. In the configuration shown in FIG. 5, a wavelength dispersion adjustment unit 6143 is added after the skew adjustment unit 6141 and the phase rotation unit 6142 respectively. The intention of using this modified configuration will be described with reference to FIG. 6 and FIG. In the case of a fiber having a relatively large dispersion coefficient (for example, a single mode fiber), waveform distortion during propagation may increase due to wavelength dispersion, and the peak power at the bit boundary may be larger than the power at the fiber input end. Since SPM and XPM are proportional to the peak power of the transmission signal, SPM / XPM compensation is not compensated by using the waveform information at the fiber incident end but by using the waveform information during propagation where the peak power is maximized. The effect will be obtained.

図7は、図6に基づく非線形等化処理の動作フローを示す図である。まず、伝搬途中のピークパワーが最大となる波形になるように分散補償(波長分散調整)を行う(ステップS1)。そして、ピークパワー最大時の情報を利用して1回の位相回転を行う(ステップS2)。ただし、信号パワーは、ファイバ入射端のパワーではなくて、ステップS1で得られた波形のピークパワーを用いる。続いて、波長分散調整を行って、ステップS1の分散補償をキャンセルする(ステップS3)。   FIG. 7 is a diagram showing an operation flow of non-linear equalization processing based on FIG. First, dispersion compensation (wavelength dispersion adjustment) is performed so that the peak power during propagation is maximized (step S1). Then, one phase rotation is performed using the information at peak power maximum (step S2). However, the signal power is not the power at the fiber input end but the peak power of the waveform obtained in step S1. Subsequently, wavelength dispersion adjustment is performed to cancel the dispersion compensation in step S1 (step S3).

分散補償を行うため、デジタル信号処理の負荷が大きくなるが、システム全体が分散補償されているため、スパン数分の分散補償を行う必要はなく、位相回転の前後に1回ずつ分散補償をすればよいだけであるので、デジタル信号処理回路規模は、あまり大きくならない。以上のようにファイバの分散係数が大きい場合には、伝搬途中のピークパワーに基づくSPM・XPM補償を行うことにより、より補償効果を向上させることが可能となる。調整する波長分散量の最適値は、システムの最小・最大積算分散量の間で、例えば局所探索法を用いて予め何度か測定を繰り返すことで見積もることができる。   Although the load of digital signal processing increases because dispersion compensation is performed, it is not necessary to perform dispersion compensation for the number of spans because the entire system is dispersion compensated, and dispersion compensation is performed once before and after phase rotation. Since it is only necessary, the scale of the digital signal processing circuit does not increase very much. As described above, when the dispersion coefficient of the fiber is large, the compensation effect can be further improved by performing the SPM · XPM compensation based on the peak power during propagation. The optimum value of the chromatic dispersion to be adjusted can be estimated between the minimum and maximum integrated dispersions of the system, for example, by repeating measurement several times in advance using a local search method.

第1実施形態の効果を確認する実験結果について説明する。図8は実験系の構成を示す図である。188.5THz、188.55THzのレーザ光源(Laser Diode:LD)を、それぞれ光変調器(I/Q Modulator:IQ Mod.)を通すことで、50GHz間隔の2チャネル32Gbaud(11ビット疑似ランダムパターン(PN11))の偏波多重(Polarization division multiplexing:PDM)QPSK信号で変調する。減衰器(Attenuator:Att.)を通した後、これらを50/100GHzのインターリーブフィルタ(ILF)により合波する。エルビウム添加ファイバ増幅器(Erbium doped fiber amplifier:EDFA)で増幅し、音響光学変調器(Acoust-optic modulator:AOM)をスイッチとして周回伝送系に挿入して伝送する。   The experimental result which confirms the effect of 1st Embodiment is demonstrated. FIG. 8 is a diagram showing the configuration of an experimental system. Two channels 32 Gbaud (11-bit pseudo-random pattern (50-GHz interval) by passing 188.5THz and 188.55THz laser light source (Laser Diode: LD) through an optical modulator (I / Q Modulator: IQ Mod.) It modulates with the polarization division multiplexing (PDM) QPSK signal of PN11)). After passing through an attenuator (Attenuator: Att.), These are combined by an interleave filter (ILF) of 50/100 GHz. The signal is amplified by an erbium doped fiber amplifier (EDFA), and an acousto-optic modulator (AOM) is inserted as a switch into the loop transmission system and transmitted.

信号光源および局発光(LD)は、線幅<100kHz以下の外部共振器型のレーザである。偏波多重部(PDM)では、カプラで信号を2分岐した後、一方のみ320シンボル分の遅延を加えて、偏波ビームカプラで合波することにより偏波多重信号が得られる。
伝送路は、分散シフトファイバ(Dispersion shifted fiber:DSF)20kmと光ノード部から成る。実験に用いたDSFの零分散波長は、1573nmであった。光ノード部は、伝送路の損失を補償する光アンプとマルチチャネル可変光学分散補償器(Tunable optical dispersion compensator:TODC)を集積化したLiquid crystal on silicon(LCOS)技術を用いた波長選択スイッチ(Wavelength selective switch:WSS,Finisar社WaveShaper利用)からなる。
The signal light source and the local light (LD) are external resonator type lasers having a line width of <100 kHz or less. In the polarization multiplexing unit (PDM), after the signal is branched into two by the coupler, only one of the signals is delayed for 320 symbols and multiplexed by the polarization beam coupler to obtain a polarization multiplexed signal.
The transmission line consists of 20 km of dispersion shifted fiber (DSF) and an optical node part. The zero dispersion wavelength of the DSF used in the experiment was 1573 nm. The optical node unit is a wavelength selective switch (Wavelength) using Liquid Crystal on Silicon (LCOS) technology, which integrates an optical amplifier and a multi-channel variable optical dispersion compensator (TODC) that compensates for transmission line loss. selective switch: WSS (using Finisar's WaveShaper)

DSFでの波長分散は光ノード部で完全に補償される。またWSS部分で利得等化も行う。16周回後の受信信号の光SN(Optical signal-to-noise ratio:OSNR)が18dB一定になるように、ASEノイズ付加部を調整した。周波数188.5THz、188.55THzの各信号は、光フロントエンドで電気信号に変換され、サンプリングオシロスコープで同期受信し、オフラインで非線形効果補償を行った後、信号処理で復調される。本実験では、1シンボル時間の10分の1程度の時間差以内で同期受信することで、後述の非線形補償効果がより明確に得られた。   The chromatic dispersion at DSF is completely compensated at the optical node. It also performs gain equalization in the WSS section. The ASE noise addition unit was adjusted so that the optical SN (Optical signal-to-noise ratio: OSNR) of the received signal after 16 rounds became constant by 18 dB. Each signal of frequency 188.5 THz and 188.55 THz is converted to an electric signal at the optical front end, received synchronously by the sampling oscilloscope, subjected to nonlinear effect compensation off-line, and then demodulated by signal processing. In this experiment, the non-linear compensation effect described later is more clearly obtained by performing synchronous reception within a time difference of about one tenth of one symbol time.

図9は、非線形効果補償の計算手順を示す図である。波長188.5THz(Ch.1)、188.55THz(Ch.2)の各信号に対し、偏波毎に遅延時間τ1x、τ1y、τ2x、τ2yに相当するスキュー調整を行い、D1ch1およびD1ch2で表される波長分散量を調整する(Fはフーリエ変換、F−1は逆フーリエ変換を表す)。次に、以下の(1)式で表される位相回転を、各偏波成分に対して複素指数関数で1回施す。
Δθ=(αSPMch1+αXPMch2)γeffM ・・・(1)
ただし、αSPM,αXPMはそれぞれSPM補償係数、XPM補償係数であり、Pch1,Pch2はCh.1およびCh.2の各偏波成分の絶対値2乗を計算することで得られるファイバ入力パワーであり、γ,Leff,Mはそれぞれ非線形係数、有効長、スパン数である。
FIG. 9 is a diagram showing a calculation procedure of non-linear effect compensation. Wavelength 188.5THz (Ch.1), for each signal 188.55THz (Ch.2), the delay time for each polarization τ 1x, τ 1y, τ 2x , performs skew adjustment corresponding to tau 2y, D1 The chromatic dispersion amount represented by ch1 and D1 ch2 is adjusted (F represents a Fourier transform and F- 1 represents an inverse Fourier transform). Next, phase rotation represented by the following equation (1) is applied once for each polarization component with a complex exponential function.
Δθ = (α SPM P ch 1 + α XP M P ch 2 ) γ m L eff M (1)
Here, α SPM and α XPM are the SPM compensation coefficient and the XPM compensation coefficient, respectively, and P ch1 and P ch2 are Ch. 1 and Ch. It is the fiber input power obtained by calculating the square of the absolute value of each polarization component of 2, and γ m , L eff , and M are the nonlinear coefficient, the effective length, and the number of spans, respectively.

その後D1−1 ch1を施すことで元の波長分散量に戻し、復調処理する。本実験の測定対象波長が188.5THz(Ch.1)であるため、この波長のみ復調しているが、もう一方の波長についても同様の処理で復調することができる。遅延時間τ1x、τ1y、τ2x、τ2yの具体的な値は、複数の受信機間の処理時間の違いを既知の情報パターンの信号を受信するなどの手段で予め測定し、それを補償するように設定する。復調処理では、デジタルコヒーレントシステムで通常用いられる偏波分離、周波数オフセット補償、位相推定、硬判定処理を行い信号データが識別される。図9に示す例では2チャネルの例のみ示しているが、チャネル数が増加した場合は(1)式の第2項がチャネル数分に増やすことで計算できる。 Thereafter, D1 -1 ch1 is applied to restore the original amount of chromatic dispersion, and demodulation processing is performed. Since the measurement target wavelength of this experiment is 188.5 THz (Ch. 1), only this wavelength is demodulated, but the other wavelength can also be demodulated by the same processing. The specific values of the delay times τ 1x , τ 1y , τ 2x and τ 2y are measured in advance by means such as receiving a signal of a known information pattern and the difference in processing time among a plurality of receivers. Set to compensate. In demodulation processing, polarization separation, frequency offset compensation, phase estimation and hard decision processing usually used in digital coherent systems are performed to identify signal data. Although only two channels are shown in the example shown in FIG. 9, if the number of channels is increased, calculation can be made by increasing the second term of equation (1) to the number of channels.

図10は、図8に示す実験系によって得られた本実施形態の効果を示す実験結果である。図10(a)は、ファイバ入力パワーを変化させて、非線形効果による受信信号品質(Q値)を示している。非線形効果を補償しない場合(凡例● No comp.)と、SPM補償する場合(凡例□ SPM comp.)、XPM補償する場合(凡例◇ XPM comp.)、SPM及びXPMの両方を補償する場合(凡例△ SPM+XPM)を併せて示している。ファイバ入力パワーが高くなると受信信号品質が低くなり、非線形効果を補償するほど受信信号品質が高くなる様子が分かる。図10(b)は、非線形効果補償によって得られた同図(a)における受信信号品質の改善量を示している。ファイバ入力パワーが1dBm/chの場合、SPMとXPMの両方を補償した場合、受信信号品質はQ値で約2.4dB程度改善している。また図10(b)には受信信号の位相配置コンスタレーションも併せて示しており、非線形効果の補償により位相分布が収束しており、受信信号品質が改善している様子が分かる。   FIG. 10 is an experimental result showing the effect of the present embodiment obtained by the experimental system shown in FIG. FIG. 10A shows the received signal quality (Q value) due to the non-linear effect by changing the fiber input power. No compensation for non-linear effects (Legend: No comp.), SPM compensation (Legend: SPM comp.), XPM compensation (Legend: XPM comp.), SPM and XPM for compensation (Legend SPM + XPM) is shown together. It can be seen that the higher the fiber input power, the lower the received signal quality, and the higher the compensated non-linear effects, the higher the received signal quality. FIG. 10 (b) shows the improvement amount of the received signal quality in FIG. 10 (a) obtained by the non-linear effect compensation. When the fiber input power is 1 dBm / ch, the received signal quality is improved by about 2.4 dB in Q value when both SPM and XPM are compensated. Further, FIG. 10 (b) also shows the phase arrangement constellation of the received signal, and it can be seen that the phase distribution converges by the compensation of the non-linear effect, and the received signal quality is improved.

よって、本実施形態の光学的分散補償と、デジタル信号処理によるSPMおよびXPM補償を組み合わせることで、非線形光学効果を補償できることが分かる。更に、SPMおよびXPMの補償は、単純な位相回転を1回施すのみで良いので、受信端での信号処理が軽減されて、受信回路規模を抑えることができることになる。例えば非特許文献1から換算すると従来の手法における計算回数はおよそ160回であるのに対し、本実施形態ではそれを1回に低減できる。   Therefore, it is understood that the nonlinear optical effect can be compensated by combining the optical dispersion compensation of the present embodiment with the SPM and XPM compensation by digital signal processing. Furthermore, since the SPM and XPM compensations need only be performed once with a simple phase rotation, the signal processing at the receiving end is reduced, and the size of the receiving circuit can be reduced. For example, when converted from Non-Patent Document 1, the number of calculations in the conventional method is about 160 times, but in the present embodiment, it can be reduced to one.

<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態による光伝送システムを説明する。図11は、本発明の第2実施形態の構成を示す図である。図1に示す第1実施形態の場合は、ポイントートゥーポイントの伝送システムであったが、図11は、光ノードが多方路を有する、光クロスコネクト(Optical Cross Connect:OXC)やマルチディグリーROADM(reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexing)システムに相当する。図11において、図1に示す構成(第1実施形態)と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。図11において、符号11〜14は、光送信機である。符号2は、合波部である。符号3は、光ファイバである。符号4は、光ノードである。符号5は、分波部である。符号61〜65は、光受信機である。
Second Embodiment
Next, an optical transmission system according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 11 is a diagram showing the configuration of the second embodiment of the present invention. The first embodiment shown in FIG. 1 is a point-to-point transmission system, but FIG. 11 shows an optical cross connect (OXC) or multi-degree ROADM in which the optical node has multiple routes. It corresponds to a (reconfigurable Optical Add / Drop Multiplexing) system. In FIG. 11, the same parts as those in the configuration (first embodiment) shown in FIG. 1 are given the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. In FIG. 11, reference numerals 11 to 14 denote optical transmitters. The code | symbol 2 is a combining part. Reference numeral 3 is an optical fiber. Reference numeral 4 is an optical node. The code | symbol 5 is a splitter. Reference numerals 61 to 65 denote optical receivers.

第1実施形態と同じく、各光ノードにおいてスパン毎の光学的分散補償と、受信機においてデジタル信号処理によるSPMおよびXPM補償を1回施す。波長1と波長2は、光送信機11、12から光受信機61、62まで同一の経路を通るため、デジタル信号処理でSPM、XPMを1回で補償することができる。複数の方路から信号が入力される光ノードにおいては、経路に応じて、分散補償量を変える必要がある。このため、光ノード4は、スパン毎に分散補償を行うために、波長チャネルによって経路が異なる場合には伝送経路に応じた分散補償を行う。本実施形態においては、光伝送システムの途中の経路で波長チャネル数が増減した場合、XPM補償効果が低減することがある。   As in the first embodiment, optical dispersion compensation for each span at each optical node and SPM and XPM compensation by digital signal processing are performed once in the receiver. The wavelength 1 and the wavelength 2 pass through the same path from the optical transmitters 11 and 12 to the optical receivers 61 and 62, so SPM and XPM can be compensated at one time by digital signal processing. In an optical node to which signals are input from a plurality of routes, it is necessary to change the amount of dispersion compensation according to the route. Therefore, in order to perform dispersion compensation for each span, the optical node 4 performs dispersion compensation according to the transmission path when the path differs depending on the wavelength channel. In the present embodiment, when the number of wavelength channels increases or decreases in the middle of the optical transmission system, the XPM compensation effect may be reduced.

例えば図12を参照して説明すると、送信機から受信機にかけて同一の経路を通る元々の波長1・波長2と、途中で合流する波長3とは、通過ノード数すなわちスパン数が異なる。このとき、(1)式のように波長1・波長2のスパン数から位相回転量を計算すると、波長3に対してのスパン数とは異なるため、波長3から受けるXPMの補償効果が低減する。一方で、複数波長を1つのチャネルとみなし伝送容量拡大を図るスーパーチャネル伝送方式では、1つのチャネルを構成する複数波長は、送信機から受信機にかけて必ず同一の経路を通過するため、この光伝送システムにおいてもXPM補償効果がある。   For example, referring to FIG. 12, the number of passing nodes, that is, the number of spans, differs between the original wavelength 1 and wavelength 2 passing along the same route from the transmitter to the receiver and wavelength 3 joining halfway. At this time, when the phase rotation amount is calculated from the number of spans of wavelength 1 and wavelength 2 as in equation (1), since the number of spans for wavelength 3 is different, the compensation effect of XPM received from wavelength 3 is reduced. . On the other hand, in the super channel transmission method for expanding the transmission capacity by regarding multiple wavelengths as one channel, the multiple wavelengths constituting one channel always pass the same path from the transmitter to the receiver, so this optical transmission The system also has the XPM compensation effect.

<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態による光伝送システムを説明する。図13は、第3実施形態による光伝送システムの構成を示す図である。図13において、図1に示す構成(第1実施形態)と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。第1実施形態では受信端でSPMおよびXPM補償を行なっていたものを、第3実施形態では、光送信機11〜13で予等化する点が異なる。信号の位相成分を制御できるベクトル変調器を用いれば、伝送途中でうけるSPM・XPMによる非線形効果をキャンセルするように、変調することが可能である。受信信号を用いてデジタル信号処理にてSPM・XPM補償する場合には、受信信号にはASEノイズが含まれているため、SPM・XPM以外の影響を受けていることになる。一方送信機で予等化する場合には、無歪、無雑音の信号を処理するため、よりSPM・XPM補償の効果が期待できる。本実施形態は、伝送路で生じる波長分散や非線形効果の影響が既知である場合、もしくは未知であっても受信端で計測した非線形効果を送信端にフィードバックできる場合に適している。
Third Embodiment
Next, an optical transmission system according to a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 13 is a diagram showing the configuration of the optical transmission system according to the third embodiment. In FIG. 13, the same parts as those in the configuration (first embodiment) shown in FIG. The second embodiment differs in that the SPM and XPM compensation is performed at the receiving end in the first embodiment, and the optical transmitters 11 to 13 are pre-equalized in the third embodiment. If a vector modulator capable of controlling the phase component of the signal is used, it is possible to perform modulation so as to cancel the non-linear effect due to SPM and XPM received during transmission. When SPM / XPM compensation is performed by digital signal processing using a received signal, ASE noise is included in the received signal, which means that the signal other than SPM / XPM is affected. On the other hand, in the case of pre-equalization in the transmitter, since the signal without distortion and noise is processed, the effect of SPM / XPM compensation can be expected more. The present embodiment is suitable for the case where the effects of wavelength dispersion and nonlinear effects occurring in the transmission path are known, or where the nonlinear effects measured at the receiving end can be fed back to the transmitting end.

さらに、デジタル信号処理によるSPM・XPM補償を、送信・受信における位相回転量の和が(1)式を満足すれば、送信機における予等化と、受信機における処理に分けて両方で行うことでも構わない。このとき、時刻同期は複数の送信機間、もしくは複数の受信機間で必要であり、送信機と受信機の間の同期は必要でない。   Furthermore, if SPM / XPM compensation by digital signal processing satisfies the equation (1), the sum of the amount of phase rotation in transmission / reception should be divided into both pre-equalization in transmitter and processing in receiver. I don't care. At this time, time synchronization is required between a plurality of transmitters or a plurality of receivers, and synchronization between a transmitter and a receiver is not necessary.

なお、ここでは、受信端で計測した影響を送信端にフィードバックする構成自体の説明は省略したが、同一経路の逆方向の通信路その他の通信路を用いてフィードバックすればよい。   Here, although the description of the configuration itself for feeding back the influence measured at the receiving end to the transmitting end is omitted, feedback may be performed using communication paths in the reverse direction of the same path or other communication paths.

<第4実施形態>
次に、本発明の第4実施形態による光伝送システムを説明する。図14は、本発明の第4実施形態による光伝送システムの構成を示す図である。図14において、図1に示す構成(第1実施形態)と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。第4実施形態による光伝送システムと第1実施形態による光伝送システムとの違いは、各光ノード4においてスパン毎に光学分散補償するのに加え、偏波間の遅延を光学的に付与することである。この結果、チャネル間非線形効果の1つである相互偏波偏重(Cross polarization modulation:XPolM)の発生を抑圧することができる。偏波間の遅延を光学的に付与する手段としては、偏波保持光ファイバ、偏波合分波器と遅延線の組み合わせ、LCOS技術を用いたWSSデバイスなどがある。本実施形態では、デジタル信号処理によるSPM・XPM補償に加え、光学的にXPolMが抑圧できるため、非線形効果の影響がより低減され更なる受信信号品質の改善が実現できる。本実施形態は、非線形効果のうちXPolMの影響が大きい伝送路に適している。
Fourth Embodiment
Next, an optical transmission system according to a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 14 is a view showing the configuration of the optical transmission system according to the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 14, the same parts as those in the configuration (first embodiment) shown in FIG. 1 are given the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The difference between the optical transmission system according to the fourth embodiment and the optical transmission system according to the first embodiment is that, in addition to optical dispersion compensation for each span in each optical node 4, an optical delay between polarizations is provided. is there. As a result, it is possible to suppress the occurrence of cross polarization modulation (XPolM), which is one of the interchannel nonlinear effects. Means for optically applying a delay between polarizations include a polarization maintaining optical fiber, a combination of a polarization multiplexer / demultiplexer and a delay line, and a WSS device using LCOS technology. In this embodiment, since XPolM can be optically suppressed in addition to SPM / XPM compensation by digital signal processing, the influence of non-linear effects can be further reduced, and further improvement of received signal quality can be realized. The present embodiment is suitable for a transmission line in which the influence of XPolM is large among non-linear effects.

図15は、図14に示す光伝送システムの動作を示す説明図である。図15において、光強度と分散の変化のグラフ、及び伝送距離を経ることによる波形の進展を2波長を例に模式的に表している。スパン毎に分散補償されるため、ファイバ入力波形はスパン毎に一定となり、その結果光受信機において1回の位相回転で非線形補償を実現することができる。   FIG. 15 is an explanatory view showing an operation of the optical transmission system shown in FIG. In FIG. 15, graphs of changes in light intensity and dispersion, and development of waveforms by passing through transmission distances are schematically represented using two wavelengths as an example. Since dispersion compensation is performed for each span, the fiber input waveform is constant for each span, and as a result, non-linear compensation can be realized with one phase rotation in the optical receiver.

<第5実施形態>
次に、本発明の第5実施形態による光伝送システムを説明する。図16は、第5実施形態による光伝送システムの構成を示す図である。図16において、図1に示す構成(第1実施形態)と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。第5実施形態による光伝送システムと第1実施形態による光伝送システムとの違いは、各光ノード4においてスパン毎に光学分散補償するのに加え、波長間の遅延を光学的に付与することである。
この結果XPMの発生を抑圧することができる。波長間の遅延を光学的に付与する手段としては、波長合分波器と遅延線の組み合わせ、LCOS技術を用いたWSSデバイスなどがある。本実施形態では、各光ノードでXPMの発生を抑圧するのに加えて、受信機での補償を組み合わせることで、よりXPM補償効果が期待できる。また各光ノードでXPMの発生が十分抑圧されれば、受信機におけるXPM補償の必要がなくなり、デジタル信号処理の処理軽減と回路規模の削減が実現できる。
Fifth Embodiment
Next, an optical transmission system according to a fifth embodiment of the present invention will be described. FIG. 16 is a diagram showing the configuration of the optical transmission system according to the fifth embodiment. In FIG. 16, the same parts as those in the configuration (first embodiment) shown in FIG. 1 are given the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. The difference between the optical transmission system according to the fifth embodiment and the optical transmission system according to the first embodiment is that, in addition to optical dispersion compensation for each span at each optical node 4, an optical delay between wavelengths is provided. is there.
As a result, the occurrence of XPM can be suppressed. As means for optically applying the delay between wavelengths, there are a combination of a wavelength multiplexer / demultiplexer and a delay line, a WSS device using LCOS technology, and the like. In this embodiment, in addition to suppressing the occurrence of XPM in each optical node, the XPM compensation effect can be expected more by combining the compensation in the receiver. In addition, if the occurrence of XPM is sufficiently suppressed at each optical node, the need for XPM compensation in the receiver is eliminated, and processing reduction of digital signal processing and reduction of circuit scale can be realized.

図17は、図16に示す光伝送システムの動作を示す説明図である。図17において、光強度と分散の変化のグラフ、及び伝送距離を経ることによる波形の進展を2波長を例に模式的に表している。スパン毎に分散補償されるため、ファイバ入力波形はスパン毎に一定となり、その結果光受信機において1回の位相回転で非線形補償を実現することができる。   FIG. 17 is an explanatory view showing an operation of the optical transmission system shown in FIG. In FIG. 17, graphs of changes in light intensity and dispersion, and development of a waveform by passing a transmission distance are schematically represented using two wavelengths as an example. Since dispersion compensation is performed for each span, the fiber input waveform is constant for each span, and as a result, non-linear compensation can be realized with one phase rotation in the optical receiver.

<第6実施形態>
次に、本発明の第6実施形態による光伝送システムを説明する。図18は、本発明の第6実施形態による光伝送システムの構成を示す図である。図18において、図1に示す構成(第1実施形態)と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。図18に示す光ノード4は、第4実施形態による光ノード4と第5実施形態に光ノード4とを組み合わせたものである。これにより、各光ノード4においてスパン毎に光学分散補償するのに加え、偏波間ならびに波長間の遅延を光学的に付与することで、XPolMならびにXPMの発生を抑圧することができる。
Sixth Embodiment
Next, an optical transmission system according to a sixth embodiment of the present invention will be described. FIG. 18 is a diagram showing the configuration of the optical transmission system according to the sixth embodiment of the present invention. In FIG. 18, the same parts as those in the configuration (first embodiment) shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. The optical node 4 shown in FIG. 18 is a combination of the optical node 4 according to the fourth embodiment and the optical node 4 in the fifth embodiment. As a result, in addition to optical dispersion compensation for each span in each optical node 4, generation of XPolM and XPM can be suppressed by optically providing delays between polarizations and wavelengths.

図19は、図17に示す光伝送システムの動作を示す説明図である。図19において、光強度と分散の変化のグラフ、及び伝送距離を経ることによる波形の進展を2波長を例に模式的に表している。スパン毎に分散補償されるため、ファイバ入力波形はスパン毎に一定となり、その結果光受信機において1回の位相回転で非線形補償を実現することができる。   FIG. 19 is an explanatory view showing an operation of the optical transmission system shown in FIG. In FIG. 19, graphs of changes in light intensity and dispersion, and development of waveforms by passing through transmission distances are schematically represented using two wavelengths as an example. Since dispersion compensation is performed for each span, the fiber input waveform is constant for each span, and as a result, non-linear compensation can be realized with one phase rotation in the optical receiver.

なお、第4、第5、第6実施形態は、それぞれ第2実施形態のように光ノードが多方路を有するOXCやROADMシステムにも適用できる。更に第3実施形態のように送信機におけるデジタル信号処理、並びに送信機・受信機の両方におけるデジタル信号処理でSPM・XPM補償する実施形態にも適用できる。   The fourth, fifth, and sixth embodiments can be applied to OXC and ROADM systems in which the optical node has multiple routes as in the second embodiment. Furthermore, as in the third embodiment, the present invention can also be applied to digital signal processing in the transmitter, and digital signal processing in both the transmitter and the receiver in the SPM · XPM compensation.

次に、前述した光ノード4の構成を説明する。図20〜図45は、前述した光ノード4の構成を示す図である。前述した第1〜第6実施形態において、光ノード4の必須機能は、スパン毎の分散補償を行う分散補償機能部41とスパン毎の損失を補償する光増幅器42である。これらの2つの機能はどの順番でも構わない。図20は、分散補償機能部41、光増幅器42の順で構成した例である。図21は、光増幅器42、分散補償機能部41の順で構成した例である。   Next, the configuration of the optical node 4 described above will be described. 20 to 45 are diagrams showing the configuration of the optical node 4 described above. In the first to sixth embodiments described above, the essential functions of the optical node 4 are the dispersion compensation function unit 41 that performs dispersion compensation for each span and the optical amplifier 42 that compensates for the loss for each span. These two functions may be in any order. FIG. 20 shows an example in which the dispersion compensation function unit 41 and the optical amplifier 42 are configured in this order. FIG. 21 shows an example in which the optical amplifier 42 and the dispersion compensation function unit 41 are arranged in this order.

図22〜図25は第4実施形態による光ノード4の構成を示す図である。第4実施形態による光ノード4は、必須である分散補償機能部41と光増幅器42に加えて偏波間遅延付与機能部43を追加している。図22は、分散補償機能部41、偏波間遅延付与機能部43、光増幅器42の順で構成した例である。図23は、偏波間遅延付与機能部43、分散補償機能部41、光増幅器42の順で構成した例である。図24は、光増幅器42、分散補償機能部41、偏波間遅延付与機能部43の順で構成した例である。図25は、光増幅器42、偏波間遅延付与機能部43、分散補償機能部41の順で構成した例である。   22 to 25 show the configuration of the optical node 4 according to the fourth embodiment. The optical node 4 according to the fourth embodiment has an inter-polarization delay addition function unit 43 in addition to the dispersion compensation function unit 41 and the optical amplifier 42 which are essential. FIG. 22 shows an example in which the dispersion compensation function unit 41, the inter-polarization delay addition function unit 43, and the optical amplifier 42 are configured in this order. FIG. 23 shows an example in which the inter-polarization delay application unit 43, the dispersion compensation function unit 41, and the optical amplifier 42 are arranged in this order. FIG. 24 shows an example in which the optical amplifier 42, the dispersion compensation function unit 41, and the inter-polarization delay addition function unit 43 are arranged in this order. FIG. 25 shows an example in which the optical amplifier 42, the inter-polarization delay adding function unit 43, and the dispersion compensation function unit 41 are arranged in this order.

図26〜図29は第5実施形態による光ノード4の構成を示す図である。第5実施形態による光ノード4は、必須である分散補償機能部41と光増幅器42に加えて波長間遅延付与機能部44を追加している。図26は、分散補償機能部41、波長間遅延付与機能部44、光増幅器42の順で構成した例である。図27は、波長間遅延付与機能部44、分散補償機能部41、光増幅器42の順で構成した例である。図28は、光増幅器42、分散補償機能部41、波長間遅延付与機能部44の順で構成した例である。図29は、光増幅器42、波長間遅延付与機能部44、分散補償機能部41の順で構成した例である。   26 to 29 show the configuration of the optical node 4 according to the fifth embodiment. The optical node 4 according to the fifth embodiment has an inter-wavelength delay addition function unit 44 in addition to the dispersion compensation function unit 41 and the optical amplifier 42 which are essential. FIG. 26 shows an example in which the dispersion compensation function unit 41, the inter-wavelength delay addition function unit 44, and the optical amplifier 42 are configured in this order. FIG. 27 shows an example in which the inter-wavelength delay application unit 44, the dispersion compensation function unit 41, and the optical amplifier 42 are arranged in this order. FIG. 28 shows an example in which the optical amplifier 42, the dispersion compensation function unit 41, and the inter-wavelength delay addition function unit 44 are arranged in this order. FIG. 29 shows an example in which the optical amplifier 42, the inter-wavelength delay adding function unit 44, and the dispersion compensation function unit 41 are arranged in this order.

図30〜図41は、第6実施形態による光ノード4の構成を示す図である。第6実施形態による光ノード4は、必須である分散補償機能部41と光増幅器42に加えて、偏波間遅延付与機能部43と波長間遅延付与機能部44とを追加している。図30は、分散補償機能部41、波長間遅延付与機能部44、偏波間遅延付与機能部43、光増幅器42の順で構成した例である。図31は、分散補償機能部41、偏波間遅延付与機能部43、波長間遅延付与機能部44、光増幅器42の順で構成した例である。図32は、波長間遅延付与機能部44、分散補償機能部41、偏波間遅延付与機能部43、偏波間遅延付与機能部43の順で構成した例である。図33は、偏波間遅延付与機能部43、分散補償機能部41、波長間遅延付与機能部44、光増幅器42の順で構成した例である。図34は、波長間遅延付与機能部44、偏波間遅延付与機能部43、分散補償機能部41、光増幅器42の順で構成した例である。図35は、偏波間遅延付与機能部43、波長間遅延付与機能部44、分散補償機能部41、光増幅器42の順で構成した例である。   30 to 41 illustrate the configuration of the optical node 4 according to the sixth embodiment. In the optical node 4 according to the sixth embodiment, in addition to the dispersion compensation function unit 41 and the optical amplifier 42 which are essential, an inter-polarization delay addition function unit 43 and an inter-wavelength delay addition function unit 44 are added. FIG. 30 shows an example in which the dispersion compensation function unit 41, the inter-wavelength delay addition function unit 44, the inter-polarization delay addition function unit 43, and the optical amplifier 42 are configured in this order. FIG. 31 shows an example in which the dispersion compensation function unit 41, the inter-polarization delay addition function unit 43, the inter-wavelength delay addition function unit 44, and the optical amplifier 42 are configured in this order. FIG. 32 shows an example in which the inter-wavelength delay application unit 44, the dispersion compensation function unit 41, the inter-polarization delay application unit 43, and the inter-polarization delay application unit 43 are arranged in this order. FIG. 33 shows an example in which the inter-polarization delay application unit 43, the dispersion compensation function unit 41, the inter-wavelength delay application unit 44, and the optical amplifier 42 are arranged in this order. FIG. 34 shows an example in which the inter-wavelength delay application unit 44, the inter-polarization delay application unit 43, the dispersion compensation function unit 41, and the optical amplifier 42 are arranged in this order. FIG. 35 shows an example in which the inter-polarization delay application unit 43, the inter-wavelength delay application unit 44, the dispersion compensation function unit 41, and the optical amplifier 42 are arranged in this order.

図36は、光増幅器42、分散補償機能部41、分散補償機能部41、偏波間遅延付与機能部43の順で構成した例である。図37は、光増幅器42、分散補償機能部41、偏波間遅延付与機能部43、波長間遅延付与機能部44の順で構成した例である。図38は、光増幅器42、波長間遅延付与機能部44、分散補償機能部41、偏波間遅延付与機能部43の順で構成した例である。図39は、光増幅器42、偏波間遅延付与機能部43、分散補償機能部41、波長間遅延付与機能部44の順で構成した例である。図40は、光増幅器42、波長間遅延付与機能部44、偏波間遅延付与機能部43、分散補償機能部41の順で構成した例である。図41は、光増幅器42、偏波間遅延付与機能部43、波長間遅延付与機能部44、分散補償機能部41の順で構成した例である。   FIG. 36 shows an example in which the optical amplifier 42, the dispersion compensation function unit 41, the dispersion compensation function unit 41, and the inter-polarization delay addition function unit 43 are arranged in this order. FIG. 37 shows an example in which the optical amplifier 42, the dispersion compensation function unit 41, the inter-polarization delay addition function unit 43, and the inter-wavelength delay addition function unit 44 are arranged in this order. FIG. 38 shows an example in which the optical amplifier 42, the inter-wavelength delay addition function unit 44, the dispersion compensation function unit 41, and the inter-polarization delay addition function unit 43 are arranged in this order. FIG. 39 shows an example in which the optical amplifier 42, the inter-polarization delay addition function unit 43, the dispersion compensation function unit 41, and the inter-wavelength delay addition function unit 44 are arranged in this order. FIG. 40 shows an example in which the optical amplifier 42, the inter-wavelength delay application unit 44, the inter-polarization delay application unit 43, and the dispersion compensation function unit 41 are arranged in this order. FIG. 41 shows an example in which the optical amplifier 42, the inter-polarization delay adding function unit 43, the inter-wavelength delay adding function unit 44, and the dispersion compensation function unit 41 are arranged in this order.

図42〜図45は、必須である分散補償機能部41と光増幅器42に加えて、偏波間遅延と波長間遅延とを付与する偏波間遅延付与+波長間遅延付与機能部45を備える光ノード4の構成を示す図である。図42は、分散補償機能部41、偏波間遅延付与+波長間遅延付与機能部45、光増幅器42の順で構成した例である。図43は、偏波間遅延付与+波長間遅延付与機能部45、分散補償機能部41、光増幅器42の順で構成した例である。図44は、光増幅器42、分散補償機能部41、偏波間遅延付与+波長間遅延付与機能部45の順で構成した例である。図45は、光増幅器42、偏波間遅延付与+波長間遅延付与機能部45、分散補償機能部41の順で構成した例である。   42 to 45 show an optical node provided with an inter-polarization delay addition + inter-wavelength delay addition function unit 45 for adding inter-polarization delay and inter-wavelength delay in addition to the dispersion compensation function unit 41 and the optical amplifier 42 which are essential. FIG. 6 is a diagram showing a configuration of 4. FIG. 42 shows an example in which the dispersion compensation function unit 41, inter-polarization delay addition + inter-wavelength delay addition function unit 45, and the optical amplifier 42 are configured in this order. FIG. 43 shows an example in which the inter-polarization delay addition + inter-wavelength delay addition function unit 45, the dispersion compensation function unit 41, and the optical amplifier 42 are arranged in this order. FIG. 44 shows an example in which the optical amplifier 42, the dispersion compensation function unit 41, and the inter-polarization delay addition + inter-wavelength delay addition function unit 45 are arranged in this order. FIG. 45 shows an example in which the optical amplifier 42, the inter-polarization delay addition + inter-wavelength delay addition function unit 45, and the dispersion compensation function unit 41 are arranged in this order.

図20〜図45に示す光ノード4において分散補償機能部41を分散補償ファイバ(Dispersion Compensation Fiber:DCF)を用いて行う場合には、DCFのコア径が、通常の伝送路ファイバよりも小さく、DCF内での非線形発生が問題となるため、光信号パワーが小さいところで用いるのが通常である。そのためDCFは光増幅機能の前で用いる構成にするのがよい。一方、分散補償機能部41を第1実施形態に示すLCOS WSSのTODC機能により実現する場合には、光信号パワーに依存しないため、どの構成でも構わない。   When the dispersion compensation function unit 41 is performed using a dispersion compensation fiber (DCF) at the optical node 4 shown in FIGS. 20 to 45, the core diameter of DCF is smaller than that of a normal transmission path fiber, Since non-linear generation in the DCF is a problem, it is usually used where the optical signal power is small. Therefore, it is preferable to use DCF in front of the light amplification function. On the other hand, when the dispersion compensation function unit 41 is realized by the TODC function of the LCOS WSS shown in the first embodiment, any configuration may be used because it does not depend on the optical signal power.

次に、偏波間遅延付与機能部43の構成を説明する。図46〜図48は、前述した偏波間遅延付与機能部43の構成を示す図である。図46は、波長分波機能部431によって3波長に分波して、偏波間遅延付与部432により波長毎に異なる偏波間遅延量を付加してから、波長合波機能部433により合波する構成を示している。ここで、波長分波機能部431に周回性を有するAWG(Arrayed Waveguide Grating)を用いると、3波長周期で、同一ポートに信号がルーチングされるので、広い波長範囲での動作が可能になる。   Next, the configuration of the inter-polarization delay application unit 43 will be described. 46 to 48 are diagrams showing the configuration of the inter-polarization delay adding function unit 43 described above. In FIG. 46, the wavelength demultiplexing function unit 431 demultiplexes into three wavelengths, and the inter-polarization delay applying unit 432 adds different inter-polarization delay amounts for each wavelength, and then combines by the wavelength multiplexing function unit 433. It shows the configuration. Here, when an AWG (Arrayed Waveguide Grating) having cyclicity is used for the wavelength demultiplexing function unit 431, signals are routed to the same port in three wavelength cycles, and hence operation in a wide wavelength range becomes possible.

図47は、波長分波機能部431と波長合波機能部433にILFを用いた場合の構成である。奇数番目と偶数番目の波長チャネルがそれぞれ別の経路で、偏波間遅延付与部432より異なる偏波間遅延量を付与されることになる。図48は、LCOS WSS(例えばFinisar社WaveShaper)を用いた波長毎偏波間遅延付与部434の構成を示している。LCOS WSSの内部で波長チャネル毎に異なる偏波間遅延量を付与することが可能であるので、一つのデバイスでシンプルな構成が可能である。なお、図46および図47での偏波間遅延付与部432は、その遅延量が可変である必要はなく、波長毎に異なる固定の遅延量でも構わない。   FIG. 47 shows the configuration in the case where an ILF is used for the wavelength demultiplexing function unit 431 and the wavelength multiplexing function unit 433. The odd-numbered wavelength channels and the even-numbered wavelength channels are provided with different inter-polarization delay amounts from the inter-polarization delay application unit 432 in separate paths. FIG. 48 shows the configuration of the inter-wavelength delay addition unit 434 using LCOS WSS (for example, WaveShaper manufactured by Finisar). Since it is possible to provide different inter-polarization delay amounts for each wavelength channel inside the LCOS WSS, a simple configuration is possible with one device. The inter-polarization delay application unit 432 in FIGS. 46 and 47 does not have to have variable delay amounts, and may have fixed delay amounts that differ depending on the wavelength.

次に、波長間遅延付与機能部44の構成を説明する。図49〜図51は、波長間遅延付与機能部44の構成を示す図である。図49は、波長分波機能部441によって3波長に分波して、遅延付与部442により波長毎に異なる遅延量を付与してから、波長合波機能部443により合波する構成を示している。ここで、波長分波機能部441に周回性を有するAWG(Arrayed Waveguide Grating)を用いると、3波長周期で、同一ポートに信号がルーチングされるので、広い波長範囲での動作が可能になる。   Next, the configuration of the inter-wavelength delay application unit 44 will be described. 49 to 51 show the configuration of the inter-wavelength delay application unit 44. FIG. FIG. 49 shows a configuration in which the wavelength demultiplexing function unit 441 demultiplexes into three wavelengths, the delay applying unit 442 applies different delay amounts for each wavelength, and then the wavelength multiplexing function unit 443 multiplexes. There is. Here, when an AWG (Arrayed Waveguide Grating) having cyclicity is used for the wavelength demultiplexing function unit 441, signals are routed to the same port in three wavelength cycles, so operation in a wide wavelength range becomes possible.

図50は、波長分波機能部441と波長合波機能部443にILFを用いた場合の構成である。奇数番目と偶数番目の波長チャネルがそれぞれ別の経路で、遅延付与部442より異なる遅延量を付与されることになる。図51は、LCOS WSS(例えばFinisar社WaveShaper)を用いた波長毎遅延付与部444の構成を示している。
LCOS WSSの内部で波長チャネル毎に異なる偏波間遅延量を付与することが可能であるので、一つのデバイスでシンプルな構成が可能である。なお、図49および図50での遅延付与部442は、その遅延量が可変である必要はなく、波長毎に異なる固定の遅延量でも構わない。
FIG. 50 shows the configuration in the case where an ILF is used for the wavelength demultiplexing function unit 441 and the wavelength multiplexing function unit 443. The odd-numbered and even-numbered wavelength channels are provided with different amounts of delay by the delay application unit 442 in different paths. FIG. 51 shows the configuration of the wavelength-specific delay application unit 444 using LCOS WSS (for example, WaveShaper manufactured by Finisar).
Since it is possible to provide different inter-polarization delay amounts for each wavelength channel inside the LCOS WSS, a simple configuration is possible with one device. The delay amount of the delay application unit 442 in FIG. 49 and FIG. 50 does not have to be variable, and may be a fixed delay amount different for each wavelength.

次に、偏波間遅延付与+波長間遅延付与機能部45の構成を説明する。図52〜図57は、偏波間遅延付与+波長間遅延付与機能部45の構成を示す図である。図52は、波長分波機能部451によって3波長に分波して、偏波間遅延付与部452、遅延付与部453により波長毎に異なる遅延量を付与してから、波長合波機能部454により合波する構成を示している。図53は、波長分波機能部451によって3波長に分波して、遅延付与部453、偏波間遅延付与部452により波長毎に異なる遅延量を付与してから、波長合波機能部454により合波する構成を示している。ここで、波長分波機能部451に周回性を有するAWG(Arrayed Waveguide Grating)を用いると、3波長周期で、同一ポートに信号がルーチングされるので、広い波長範囲での動作が可能になる。   Next, the configuration of the inter-polarization delay application + inter-wavelength delay application unit 45 will be described. 52 to 57 are diagrams showing the configuration of inter-polarization delay addition + inter-wavelength delay addition function unit 45. FIG. In FIG. 52, the wavelength demultiplexing function unit 451 demultiplexes into three wavelengths and the inter-polarization delay applying unit 452 and the delay applying unit 453 apply different delay amounts for each wavelength, and then the wavelength multiplexing function unit 454 The configuration to combine is shown. In FIG. 53, after the wavelength demultiplexing function unit 451 demultiplexes into three wavelengths and the delay imparting unit 453 and the inter-polarization delay imparting unit 452 impart different delay amounts for each wavelength, the wavelength multiplexing function unit 454 The configuration to combine is shown. Here, when an AWG (Arrayed Waveguide Grating) having cyclicity is used for the wavelength demultiplexing function unit 451, signals are routed to the same port in three wavelength cycles, and therefore, operation in a wide wavelength range becomes possible.

図54は、波長分波機能部451と波長合波機能部454にILFを用いた場合の構成である。奇数番目と偶数番目の波長チャネルがそれぞれ別の経路で、偏波間遅延付与部452、遅延付与部453により異なる遅延量を付与されることになる。図55は、波長分波機能部451と波長合波機能部454にILFを用いた場合の構成である。奇数番目と偶数番目の波長チャネルがそれぞれ別の経路で、遅延付与部453、偏波間遅延付与部452により異なる遅延量を付与されることになる。   FIG. 54 shows the configuration in the case where an ILF is used for the wavelength demultiplexing function unit 451 and the wavelength multiplexing function unit 454. The odd-numbered wavelength channels and the even-numbered wavelength channels are provided with different delay amounts by the inter-polarization delay application unit 452 and the delay application unit 453 in different paths. FIG. 55 shows the configuration in the case where an ILF is used for the wavelength demultiplexing function unit 451 and the wavelength multiplexing function unit 454. The odd-numbered and even-numbered wavelength channels are provided with different delay amounts by the delay applying unit 453 and the inter-polarization delay applying unit 452 in different paths.

図56は、LCOS WSS(例えばFinisar社WaveShaper)を用いた波長毎偏波間遅延付与部455、波長毎遅延付与部456の構成を示している。図57は、LCOS WSS(例えばFinisar社WaveShaper)を用いた波長毎遅延付与部456、波長毎偏波間遅延付与部455の構成を示している。LCOS WSSの内部で波長チャネル毎に異なる偏波間遅延量を付与することが可能であるので、一つのデバイスでシンプルな構成が可能である。   FIG. 56 shows the configurations of the inter-wavelength delay addition unit 455 and the per-wavelength delay addition unit 456 using the LCOS WSS (for example, WaveShaper manufactured by Finisar). FIG. 57 shows the configurations of the wavelength-specific delay application unit 456 and the wavelength-specific inter-polarization delay application unit 455 using LCOS WSS (for example, WaveShaper manufactured by Finisar). Since it is possible to provide different inter-polarization delay amounts for each wavelength channel inside the LCOS WSS, a simple configuration is possible with one device.

なお、前述した説明において、1スパン分の位相回転をN倍した位相回転を1回行うことで非線形補償する例を説明したが、位相回転を複数回に分割してもよく、1スパン分の位相回転に伝播距離を乗じて1スパン分の距離を除した位相回転することで非線形補償してもよい。   In the above description, although an example in which nonlinear compensation is performed by performing phase rotation one time by multiplying phase rotation by one span by N once has been described, phase rotation may be divided into a plurality of times. Non-linear compensation may be performed by multiplying the propagation distance by the phase rotation and dividing the distance by one span.

以上説明したように、光学的分散補償機能を備えることでDSP(Digital Signal Processor)での等化処理を軽減することができる光伝送システムを提供することが可能となる。特に、波長分散によりピークパワーが最大となる伝搬途中の波形情報を用いて位相回転を補償すること、又は自チャネル強度によるSPMのみならず隣接チャネル強度によるXPMによる位相回転を補償することの少なくともいずれか一つを行うようにした。これにより、デジタル信号処理のみによる非線形光学効果補償の場合よりも、光学的補償を併用することにより、単純な構成によるSPMおよびXPM補償で信号品質を改善することが可能となり、かつ装置規模も小さくすることができる。   As described above, by providing the optical dispersion compensation function, it is possible to provide an optical transmission system capable of reducing equalization processing in a DSP (Digital Signal Processor). In particular, at least one of compensating for phase rotation using waveform information in the middle of propagation where peak power is maximized by chromatic dispersion, or compensating for phase rotation due to XPM due to adjacent channel strength as well as SPM due to own channel strength. I tried to do one. As a result, it is possible to improve signal quality with SPM and XPM compensation with a simple configuration by using optical compensation in combination with non-linear optical effect compensation only by digital signal processing, and the device scale is also smaller. can do.

以上、図面を参照して本発明の実施の形態を説明してきたが、上記実施の形態は本発明の例示に過ぎず、本発明が上記実施の形態に限定されるものではないことは明らかである。したがって、本発明の技術思想及び範囲を逸脱しない範囲で構成要素の追加、省略、置換、その他の変更を行っても良い。   Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings, it is apparent that the above embodiments are merely examples of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments. is there. Therefore, additions, omissions, replacements, and other changes of components may be made without departing from the technical concept and scope of the present invention.

WDMデジタルコヒーレント伝送システムにおいて、非線形光学効果補償の効率改善とデジタル信号処理部の負荷を低減するのに有用である。   The present invention is useful for improving the efficiency of nonlinear optical effect compensation and reducing the load on the digital signal processor in a WDM digital coherent transmission system.

11〜14・・・光送信機、2・・・合波部、3・・・光ファイバ、4・・・光ノード、5・・・分波部、61〜64・・・光受信機、41・・・分散補償機能部、42・・・光増幅器、43・・・偏波間遅延付与機能部、44・・・波長間遅延付与機能部、45・・・偏波間遅延付与+波長間遅延付与機能部   11-14 ... optical transmitter, 2 ... multiplexing part, 3 ... optical fiber, 4 ... optical node, 5 ... demultiplexing part, 61-64 ... optical receiver, 41: dispersion compensation functional unit 42: optical amplifier 43: inter-polarization delay application unit 44: inter-wavelength delay application unit 45: inter-polarization delay application + inter-wavelength delay Functioning unit

Claims (1)

光伝送信号のスパン毎の損失を補償する光増幅器と、スパン毎の分散を補償する分散補償機能部とを備える複数の光ノードと、複数の光送信機と、複数の光受信機とを備えるデジタルコヒーレント光伝送システムであって、
前記光送信機は、信号の位相成分を制御できるベクトル変調器を用いることによって、伝送路における非線形光学効果をキャンセルするように、複数波長チャネルを変調することによって、伝送路における非線形光学効果を補償し、
前記光ノードは、前記スパン毎の波長分散量と波長チャネル間の時間差とを独立に制御する機能部、前記スパン毎の波長分散量と偏波間の時間差とを独立に制御する機能部、前記スパン毎の波長分散量と波長チャネル間及び偏波間の両方時間差とを独立に制御する機能部のうち、少なくとも1つを備える光伝送システム。
A plurality of optical nodes including an optical amplifier that compensates for the loss of each span of the optical transmission signal, and a dispersion compensation function unit that compensates for the dispersion for each span, a plurality of optical transmitters, and a plurality of optical receivers A digital coherent optical transmission system,
The optical transmitter compensates for nonlinear optical effects in the transmission path by modulating the multiple wavelength channel so as to cancel nonlinear optical effects in the transmission path by using a vector modulator that can control the phase component of the signal. And
The optical node has a function unit for controlling the time difference between chromatic dispersion and the wavelength channel for each of the spans independently functional unit to independently control the time difference between the chromatic dispersion and polarization of each of the spans, the span an optical transmission system Ru comprising of the functional unit, at least one to independently control the time difference between both chromatic dispersion and the wavelength channel and between polarizations for each.
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