JPH11331074A - 分散補償システム及び分散補償方法 - Google Patents
分散補償システム及び分散補償方法Info
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- JPH11331074A JPH11331074A JP10126268A JP12626898A JPH11331074A JP H11331074 A JPH11331074 A JP H11331074A JP 10126268 A JP10126268 A JP 10126268A JP 12626898 A JP12626898 A JP 12626898A JP H11331074 A JPH11331074 A JP H11331074A
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Abstract
信器側分散補償器の損失を補償するための光増幅器を削
減することを目的とする。 【解決手段】波長多重通信においては信号光波長におけ
る分布の中心波長に対し, 単波長通信に対しては通信波
長に対して分散補償ファイバの挿入ごとのブロックでは
零とせずに, 最終的な残留分散が実質的に零になるよう
に構成する。
Description
ぶ大洋を横断する長距離の光伝送システムでは、光信号
を電気信号に変換し、retiming, reshaping および reg
enerating を行う光再生中継器を用いて伝送を行ってい
た。しかし,現在では,光を直接増幅できる光増幅器の
実用化が進み、光増幅器を線形中継器として用いる光増
幅中継伝送方式が検討されている。
ことにより、中継器内の部品点数を大幅に削減し、信頼
性を確保するとともに大幅なコストダウンが見込まれ
る。また、光伝送システムの大容量化を実現する方法の
ひとつとして、1つの伝送路に2つ以上の異なる波長を
持つ光信号を多重して伝送する波長多重(WDM) 光伝送方
式が注目されている。
み合わせたWDM 光増幅中継伝送方式においては、光増幅
器を用いて2つ以上の異なる波長を持つ光信号を一括し
て増幅することが可能であり、簡素な構成(経済的)
で、大容量かつ長距離伝送が実現可能である。
の9 波多重光増幅中継伝送システムの場合について説明
する。9つの信号波長は,1551.0 nm から1559.0 nm ま
で1.0 nm間隔で設定し, 短波長側からチャネル番号を割
り当てる。
散シフトファイバ,Dispersion-Shifted-Fiber, DSF)
と、分散補償ファイバ(Dispersion compensating Fibe
r, DCF,1.3μm 零分散ファイバ)を用いてる。DSF の分
散は波長1558 nm において平均-2 ps/nm/km であり, DC
F の分散は+18 ps/nm/kmとする。中継間隔は70 km にす
る。
プの影響による各波長における残留累積分散の違いを図
1に示す。図中分布する信号光波長の中心波長(この場
合では, チャネル5), 最も短波長側のチャネル(この
場合ではチャネル1),最も長波長側のチャネル(この
場合ではチャ チャネル9)の3つのチャネルの波長分
散マップの状態が示されている。
00km伝送した場合の終端に受信部を設けた場合に、
各波長で受信部での残留分散が異なることで、受信部で
補償する分散補償量が各波長で異なる。分布する信号光
波長の中心波長とは, 図2に示すように, 信号光の波長
分布の平均となる波長である。
べてのチャネルで伝送特性をバランスよく良好にするた
めに, 分布する信号光波長の中心波長の最適な波長分散
設計が重要とな る。この場合の分布する信号光波長の
中心波長(チャンネル5)における波長分散マップを図
3に示す。
した波長分散に対し, 分散補償ファイバ70kmを挿入する
ごとに100%補償を行い, 分散補償ファイバ挿入ごとに累
積する波長分散が零になるように設計されている。その
後は, その繰り返しである。図4に1つの分散補償区間
構成と分散補償量の詳細を示す。
器により伝送ファイバとなるDSFを接続しこの繰り返
しにより、10個の光増幅中継器を用いいて700km
の伝送を行う。光増幅中継器10と光増幅中継器11の
伝送路をDCFとなるファイバで構成する。 この時、
770km地点では分散が零になるように分散補償を行
う。
後, 受信側において分散補償ファイバ(Dispersion Comp
ensating Fiber, DCF)を用いて分散補償(後置補償)し
ている。(点線で示した分散量を受信機側に設けた分散
補償器にて補償している。)中心波長チャネル5以外の
チャネルについても、図1の特性に従い分散スロープの
影響により伝送路中で累積する残留分散が波長ごとに異
なるため, 受信機に於いてチャネル(信号光波長)ごと
にDCF の長さを調整して分散補償をしている。
路で用いられるDSF とDCF における波長分散値の製造誤
差より生じる波長分散の分散補償についても分散補償量
の調整を行っている。上記の方法を用いた場合, さらに
伝送路の長距離化が進んだ場合に,受信端局の分散補償
ファイバ量が増え, 受信端局の規模が大きくなる可能性
がある。
散が異なり, 受信部で補償する分散補償量が異なる。そ
のため, 中心波長での残留波長分散が大きいと, 伝送特
性の良好なチャネルと悪いチャネルに大きな差が生じ,
システム全体のバランスがくずれ, さらに,受信端局の
規模も大きくなってしまう。
する距離)の場合について述べる。分布する信号光波長
の中心波長が重要と考えられるので, その波長に注目し
て述べ る。DSFにおける波長分散を-1.8ps/nm/km ,分
散補償ファイバにおける波長分散を+18 ps/nm/kmであ
り, 中継間隔70km, 10中継おきに分散補償ファイバを挿
入し,そのたびに累積した波長分散を100%補償する場合
を考える。製造誤差を一切考慮せず, 典型値で計算を行
うと, 受信端局では, 約1260ps/nm の分散補償ファイバ
が必要となる。
生じる製造誤差についても考慮する必要がある。1.5 μ
m 零分散ファイバの波長分散の製造誤差± 0.2ps/nm/k
m, 分散補償ファイバの波長分散の製造誤差± 0.5ps/nm
/km, の場合の伝送路の製造誤差による残留波長分散量
を図5に示す。
中で用いる割合は, それらの波長分散の逆数比とほぼ同
程度であり, 約10対1 である。この場合, 残留分散は±
2275 ps/nm に達し, その内訳は, DSF の製造誤差が±
1820 ps/nm, DCF の製造誤差が± 455 ps/nmである。
この残留分散を補償するために, 余分のファイバとして
約±120km のDCF およびDSF が必要であり, これは4 区
間分にも相当する。
で, 残留波長分散を補償するには,最大3535 ps/nm(126
0+2275ps/nm) の分散補償ファイバ量を必要である。こ
の分散補償量を実現するには, 分散補償ファイバが約20
0 km必要であり, ファイバの損失を0.2dB/kmとすると,
この分散補償ファイバで生じる損失は約40dBに相当す
る。
の光増幅器が2台必要となる。そのため, 受信端局の装
置構成および実装規模が大きくなる。また, 残留分散が
大きいと, 伝送特性の劣化も生じてしまう。
で送信した場合に、受信機側で全てのチャネルに対して
分散補償を行う必要がある。また、伝送距離を延ばすた
めには、分散補償の誤差を受信機側で追加補償する必要
がある。
端局における波長分散補償量を軽減し、伝送特性の劣化
を防ぐ必要がある。
たは複数の波長の光を用いて通信を行う光通信システム
に於いて、該伝送路を複数のブロックに分割して該ブロ
ック内で生じる特定波長の分散を該ブ ロック内で生じ
る該特定波長の分散量より過剰に分散補償を行う分散補
償器を設け、該特定波長において該受信機端で分散が実
質的に零になるようにする。 (2)手段(1)に於いて、該送信機と該受信機間はほ
ぼ一等間隔に光増幅中継器を有しており、該光増幅中継
器間隔を変えずに該分散補償器を挿入する。 (3)手段(2)に於いて、該光増幅中継器間の設置位
置は変えずに分散補償器の補償量を変える。 (4)手段(1)に於いて 該分散補償器は該光増幅中
継器間の分散を生じるファイバと分散する分散補償ファ
イバからなり、該分散を生じるファイバと該分散補償フ
ァイバの割合の異なる多種類のケーブルを用意して, 分
散補償量を可変する。 (5)手段(1)に於いて 該分散補償器は該光増幅中
継器間の分散を生じるファイバと分散する分散補償ファ
イバからなり、該分散を生じるファイバと該分散補償フ
ァイバの割合の異にして接続したファイバを複数設け、
1本のケーブル内に分散補償量の異なる多種類のファイ
バを収容し、ケーブル接続時に最適な分散補償量のファ
イバを選択する。 (6)手段(1)において該分散補償器の数を(m) 、該
ブロック数を(m+1) とした場合に、分散補償器の補償量
として約(m+1)/m ×100%補償とする。 (7)手段(1)において該送信機側と該受信機側から
ケーブルの敷設を行い、該送信側のケーブルと受信側の
ケーブルを接続する際に、異なる分散値を有する複数の
ファイバを収容した多芯化ケーブルで接続を行い、シス
テム全体のファイバの波長分散の製造誤差を補償する。 (8)手段(1)において該分散補償器として正の分散
を持つファイバを用いる場合は該伝送路として負の分散
を持つファイバを用い、該分散補償器として負の分散を
持つファイバを用いる場合は該伝送路として正の分散を
持つファイバを用いる。 (9)手段(1)に於いて、複数の波長を用いるシステ
ムでは特定波長は複数の波長の中の中心の波長にする。
上の分散補償量を持つ分散補償ファイバを周期的に挿入
し, 受信端局において補償する残留分散を零に近づけて
いるため、受信側での分散補償を不要にすることができ
る。波長多重通信時においては、中心波長が受信端局に
おいて補償する残留分散を零に近くなっているため、他
の波長に於いても零を中心に分布し、受信側での分散補
償量を削減することができ,伝送特性の劣化なしに, 受
信端局における規模の増大を防ぐことができる。
バの分散補償量を可変できるようにし, 製造誤差による
残留分散量のバラツキを減少させるため、受信側での分
散補償量を削減することができる。
おいては信号光波長における分布の中心波長に対 し,
単波長通信に対しては通信波長に対して分散補償ファイ
バの挿入ごとのブロックでは零とせずに, 最終的な残留
分散が実質的に零になるように構成する。
信号光が送信機で合波され, 伝送路を通って, 受信機で
分波される。伝送路には、DSF 数区間おきに分散補償の
ための分散補償ファイバDCFを導入している。信号光
波長における分布の中心波長に対し、その分散補償のた
めに用いられる分散補償ファイバの分散補償量は、ブロ
ックごとには零にはせず、受信機での最終的な残留分散
量を零に近づくように構成する。
伝送路中に挿入される分散補償ファイバの補償量は、そ
こまでのDSF 伝送中に累積した累積分散量以上となり、
分散補償ファイバの区間数を(m) 、補償必要なDSF のブ
ロック数(DSF 数区間分に相当)を(m+1) とした場合に
は、約(m+1)/m ×100%補償分が必要となる。信号光波長
における分布の中心波長に対し、DSF における波長分散
-1.8ps/nm/km, 分散補償ファイバにおける波長分散+18
ps/nm/kmの場合を例として述べる。
の伝送距離を700km 、分散補償ファイバの1区間の伝送
距離を76kmとする。この時の波長分散マップを図7に示
す。分散補償ファイバ挿入するブロックごとでは、残留
波長分散は零にせず、最終的に受信端局部で零となるよ
うにする。
補償ファイバの区間数を(m) 、補償必要な分散シフトフ
ァイバのブロック数を(m+1) とした場合に、分散補償フ
ァイバの補償量として約(m+1)/m ×100%補償分とする。
図8に1ブロックの分散補償区間構成と分散補償量の詳
細を示す。送信機から光増幅中継器1〜10迄の各伝送
路DSFはそれぞれ70km光増幅中継器10と光増幅
中継器11の間には分散補償ファイバテDCF76km
挿入することで分散値が零を越えプラスの分散値を取る
ようにする。
スの分散値を有し、分散補償ファイバはプラスの分散値
を取る構成に成っているが、伝送路DSFにプラスの分
散値を有し、分散補償ファイバにマイナスの分散値を取
る図9の構成にて図7のように、10,000km伝送
した場合に、ブロックごとには零にはせず、受信機が設
置される位置で最終的な残留分散量を実質的に零になる
よう構成する。
波長における分布の中心波長に対して分散補償ファイバ
の挿入ごとのブロックでは零とせずに, 最終的な残留分
散が実質的に零になるように構成するれいを説明した
が、波長多重通信を行う場合は通信を行う特定波長に着
目して分散補償を行う場合、特定の波長の伝送路の分散
補償区間で特定の波長に対して分散値が零にならないよ
うに分散補償をしても良い。
信号を伝送するチャネルの波長,低い誤り率を要求され
るチャネルの波長などが考えられる。当然これらのチャ
ネルの波長を全体の波長の中心なよ波長に配置すること
は伝送品質を向上させる効果が高まることはいうまでも
無い。実施例2として、波長多重通信の特定波長及び単
一波長通信において、第1の実施例を実現するため、伝
送路内の分散補償を行う区間に挿入する分散補償ファイ
バDCFの分散補償量を可変できるようにし、分散補償
区間の伝送路での分散量を調整し、製造誤差による残留
分散量のバラツキを減少させる方法を説明する。
% 製造した段階で、DSF の波長分散の製造誤差の分布を
調査する。その結果、例えばDSF の製造誤差が負の累積
量に偏る場合には, 伝送路中に挿入する分散補償ファイ
バDCFの分散補償量を増加させ、正の累積量に偏る場
合には、伝送路中に挿入する分散補償ファイバDCFの
分散量を減少させることによって、その製造誤差を補償
する。
分散補償ファイバDCFの分散補償量を分散量の誤差に
対応して変える方法としては次のようにして行う。 ファイバ長の変更 ファイバの波長分散値の多種類化 ケーブルの多種類化 ケーブル内のファイバ芯数を増加させて、ケーブル接
続時に選択 まず、ファイバ長の変更とは、ある区間において、中継
器間の設置位置は変えずに、ファイバ長またはケーブル
長を変えることで波長分散補償量を可変する方法であ
る。
ロックのDCFのな長を物理的に長く構成する。図13
ではDCFをケーブル内の張力線に巻き付ける時の曲率
を変えることで、ケーブル長よりDCF長が長くなるよ
うに、且つ曲率を変えることによりDCFの長さを調整可
能にする。
増幅中継器間隔については他の伝送路間隔と同じ距離に
し、ケーブルの敷設時に蛇行させるさせる曲率をDSF の
場合と異なる曲率を選ぶことにより、実質的な距離を伸
縮し、分散補償量を変える。次に、ファイバの波長分散
値の多種類化とはある区間において波長分散値の異なる
分散補償ファイバを多種類用意しておき、波長分散補償
量を可変する方法である。
CFの長さの比を変えることにより容易に製造可能であ
る。さらに、図10,図11に示すようにケーブルの多
種類化とはある区間において分散補償ファイバの割合の
異なるケーブルを用意して、ケーブルを分散補償値に対
応させて選択することにより分散補償量を可変する方法
である。
芯化し、1本のケーブル内に分散補償量の異なる多種類
のファイバを用意しておきケーブル接続時に最適な分散
補償量のファイバを選択する。図12の構成はケーブル
はファイバに比べ非常に高価であるため、1本のケーブ
ルに1本のファイバを用意し、分散値の異なるケーブル
を複数容易する場合に比べ経済的に有利である。
に分散誤差を踏まえて、分散補償量に対応して、組み合
わせて用いることにより、伝送特性を劣化させずに, 受
信端局における装置構成および実装をコンパクトにする
のにより効果的である。上記に述べたように、分散量の
異なる分散補償ファイバDCFを多種類用意すること
で, 波長分散補償量を調整でき, ファイバの製造誤差に
よる残留波長分散のバラツキ量を補償できる例を示す。
散補償ファイバにおける波長分散を+18 ps/nm/kmであ
り, 伝送距離10,000km, 中継間隔70km, 10中継おきに分
散補償ファイバを挿入している場合について示す。ま
た, DSF の波長分散の製造誤差± 0.2ps/nm/km, 分散補
償ファイバの波長分散の製造誤差± 0.5ps/nm/kmとす
る。
75ps/nm のバラツキが生じるので,分散補償ファイバ長
として約±120km のバラツキが生じる。このバラツキを
抑える方法として分散補償ファイバの割合の異なるケー
ブルを用意する方法が挙げられる。まず, 製造工程, 経
済的な面の有利さも考え, 分散補償ファイバの割合が0
%,50%,10 0%の3種類のファイバを考える。
バの割合が50% の区間を配置することにより, システム
全体の残留波長分散量が負に偏れば, 分散補償ファイバ
の割合を50% から100%へ変更し, 正に偏れば, 分散補償
ファイバの割合を50% から0%にすることができ る。残
留波長分散は, 中継器区間の半区間分の波長分散値ステ
ップで調整可能となる。
約700ps/nmステップで調整可能である。また, ファイバ
長として約±120km のバラツキがあるので, それを補償
するには, この場合, 約3区間(3 ×35km)必要であ
る。分散補償ファイバの割合が50% の区間を3区間用い
た場合について以下に示す。
を図15に示す。製造誤差を含まない場合に最適な波長
分散設計がなされているとする。DSF の波長分散の製造
誤差+0.2ps/nm/km, 分散補償ファイバの波長分散の製造
誤差+ 0.5ps/nm/km を含んだ場合の波長分散マップを図
16に示す。これに対し, 正に偏ったので, 分散補償フ
ァイバの割合を50% から0%に変更してシステム全体の波
長分散を調整したときの波長分散マップを図17に示
す。
km, 分散補償ファイバの波長分散の製造誤差-0.5ps/nm/
kmを含んだ場合の波長分散マップを図18に示す。これ
に対し, 負に偏ったので, 分散補償ファイバの割合を50
% から100%に変更してシステム全体の波長分散を調整し
たときの波長分散マップを図19に示す。このように,
製造誤差によるバラツキを抑えることができる。
ファイバ長として約±120km のバラツキがあるので, そ
れを補償するには, この場 合, 約4区間(4 ×25km)
必要である。分散補償ファイバの割合が50% の区間を4
区間用いた場合について以下に示す。
留波長分散量は, 約500ps/nmステップで調整可能であ
る。製造誤差を含まない場合の波長分散マップを図20
に示す。製造誤差を含まない場合に最適な波長分散設計
がなされているとする。DSF の波長分散の製造誤差+0.2
ps/nm/km, 分散補償ファイバの波長分散の製造誤差
+0.5ps/nm/kmを含んだ場合の波長分散マップを図21に
示す。
ァイバの割合を50% から0%に変更してシステム全体の波
長分散を調整したときの波長分散マップを図22に示
す。また,DSFの波長分散の製造誤差-0.2ps/nm/km, 分散
補償ファイバの波長分散の製造誤差-0.5ps/nm/kmを含ん
だ場合の波長分散マップを図23に示す。これに対し,
負に偏ったので, 分散補償ファイバの割合を50% から10
0%に変更してシステム全体の波長分散を調整したときの
波長分散マップを図24に示す。
えることができる。さらに, 残留波長分散を調整するス
テップを細かくしたい場合には, 分散補償ファイバの割
合の種類をさらに増加させることにより実現可能であ
る。図25にシステム全体の波長分散の製造誤差を補正
する区間を設ける場合を示す。
及びケーブルより用意した多種類分散値を有するように
したファイバから適切なものを選択して、最終的な波長
分散の等化作業を行う。図25の調整方法のとしては送
信側及び受信側端局側からそれぞれ敷設していく過程
で, 敷設されたファイバの特性を調べ、送信機側より敷
設したケーブルと受信機側より敷設したケーブルとを接
続する区間を波長分散調整区間として、実施例2に開示
した手段のいずれかまたは組み合わせを用いて、伝送を
行う特定波長に対するシステム全体の波長分散誤差調整
し、且つ、受信機の位置で実質的に波長分散が零になる
ように分散量を調整することで伝送特性が悪化しないよ
うに分散量を調整する。
波長多重で送信した場合に、受信機側で全てのチャネル
に対して分散補償を行う必要がなるなる。また、波長多
重時の中心波長を用いて調整を行うために、他の波長の
分散のばらつきも零分散に近い値になり、全体的に受信
側で必要になる分散補償器の量を削減出来る。 このた
め受信機側で分散補償器による損失を補償するための光
増幅器を不要にすることが出来る。
散補償の誤差を受信機側で追加補償する必要が有った
が、誤差分についても伝送路内に設けた分散補償器で補
償するため受信器側での分散補償量を削減できる。前に
も述べたように分散補償器による損失を補償するための
光増幅器は不要になる。
累積波長分散量の違いを示す図
分散マップ。
関係を示す図
図
プ。
マップの関係を示す図
マップの関係を示す図
長分散マップ
2ps/nmの製造誤差を含んだ波長分散マップ
nm,DSF+0.2ps/nmの製造誤差を含んだ波
長分散マップ
2ps/nmの製造誤差を含んだ波長分散マップ
nm,DSF−0.2ps/nmの製造誤差を含んだ波
長分散マップ
長マップ
2ps/nmの製造誤差を含んだ波長分散マップ
nm,DSF−0.2ps/nmの製造誤差を含んだ波
長分散マップ
2ps/nmの製造誤差を含んだ波長分散マップ
nm,DSF+0.2ps/nmの製造誤差を含んだ波
長分散マップ
Claims (9)
- 【請求項1】送信機と受信機間の分散が生じる伝送路を
単一または複数の波長の光を用いて通信を行う光通信シ
ステムに於いて、 該伝送路を複数のブロックに分割して該ブロック内で生
じる特定波長の分散を該ブ ロック内で生じる該特定波
長の分散量より過剰に分散補償を行う分散補償器を設
け、 該特定波長において該受信機端で分散が実質的に零にな
るようにすることを特徴とする分散補償システム。 - 【請求項2】該送信機と該受信機間はほぼ一等間隔に光
増幅中継器を有しており、 該光増幅中継器間隔を変えずに該分散補償器を挿入する
ことを特徴とする請求項1記載の分散補償システム。 - 【請求項3】請求項2に於いて、該光増幅中継器間の設
置位置は変えずに分散補償器の補償量を変えることを特
徴とする分散補償システム。 - 【請求項4】請求項1に於いて、 該分散補償器は該光増幅中継器間の分散を生じるファイ
バと分散する分散補償ファイバからなり、 該分散を生じるファイバと該分散補償ファイバの割合の
異なる多種類のケーブルを用意して、分散補償量を可変
することを特徴とする分散補償方法。 - 【請求項5】請求項1に於いて、 該分散補償器は該光増幅中継器間の分散を生じるファイ
バと分散する分散補償ファイバからなり、 該分散を生じるファイバと該分散補償ファイバの割合の
異にして接続したファイバを複数設け、1本のケーブル
内に分散補償量の異なる多種類のファイバを収容し、ケ
ーブル接続時に最適な分散補償量のファイバを選択する
ことを特徴とする分散補償方法。 - 【請求項6】請求項1において、 該分散補償器の数を(m) 、該ブロック数を(m+1) とした
場合に、分散補償器の補償量として約(m+1)/m ×100%補
償とすることを特徴とする分散補償システム。 - 【請求項7】請求項1記載のシステムを構成する場合
に、 該送信機側と該受信機側からケーブルの敷設を行い、該
送信側のケーブルと受信側のケーブルを接続する際に、
異なる分散値を有する複数のファイバを収容した多芯化
ケーブルで接続を行い、システム全体のファイバの波長
分散の製造誤差を補償することを特徴とする分散補償方
法。 - 【請求項8】請求項1において,該分散補償器として正
の分散を持つファイバを用いる場合は該伝送路として負
の分散を持つファイバを用い、 該分散補償器として負の分散を持つファイバを用いる場
合は該伝送路として正の分散を持つファイバを用いるこ
とを特徴とする分散補償方法。 - 【請求項9】請求項1に於いて、 複数の波長を用いるシステムでは特定波長は複数の波長
の中の中心の波長であることを特徴とする分散補償シス
テム。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12626898A JP3582356B2 (ja) | 1998-05-08 | 1998-05-08 | 分散補償システム及び分散補償方法 |
US09/300,595 US6433923B2 (en) | 1998-05-08 | 1999-04-28 | Optical transmission path having sections which overcompensate for dispersion occurring in the sections |
US10/115,980 US6574038B2 (en) | 1998-05-08 | 2002-04-05 | Optical transmission path having sections which overcompensate for dispersion occurring in the sections |
Applications Claiming Priority (1)
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