WO2021161415A1

WO2021161415A1 - 光通信システム及び分散補償方法

Info

Publication number: WO2021161415A1
Application number: PCT/JP2020/005334
Authority: WO
Inventors: 一貴原; 康隆木村; 敦子河北
Original assignee: 日本電信電話株式会社
Priority date: 2020-02-12
Filing date: 2020-02-12
Publication date: 2021-08-19
Also published as: US20230074152A1; JPWO2021161415A1; US11881893B2

Abstract

本発明に係る光通信システムは、伝送される光信号のスペクトルを抽出し、そのスペクトル成分が受ける伝送距離分の分散量と逆の分散値を持つファイバを介すことで、波長分散による波形歪をキャンセルし、かつ当該逆の分散値を持つファイバによる伝送路損失を分岐比率の異なる光スプリッタを用いて補償する構成を特徴とする。本発明は上記特徴により、アクセスネットワークにおいて、簡易な方法で波長分散による波形歪を補償すると共に最遠ユーザの到達伝送距離の拡大、あるいは接続可能なユーザ数の増加を達成することができる。

Description

光通信システム及び分散補償方法

　本開示は、伝送される光信号の波長分散による波形歪を補償する光通信システム、および分散補償方法に関する。

　インターネットの爆発的な普及に伴い、高速通信サービスを提供するＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｈｏｍｅ）の加入者数が増加している。現行ＦＴＴＨサービスでは、通信速度１Ｇｂｉｔ／ｓの１Ｇ－ＥＰＯＮ（ｇｉｇａｂｉｔ－ｅｔｈｅｒｎｅｔ　ｐａｓｓｉｖｅ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｎｅｔｗｏｒｋ）が利用されているが、今後、更なるインターネット普及による加入者数増大や、第５世代移動通信システムのバックホール回線、ＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　ｏｆ　Ｔｈｉｎｇｓ）への適用、４Ｋ／８Ｋ高精細映像の配信サービスなどへの対応に向け、更なる広帯域化が求められている。現在、これら要求に対して、既に標準化が完了した１０Ｇ－ＥＰＯＮや、４０Ｇｂｉｔ／ｓ級ＰＯＮ（ＩＴＵ－Ｔ　Ｒｅｃ　Ｇ．９８９シリーズ）、更には５０Ｇｂｉｔ／ｓ級の次世代ＰＯＮシステム（ＩＥＥＥ８０２．３　ｃａ）に関する検討がＩＥＥＥやＩＴＵ等の標準化団体で活発に議論されている。

　一般的にＦＴＴＨサービスでは、面的に展開されている加入者を効率よく、かつ経済的に収容するために、多重化技術として時分割多重技術（ＴＤＭ：　Ｔｉｍｅ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）、および網トポロジーとしてダブルスター型をベースとするＴＤＭ－ＰＯＮシステムが導入されており、近年ではユーザあたりの装置コスト低減や、局統合による電力削減を背景にアクセスネットワークの長距離化技術が望まれている。

　光通信システムの長距離化を阻害する要因として、
（Ａ）光強度の減衰、
（Ｂ）波長分散による波形歪
の２つが挙げられる。

　上記要因（Ａ）に対して最も簡易的なアプローチは、半導体光増幅器（ＳＯＡ：　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）や、希土類添加光ファイバ増幅器を利用することで減衰した光を回復させる手法である。例えば非特許文献１では、ＳＯＡを利用した８０ｋｍ、１２８分岐の多分岐化／長距離化を実現している。しかしながら、ＳＯＡや希土類添加光ファイバ増幅器はいずれも誘導放出を原理とした光信号の直接増幅であるため電流源が必要となり、電源確保やアクティブ素子の利用によるシステム全体のＭＴＢＦ（Ｍｅａｎ　Ｔｉｍｅ　Ｂｅｔｗｅｅｎ　Ｆａｉｌｕｒｅｓ）の低下を招く恐れがある。

　一方で、上記要因（Ｂ）についても分散補償技術により解決できる。分散補償技術は、伝送された信号を光領域で補償する光領域分散補償と、伝送された信号をＰＤ（Ｐｈｏｔｏ－Ｄｉｏｄｅ）で受信し、ベースバンド信号を電気信号処理によって補償する電気領域分散補償の２種類に大別できる。

　光領域分散補償技術は、ＤＣＦ（Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ　Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ　Ｆｉｂｅｒ）を利用する方法、ＦＢＧ（Ｆｉｂｅｒ　Ｂｒａｆｆ　Ｇｒａｔｉｎｇ）を利用する方法、ＶＩＰＡ（Ｖｉｒｔｕａｌｌｙ　Ｉｍａｇｅｄ　Ｐｈａｓｅｄ　Ａｒｒａｙ）を利用する方法が主に挙げられる（例えば、特許文献１～３を参照。）。

　電気領域分散補償技術は、ＰＤで光電変換した電流をＴＩＡ（Ｔｒａｎｓ－Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ　Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）を介して電圧信号に変換し、信号をタップするごとに遅延を加え、それぞれにタップ係数の重みづけ処理を施し、総和を出力するＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ　Ｉｍｐｕｌｓｅ　Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタを用いる。例えば、特許文献４では、ＦＩＲフィルタを用いたフィードフォワードイコライザと、判定回路で閾値判定した信号をフィルタリングした後、その結果をフィードバックさせる判定帰還イコライザで構成することを開示する。

　また、使用する送信器のＬＤ（Ｌａｓｅｒ－Ｄｉｏｄｅ）の種類や、利用波長帯によっても分散による波形歪の影響が異なる。ＬＤの種類については、ＤＦＢ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　Ｆｅｅｄ　Ｂａｃｋ）－ＬＤは回折格子により単一モードで発振するため、分散の影響を受けにくく、ＦＰ（Ｆａｂｒｙ－Ｐｅｒｏｔ）－ＬＤは複数波長で発振するため分散の影響、即ち波形歪が顕著に現れる。利用波長帯については、光通信システムで主に利用されているＳＭＦ（Ｓｉｎｇｌｅ　Ｍｏｄｅ　Ｆｉｂｅｒ）の零分散波長（約１．３１μｍ）よりも長波長側は異常分散領域と呼ばれ、この領域における光伝送は、波長分散による波形歪が生じる。

特許第３８１９２６４号特許第５３５９４１２号特許第４８１００８３号特許第６５８６８４０号Ｇ．Ｅ．Ｒ．ｄｅ　Ｐａｉｖａ，　Ｍ．　Ｍ．　Ｆｒｅｉｒｅ，　Ｕ．　Ｒ．　Ｄｕａｒｔｅ，　Ａ．　Ｂ．　Ｓａｓｓｉ，　Ａ．　Ｃ．　Ｂｉｚｅｔｔｉ，　Ｊ．　Ｆ．　Ｐｏｚｚｕｔｏ，　Ｊ．　Ｂ．　Ｒｏｓｏｌｅｍ，"８０　ｋｍ　Ｅｘｔｅｎｄｅｄ　Ｇｉｇａｂｉｔ　Ｐａｓｓｉｖｅ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋ，"　Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ　＆　Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　（ＩＭＯＣ）　ｏｎ　Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｙｅａｒ：　２０１１，　Ｐａｇｅ（ｓ）：　３５－３９

　アクセスネットワークでは、前述したように如何にして経済的にＦＴＴＨを実現するかに重きが置かれており、ＬＤに安価なＦＰ－ＬＤが搭載されている可能性がある。更に、ＧＥ－ＰＯＮシステム（Ｇｉｇａｂｉｔ　Ｅｔｈｅｒｎｅｔ－Ｐａｓｓｉｖｅ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）の上り信号のように波長範囲が１２６０ｎｍ～１３６０ｎｍ（一部、異常分散領域での伝送による波長分散の影響から波形歪が生じる）の１００ｎｍに渡って波長レンジが規定されている場合、従来の技術では分散を補償することが困難である。

　たとえ補償できたとしても、光領域分散補償技術では光信号のロスが発生し、局統合等によるＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｌｉｎｅ　Ｔｅｒｍｉｎａｌ）～ＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｕｎｉｔ）間の伝送距離が長くなる場合、これまで提供していたサービスの断が発生する可能性がある。また、電気領域分散補償技術ではバースト信号に対応した電気分散補償回路が必要となり、技術的難易度の高さや伝送レートの増加に対処できない可能性がある。

　このように光通信システムには、上記要因（Ａ）を解消しようとしたときにＭＴＢＦの低下を回避することが困難であること、及び安価なＦＰ－ＬＤが使用されたときに要因（Ｂ）を解消することが困難であること、という新たな課題が生じる。
　そこで、本発明は、上記課題を解決するために、ＭＴＢＦの低下を回避しつつ要因（Ａ）を解消でき、安価なＦＰ－ＬＤが使用されていても要因（Ｂ）を解消できる光通信システム及び分散補償方法を提供することを目的とする。

　上記目的を達成するために、本発明に係る光通信システム及び分散補償方法は、分散補償しようとする伝送光ファイバのＯＬＴ側もしくはＯＮＵ側に、パッシブな部品で構成された分散補償モジュールを接続することとした。

　具体的には、本発明に係る光通信システムは、分散補償モジュールを備える光通信システムであって、
　前記分散補償モジュールは、分散補償光ファイバ及び不等分岐光スプリッタを備え、
　前記分散補償光ファイバは、
　ＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｌｉｎｅ　Ｔｅｒｍｉｎａｌ：光加入者線終端装置）とＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｕｎｉｔ：光加入者線ネットワーク装置）との間に配置された伝送光ファイバの零分散より長波長側にあたる異常分散領域にて負の分散値を持ち、
　前記不等分岐光スプリッタは、
　前記分散補償光ファイバが接続される１つの合流ポート、
　１又は複数の前記ＯＮＵを含む光ネットワークが接続されるＮ個（Ｎは２以上の整数）の分岐ポート、及び
　前記合流ポート側の２つの第１ポートから前記分岐ポート側の２つの第２ポートへ所定の分岐比率で光を分岐するＮ－１個の分岐部、を備え、
　前記分岐部は、前記第２ポートの一方が前記分岐ポートのいずれかに接続し、前記第２ポートの他方が次段の前記分岐部の前記第１ポートの一方に接続するように連結しており、
　前記分岐部のうち初段の前記分岐部は、前記第１ポートの一方が前記合流ポートに接続し、終段の前記分岐部は、それぞれの前記第２ポートが前記分岐ポートに接続している
ことを特徴とする。

　また、本発明に係る分散補償方法は、ＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｌｉｎｅ　Ｔｅｒｍｉｎａｌ：光加入者線終端装置）とＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｕｎｉｔ：光加入者線ネットワーク装置）との間に配置された伝送光ファイバの波長分散を補償する分散補償方法であって、
　前記伝送光ファイバの前記ＯＬＴ側もしくは前記ＯＮＵ側に、分散補償モジュールを接続することを特徴とし、
　前記分散補償モジュールは、分散補償光ファイバ及び不等分岐光スプリッタを備え、
　前記分散補償光ファイバは、
　前記伝送光ファイバの零分散より長波長側にあたる異常分散領域にて負の分散値を持ち、
　前記不等分岐光スプリッタは、
　前記分散補償光ファイバが接続される１つの合流ポート、
　１又は複数の前記ＯＮＵを含む光ネットワークが接続されるＮ個（Ｎは２以上の整数）の分岐ポート、及び
　前記合流ポート側の２つの第１ポートから前記分岐ポート側の２つの第２ポートへ所定の分岐比率で光を分岐するＮ－１個の分岐部、を備え、
　前記分岐部は、前記第２ポートの一方が前記分岐ポートのいずれかに接続し、前記第２ポートの他方が次段の前記分岐部の前記第１ポートの一方に接続するように連結しており、
　前記分岐部のうち初段の前記分岐部は、前記第１ポートの一方が前記合流ポートに接続し、終段の前記分岐部は、それぞれの前記第２ポートが前記分岐ポートに接続している
ことを特徴とする。

　本光通信システムは、伝送される光信号のスペクトル成分が受ける伝送距離分の分散量と逆の分散値を持つ分散補償光ファイバを介すことで、波長分散による波形歪をキャンセルする。つまり、本光通信システムは、ＦＰ－ＬＤが使用されていても要因（Ｂ）を解消できる。さらに、本光通信システムは、前記分散補償光分の伝送路損失を分岐構成や分岐比率の異なる不等分岐光スプリッタで補填する。つまり、本光通信システムは、アクティブ素子を使用しないのでＭＴＢＦの低下を回避しつつ要因（Ａ）を解消できる。

　従って、本発明は、ＭＴＢＦの低下を回避しつつ要因（Ａ）を解消でき、安価なＦＰ－ＬＤが使用されていても要因（Ｂ）を解消できる光通信システム及び分散補償方法を提供することができる。

　本光通信システムは、前記ＯＬＴが前記不等分岐光スプリッタの前記合流ポートに接続し、前記伝送光ファイバの一端が前記不等分岐光スプリッタの前記分岐ポートのうち初段の前記分岐部の前記第２ポートの一方が接続する前記分岐ポートに接続し、前記伝送光ファイバの他端が前記光ネットワークに接続する形態とすることができる。

　この場合、初段の前記分岐部の他方の前記第１ポートに接続され、前記ＯＮＵからの上り信号のスペクトルを観察するスペクトルモニタをさらに備えることが好ましい。

　本光通信システムは、前記ＯＬＴが前記伝送光ファイバを介して前記不等分岐光スプリッタの前記合流ポートに接続し、前記光ネットワークが前記不等分岐光スプリッタの前記分岐ポートのうち初段の前記分岐部の前記第２ポートの一方が接続する前記分岐ポートに接続する形態であってもよい。

　本発明は、ＭＴＢＦの低下を回避しつつ要因（Ａ）を解消でき、安価なＦＰ－ＬＤが使用されていても要因（Ｂ）を解消できる光通信システム及び分散補償方法を提供することができる。

本発明に係る光通信システムを説明する図である。本発明に係る光通信システムの不等分岐光スプリッタを説明する図である。スペクトルモニタでの観測波形を説明する図である。ＳＭＦとＤＳＦの分散曲線を説明する図である。本発明に係る光通信システムを説明する図である。スペクトルモニタでの観測波形を説明する図である。本発明に係る光通信システムを説明する図である。本発明に係る光通信システムの不等分岐光スプリッタを説明する図である。関連する光通信システムを説明する図である。

　添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

（実施形態１）
　図１は、本実施形態の光通信システム３０１を説明する図である。光通信システム３０１は、分散補償モジュール１０５を備える。分散補償モジュール１０５は、分散補償光ファイバ１０６及び不等分岐光スプリッタ１０７を備える。
　分散補償光ファイバ１０６は、ＯＬＴ１０１とＯＮＵ１１１との間に配置された伝送光ファイバ１０９の零分散より長波長側にあたる異常分散領域にて負の分散値を持つ。

　不等分岐光スプリッタの構造を図８に示す。
　不等分岐光スプリッタ２０７は、
　分散補償光ファイバ１０６が接続される１つの合流ポートＰ_Ｍ１、
　１又は複数のＯＮＵ１１１を含む光ネットワーク１５０が接続されるＮ個（Ｎは２以上の整数）の分岐ポートＰ_Ｄｎ（ｎは１以上Ｎ以下の整数）、及び
　合流ポートＰ_Ｍ１側の２つの第１ポートＴ１から分岐ポートＰ_Ｄｎ側の２つの第２ポートＴ２へ所定の分岐比率で光を分岐するＮ－１個の分岐部１３０、を備え、
　分岐部１３０は、第２ポートＴ２の一方が分岐ポートＰ_Ｄｎのいずれかに接続し、第２ポートＴ２の他方が次段の分岐部１３０の第１ポートＴ１の一方に接続するように連結しており、
　分岐部１３０のうち初段の分岐部１３０－１は、第１ポートＴ１の一方が合流ポートＰ_Ｍ１に接続し、終段の分岐部１３０－Ｎ－１は、それぞれの第２ポートＴ２が分岐ポート（Ｐ_ＤＮ－１、Ｐ_ＤＮ）に接続している
ことを特徴とする。

　また、それぞれ分岐部１３０は、外部からの指示が入力される通信端１１９を備え、通信端１１９に入力された信号で第１ポートＴ１からそれぞれの第２ポートＴ２への光の分岐比率を変更する可変機構１１６を備えていてもよい。それぞれの可変機構１１６は、２つの導波路間の距離（Ｌ_１～Ｌ_１－Ｎ）を変化させることで分岐部（１３０－１～１３０－Ｎ－１）の分岐比率（Ｘ_１～Ｘ_Ｎ－１）を可変する。不等分岐光スプリッタ２０７は、事後的に分岐比率を更新することができる。

　なお、本実施形態では、説明容易のため、図２のＮ＝４である不等分岐光スプリッタ１０７で説明する。

　光通信システム３０１では、
　ＯＬＴ１０１が不等分岐光スプリッタ１０７の合流ポートＰ_Ｍ１に接続し、
　伝送光ファイバ１０９の一端が不等分岐光スプリッタ１０７の分岐ポートＰ_Ｄｎのうち初段の分岐部１３０－１の第２ポートＴ２の一方が接続する分岐ポートＰ_Ｄ１に接続し、
　伝送光ファイバ１０９の他端が光ネットワーク１５０に接続することを特徴とする。

　また、光通信システム３０１は、初段の分岐部１３０－１の他方の第１ポートＴ１に接続され、ＯＮＵ１１１からの上り信号のスペクトルを観察するスペクトルモニタ１０８をさらに備える。

　光通信システム３０１は、ダブルスター型のＰＯＮシステムであり、従来のＰＯＮシステムとの相違点は、分散補償モジュール１０５、ＯＮＵからの上り信号のスペクトルをモニタするスペクトルモニタ１０８を備えた点である。分散補償モジュール１０５は、伝送光ファイバ１０９の零分散より長波長側にあたる異常分散領域にて負の分散値を持つ光ファイバ１０６、光ファイバ１０６の伝送路損失を軽減するための分岐比率を持つ分岐構成の不等分岐光スプリッタ１０７を備えている。伝送光ファイバ１０９は、シングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）である。

　光スプリッタは、複数の光ファイバコアを融着延伸することで、コア中の光閉じ込め効果が弱くなり、隣接ファイバへ光が結合するファイバ型光スプリッタと、石英ガラスやシリコン基板上にフォトリソグラフィ等の半導体プロセス技術を利用し、光回路を形成する導波路型光スプリッタに大別される。なお、本実施形態では発明の理解を助けるために図２に示すような非対称構造が一意に決定される光ファイバ型の４分岐不等分岐光スプリッタ１０７としている。

　不等分岐光スプリッタ１０７の各分岐部（１３０－１、１３０－２、１３０－３）の分岐比率は、それぞれＸ％、Ｙ％、Ｚ％としている。

　図１の１００は通信局舎、１０１は通信局舎１００に設置されるＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｌｉｎｅ　Ｔｅｒｍｉｎａｌ）、１０２は下り信号を送信する光送信器、１０３は上り信号を受信する光受信器、１０４は一心双方向通信を実現するための送受分離フィルタ、１０９は伝送光ファイバ、１１０はＮ分岐の等分岐光スプリッタ、１１１はユーザ宅内に設置されるＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｕｎｉｔ）、１１２は上り信号を送信する光送信器（ＬＤは、Ｆａｂｒｙ－Ｐｅｒｏｔ－ＬＤ）、１１３は下り信号を受信する光受信器、１１４は一心双方向通信を実現するための送受分離フィルタ、である。
　図１では、光ネットワーク１５０は、等分岐光スプリッタ１１０を介してＯＮＵ１１１と伝送光ファイバ１０９を接続する構成であるが、伝送光ファイバ１０９に直接ＯＮＵ１１１を接続する構成であってもよい。

　以下、分散補償方法について説明する。
　図３は、典型的なＦＰ－ＬＤの発振スペクトルを示しており、数十ｎｍに渡って複数波長で発振している様子が分かる。ＦＰ－ＬＤ１１２からの上り信号をＮ分岐の等分配光スプリッタ１１０、伝送光ファイバ１０９を介して、不等分岐光スプリッタ１０７の特定ポート（例えば、図２のポートＰ_Ｍ２）からの上り信号をスペクトルモニタ１０８で観測すると、図３のようなスペクトルが確認できる。スペクトルモニタは、例えば、スペクトルアナライザが挙げられる。

　更に、図４は、ＳＭＦである伝送光ファイバ１０９の分散量の波長依存性とＳＭＦの零分散より長波長側にあたる異常分散領域にて負の分散値を持つ光ファイバ１０６（図４では分散シフトファイバ：ＤＳＦ）の分散量の波長依存性を説明する図である。スペクトルモニタ１０８の分析の結果、図３のように中心波長が１３３０ｎｍであった場合、図４の分散曲線から、ＳＭＦ１ｋｍあたりの伝送によって受ける分散量が決定する（ここでは、２［ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ］）。接続されるＯＮＵとＯＬＴは、ＰＯＮのレンジング機能を利用することにより、ＲＴＴ（Ｒｏｕｎｄ　Ｔｒｉｐ　Ｔｉｍｅ）から伝送距離を算出することが可能であり、ＯＮＵ１１１からの上り信号がＯＬＴに到着した時に受ける分散量を計算することが可能である。例えば、ＯＬＴ～ＯＮＵ１１１間が１８ｋｍであった場合、ＯＮＵ１１１の上り信号がＯＬＴ到着時に受ける分散量は、２［ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ］×１８［ｋｍ］＝＋３６［ｐｓ／ｎｍ］と一意に決定することができる。

　次いで、ＳＭＦの零分散より長波長側にあたる異常分散領域にて負の分散値を持つ光ファイバ１０６（図４では分散シフトファイバ：ＤＳＦ）は、図４より１３３０ｎｍで－１８［ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ］の分散量を持つので、２ｋｍのＤＳＦを用意することで、－１８［ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ］×２［ｋｍ］＝－３６［ｐｓ／ｎｍ］となる。

　以上の説明では、スペクトルモニタで分析した中心波長に対しての分散補償方法であったが、図３に示すように中心波長に対して、出力光強度を中心波長の光強度のピークからＡ　ｄＢ小さい光強度を定義し、当該光強度以上である範囲をスペクトル幅で定義しても同様である。この場合は、長波長側のスペクトルに対して（図３では、１３３５ｎｍ）、伝送光ファイバ１０９で受ける分散量と逆の分散量を持つ光ファイバ１０６を上記で述べた方法で計算すればよい。このように、伝送される光信号のスペクトルを抽出し、そのスペクトル成分が受ける伝送距離分の分散量と逆の分散値を持つ光ファイバを介すことで、波長分散による波形歪を簡易な方法でキャンセルすることができる。

　しかしながら、このままではＳＭＦの零分散より長波長側にあたる異常分散領域にて負の分散値を持つ光ファイバ１０６（図４では分散シフトファイバ：ＤＳＦ）を介したことによる伝送路損失が発生する。この伝送路損失を補償するため、光通信システム３０１は不等分岐光スプリッタ１０７を利用する。

　一般的に、パッシブダブルスターのＰＯＮシステムで利用されている光スプリッタは分岐比率５０％の等分岐光スプリッタである。図９（Ａ）は、一般的な等分岐光スプリッタ（４分岐）１０７Ｒを備える光通信システム３００を説明する図である。図９（Ｂ）は、等分岐光スプリッタ１０７Ｒを説明する図である。等分岐光スプリッタ１０７Ｒは、分岐比率が５０％の分岐部１３０を図９（Ｂ）のように接続する。等分岐光スプリッタ１０７Ｒの分岐損失（合流ポートＰ_Ｍ１から分岐ポートＰ_Ｄ１までの分岐損失）は、約７．５ｄＢ程度である。

　一方、図２で示した不等分岐光スプリッタ１０７の分岐比率Ｘ＝６０％とした場合、合流ポポートＰ_Ｍ１から分岐ポートＰ_Ｄ１までの分岐損失は、約２．５ｄＢ程度である。このように、不等分岐スプリッタの特定ポート（不等分岐光スプリッタ１０７であれば合流ポポートＰ_Ｍ１と分岐ポートＰ_Ｄ１分岐ポート）を利用することにより、等分岐光スプリッタ１０７Ｒより約５ｄＢ程度の分岐損失を改善することができる。

　当該波長帯における分散補償光ファイバ（ＤＳＦ）１０６の伝送路損失が０．５ｄＢ／ｋｍ程度なので２ｋｍのＤＳＦ伝送によって受ける伝送路損失は０．５［ｄＢ／ｋｍ］×２［ｋｍ］＝１ｄＢ程度である。このため、光スプリッタを等分岐光スプリッタ１０７Ｒから不等分岐光スプリッタ１０７へ置換して生じた分岐損失の改善分で当該伝送損失をキャンセルできる。さらに、残りの分岐損失改善分（５ｄＢ－１ｄＢ＝４ｄＢ）で伝送光ファイバ１０９の長延化を図ることができる

　このように、光伝送システム３０１は、伝送される光信号のスペクトルを抽出し、そのスペクトル成分が受ける伝送距離分の分散量と逆の分散値を持つ光ファイバを介すことで波長分散による波形歪をキャンセルし、パッシブな部品である分岐構成や分岐比率の異なる光スプリッタを配置することで当該光ファイバ分の伝送路損失をキャンセルすることができる。

（実施形態２）
　図５は、本実施形態の光通信システム３０２を説明する図である。光通信システム３０２と図１の光通信システム３０１との相違点は、光ネットワーク１５０がＮ分岐の等分岐光スプリッタ１１０配下に複数のＯＮＵ（１１１、２００、２０１）を接続している点である。ＰＯＮシステムにおいて、ＯＮＵの発振波長（周波数）は非同期で動作しており、各ＯＮＵは規定された波長レンジ内（例えば、ＧＥ－ＰＯＮシステムの標準にあたるＩＥＥＥ８０２．３　ｓｔｄでは、１２６０ｎｍ～１３６０ｎｍ）で発振している。ＰＯＮの上り信号は、ＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ－Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ－Ａｃｃｅｓｓ）と呼ばれる多重化方式が採用されており、各ＯＮＵからの信号がスプリッタでの合波時に衝突しないようＯＬＴ側で送信時刻を制御している。

　各ＯＮＵからの上り信号を不等分岐光スプリッタ１０７を介してスペクトルモニタ１０８で観測すると、図６のような複数のスペクトルの重ね合わせで表示される。このような場合は、その重ね合わせのスペクトルの包絡線を１つのスペクトルと見なして中心波長を算出する。そして、当該中心波長の光強度のピークからＢ　ｄＢ小さい光強度を定義し、当該光強度以上である範囲をスペクトル幅と定義する。このスペクトル幅を用いて実施形態１で説明した方法で分散補償光ファイバ１０６の分散量を計算する。この場合は、長波長側のスペクトルに対して（図６では、１３４２ｎｍ）、伝送光ファイバ１０９で受ける分散量と逆の分散量を持つ光ファイバ１０６を実施形態１での説明のように計算すればよい。

　分散補償光ファイバ１０６（図５では分散シフトファイバ：ＤＳＦ）を介したことによる伝送路損失の補償については、実施形態１の説明と同様である。

　このように、光伝送システム３０２は、伝送される光信号のスペクトルを抽出し、そのスペクトル成分が受ける伝送距離分の分散量と逆の分散値を持つ光ファイバを介すことで波長分散による波形歪をキャンセルし、パッシブな部品である分岐構成や分岐比率の異なる光スプリッタを配置することで当該光ファイバ分の伝送路損失をキャンセルすることができる。

（実施形態３）
　図７は、本実施形態の光通信システム３０３を説明する図である。光通信システム３０３では、
　ＯＬＴ１０１が伝送光ファイバ１０９を介して不等分岐光スプリッタ１０７の合流ポートに接続し、
　光ネットワーク１５０が不等分岐光スプリッタ１０７の分岐ポートＰ_Ｄｎのうち初段の分岐部１３０－１の第２ポートＴ２の一方が接続する分岐ポートＰ_Ｄ１に接続する
ことを特徴とする。
　図７では、光ネットワーク１５０は、等分岐光スプリッタ１１０を介してＯＮＵ１１１と不等分岐光スプリッタ１０７の分岐ポートＰ_Ｄ１を接続する構成であるが、不等分岐光スプリッタ１０７の分岐ポートＰ_Ｄ１に直接ＯＮＵ１１１を接続する構成であってもよい。

　光通信システム３０３と実施形態１の光通信システム３０１及び実施形態２の光通信システム３０２との相違点は、スペクトルモニタ１０８を排除し、分散補償モジュール１０５が通信局舎３００内に設置された点である。このような状況は、収容率向上のため通信局舎３００内のＯＬＴを親側通信局舎１００へビル統合した場合に起こりうる。

　前述したようにＳＭＦの零分散波長（約１．３１μｍ）よりも長波長側は異常分散領域と呼ばれ、この領域における光伝送は波長分散による波形歪が生じる。一方で、零分散波長より短波長側は正常分散領域と呼ばれ、この領域における光伝送は、パルスの立上りの群速度が遅く進み、パルスの立下りが早く進むことでパルス圧縮となり、結果伝送品質が向上することが知られている。

　従って、光通信システム３０３の利点は、上記パルス圧縮を使って上りの伝送品質を向上させたことである。つまり、光通信システム３０３は、そのスペクトル成分が受ける伝送距離分の分散量と同等の逆の分散値を持つ分散補償光ファイバを介して波長分散による波形歪をキャンセルするのではない。光通信システム３０３は、ＯＮＵ１１１からの上りの光信号を先に光ファイバ１０６で負の分散値にした後に伝送光ファイバ１０９で伝送し、パルス圧縮を利用して伝送品質を向上させる。

　分散補償光ファイバ１０６のファイバ長（ｌ　ｋｍ）については、仕様で決められた最も長波長側の分散値と伝送光ファイバ１０９の長さから計算することができる。具体的には、仕様で決められた最も長波長をＧＥ－ＰＯＮシステムの標準にあたるＩＥＥＥ８０２．３　ｓｔｄで規定される１３６０ｎｍとした場合、その波長でＳＭＦの分散値は図４より５［ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ］、分散補償光ファイバ１０６（ＤＳＦ）の分散値は－１５［ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ］である。、伝送光ファイバ１０９の長さをＬｋｍとすれば、
５［ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ］×Ｌ［ｋｍ］＝－１５［ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ］×ｌ［ｋｍ］
を解けば一意に決定できる。
　例えば、Ｌ＝２０ｋｍであれば、ｌ＝６．７ｋｍである。

　不等分岐光スプリッタ１０７を用いて分散補償光ファイバ１０６を挿入したことによる伝送路損失の補償を行うことは、実施形態１及び２での説明と同様である。

　このように、光伝送システム３０３は、伝送路の波長レンジ内の最も長波長側のスペクトル成分が受ける伝送距離分の分散量と逆の分散値を持つ光ファイバを介すことで、波長分散による波形歪をキャンセルし、パルス圧縮効果で伝送品質を向上させ、パッシブな部品である分岐構成や分岐比率の異なる光スプリッタを配置することで当該光ファイバ分の伝送路損失をキャンセルすることができる。

（他の実施形態）
　以上の実施形態では、説明容易のため、４分岐構成の不等分岐光スプリッタ１０７で説明したが、本発明はこの構成に依らない。図８に示すような、Ｎ分岐（Ｎは、２以上の整数）の不等分岐光スプリッタ２０７でも同様の効果が得られる。Ｎ分岐の不等分岐光スプリッタ２０７は、ｎ番目（ｎは１からＮまでの整数）の分岐部１３０－ｎの一方の第２ポートＴ２をｎ＋１番目の分岐部１３０－ｎ+１の一方の第１ポートＴ１へ接続する数珠つなぎの構成とする。この構成とすることで不等分岐光スプリッタ２０７は、分岐部１３０と分岐ポートＰ_Ｄとの対応が一意に決定する構成となる。

（分散補償方法）
　本発明の方法は、伝送光ファイバの波長分散を補償するため、伝送光ファイバ１０９のＯＬＴ１０１側もしくはＯＮＵ１１１側に、分散補償モジュール１０５を接続する。

　本発明の方法は、
　ＯＬＴ１０１を不等分岐光スプリッタ１０７の合流ポートＰ_Ｍ１に接続し、
　伝送光ファイバ１０９の一端を不等分岐光スプリッタ１０７の分岐ポートＰ_Ｄのうち初段の分岐部１３０－１の第２ポートＴ２の一方が接続する分岐ポートＰ_Ｄ１に接続し、
　伝送光ファイバ１０９の他端を光ネットワーク１５０に接続する
ことを特徴とする。
　この場合、スペクトルモニタ１０８を初段の分岐部１３０－１の他方の第１ポートＴ１に接続し、ＯＮＵ１１１からの上り信号のスペクトルを観察してもよい。

　本発明の方法は、
　ＯＬＴ１０１を伝送光ファイバ１０９を介して不等分岐光スプリッタ１０７の合流ポートＰ_Ｍ１に接続し、
　光ネットワーク１５０を、不等分岐光スプリッタ１０９の分岐ポートのＰ_Ｄうち初段の分岐部１３０－１の第２ポートＴ２の一方が接続する分岐ポートＰ_Ｄ１に接続する
ことを特徴とする。

　本発明の方法は、アクセスネットワークにおいて、簡易な方法（パッシブな部品）で波長分散による波形歪を補償すると共に最遠ユーザの到達伝送距離の拡大、あるいは接続可能なユーザ数の増加を達成することができる。

１００：通信局舎、
１０１：ＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｌｉｎｅ　Ｔｅｒｍｉｎａｌ）
１０２：下り信号を送信する光送信器、
１０３：上り信号を受信する光受信器、
１０４：一心双方向通信を実現するための送受分離フィルタ、
１０５：分散補償モジュール
１０６：分散補償光ファイバ
１０７、２０７：不等分岐光スプリッタ
１０７Ｒ：等分岐光スプリッタ
１０８：スペクトルモニタ
１０９：伝送光ファイバ、
１１０：Ｎ分岐の等分岐光スプリッタ、
１１１、２００、２０１：ＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｕｎｉｔ）、
１１２：上り信号を送信する光送信器、
１１３：下り信号を受信する光受信器、
１１４：一心双方向通信を実現するための送受分離フィルタ
１１６：可変機構
１１９：通信端
１３０、１３０－１、・・・、１３０－ｎ、・・・、１３０－Ｎ－１：分岐部
３００～３０３：光通信システム

Claims

　分散補償モジュールを備える光通信システムであって、
　前記分散補償モジュールは、分散補償光ファイバ及び不等分岐光スプリッタを備え、
　前記分散補償光ファイバは、
　ＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｌｉｎｅ　Ｔｅｒｍｉｎａｌ：光加入者線終端装置）とＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｕｎｉｔ：光加入者線ネットワーク装置）との間に配置された伝送光ファイバの零分散より長波長側にあたる異常分散領域にて負の分散値を持ち、
　前記不等分岐光スプリッタは、
　前記分散補償光ファイバが接続される１つの合流ポート、
　１又は複数の前記ＯＮＵを含む光ネットワークが接続されるＮ個（Ｎは２以上の整数）の分岐ポート、及び
　前記合流ポート側の２つの第１ポートから前記分岐ポート側の２つの第２ポートへ所定の分岐比率で光を分岐するＮ－１個の分岐部、を備え、
　前記分岐部は、前記第２ポートの一方が前記分岐ポートのいずれかに接続し、前記第２ポートの他方が次段の前記分岐部の前記第１ポートの一方に接続するように連結しており、
　前記分岐部のうち初段の前記分岐部は、前記第１ポートの一方が前記合流ポートに接続し、終段の前記分岐部は、それぞれの前記第２ポートが前記分岐ポートに接続している
ことを特徴とする光通信システム。
　前記ＯＬＴが前記不等分岐光スプリッタの前記合流ポートに接続し、
　前記伝送光ファイバの一端が前記不等分岐光スプリッタの前記分岐ポートのうち初段の前記分岐部の前記第２ポートの一方が接続する前記分岐ポートに接続し、
　前記伝送光ファイバの他端が前記光ネットワークに接続する
ことを特徴とする請求項１に記載の光通信システム。
　初段の前記分岐部の他方の前記第１ポートに接続され、前記ＯＮＵからの上り信号のスペクトルを観察するスペクトルモニタをさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の光通信システム。
　前記ＯＬＴが前記伝送光ファイバを介して前記不等分岐光スプリッタの前記合流ポートに接続し、
　前記光ネットワークが前記不等分岐光スプリッタの前記分岐ポートのうち初段の前記分岐部の前記第２ポートの一方が接続する前記分岐ポートに接続する
ことを特徴とする請求項１に記載の光通信システム。
　ＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｌｉｎｅ　Ｔｅｒｍｉｎａｌ：光加入者線終端装置）とＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｕｎｉｔ：光加入者線ネットワーク装置）との間に配置された伝送光ファイバの波長分散を補償する分散補償方法であって、
　前記伝送光ファイバの前記ＯＬＴ側もしくは前記ＯＮＵ側に、分散補償モジュールを接続することを特徴とし、
　前記分散補償モジュールは、分散補償光ファイバ及び不等分岐光スプリッタを備え、
　前記分散補償光ファイバは、
　ＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｌｉｎｅ　Ｔｅｒｍｉｎａｌ：光加入者線終端装置）とＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｕｎｉｔ：光加入者線ネットワーク装置）との間に配置された伝送光ファイバの零分散より長波長側にあたる異常分散領域にて負の分散値を持ち、
　前記不等分岐光スプリッタは、
　前記分散補償光ファイバが接続される１つの合流ポート、
　１又は複数の前記ＯＮＵを含む光ネットワークが接続されるＮ個（Ｎは２以上の整数）の分岐ポート、及び
　前記合流ポート側の２つの第１ポートから前記分岐ポート側の２つの第２ポートへ所定の分岐比率で光を分岐するＮ－１個の分岐部、を備え、
　前記分岐部は、前記第２ポートの一方が前記分岐ポートのいずれかに接続し、前記第２ポートの他方が次段の前記分岐部の前記第１ポートの一方に接続するように連結しており、
　前記分岐部のうち初段の前記分岐部は、前記第１ポートの一方が前記合流ポートに接続し、終段の前記分岐部は、それぞれの前記第２ポートが前記分岐ポートに接続している
ことを特徴とする分散補償方法。
　前記ＯＬＴを前記不等分岐光スプリッタの前記合流ポートに接続し、
　前記伝送光ファイバの一端を前記不等分岐光スプリッタの前記分岐ポートのうち初段の前記分岐部の前記第２ポートの一方が接続する前記分岐ポートに接続し、
　前記伝送光ファイバの他端を前記光ネットワークに接続する
ことを特徴とする請求項５に記載の分散補償方法。
　スペクトルモニタを初段の前記分岐部の他方の前記第１ポートに接続し、前記ＯＮＵからの上り信号のスペクトルを観察することを特徴とする請求項６に記載の分散補償方法。
　前記ＯＬＴを前記伝送光ファイバを介して前記不等分岐光スプリッタの前記合流ポートに接続し、
　前記光ネットワークを、前記不等分岐光スプリッタの前記分岐ポートのうち初段の前記分岐部の前記第２ポートの一方が接続する前記分岐ポートに接続する
ことを特徴とする請求項５に記載の分散補償方法。