JP2003309519A - 波長分散補償方法及び波長多重光伝送システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 個々の分散スロープに合わせて複雑な構造を
持つ素子等を設計及び製造する必要をなくし、簡単な構
造で分散補償を実現する。 【解決手段】 発信装置１と受信装置２との間の光伝送
路の途中位置に、波長変換部３が配置される。前記光伝
送路は、発信装置１と波長変換部３との間に接続された
光ファイバ４と、波長変換部３と受信装置２との間に接
続された光ファイバ５とから構成される。波長変換部３
は、差周波発生によって波長変換を行う疑似位相整合素
子を含む。光ファイバ４，５の分散スロープをａ１，ａ
２としたとき、光ファイバ４，５の長さＬ１，Ｌ２は、
ａ１・Ｌ１＝ａ２・Ｌ２を満たすように設定される。ａ
１，ａ２は同符号である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、波長分割多重方式
の波長多重光伝送システムにおいて波長分散を補償する
波長分散補償方法、及び、波長分散補償機能を有する波
長多重光伝送システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年のデータトラフィックの増大にとも
ない、光通信システム（光伝送システム）では、変調速
度の高速化とともに、複数のチャンネルの信号をそれぞ
れ異なる波長の光信号にして多重化伝送する波長分割多
重（ＷＤＭ）方式が実用化されてきている。

【０００３】現在、大容量の光通信システム（光伝送シ
ステム）として、複数のチャンネルの信号をそれぞれ異
なる波長の光信号にして多重化伝送する波長分割多重
（ＷＤＭ）方式が実用化されている。このシステムにお
ける光伝送路としては、石英を材料とした光ファイバが
使用されている。また、波長としては石英光ファイバの
伝送損失が小さい１．３μｍ付近およぴ１．５５μｍ付
近の帯域が使用されている。

【０００４】エルビウムドープファイバによる広帯域の
一括増幅が可能なファイバアンプ（ＥＤＦＡ）の実用化
に伴い、１．５５μｍ帯での伝送が中心的になってい
る。

【０００５】光ファイバにおける信号伝送では、ファイ
バ内で波長によって伝送速度が異なる現象（波長分散）
が、伝送パルス波形を劣化させる要因になることが知ら
れている。光ファイバの全波長分散は、構成材料に起因
する材料分散および光ファイバの構造に起因する構造分
散の和で決定される。

【０００６】通常のシングルモード光ファイバ（ＳＭ
Ｆ）は、この分散値が１．３μｍでゼロであり、波長が
長くなるに従って分散値が上昇し、１．５５μｍ付近で
はおよそ１８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍに達する。この値は非常
に大きいため、 １．５５μｍ付近で分散値がゼロにな
るように分散特性を変化させた光ファイバが、伝送路と
して使用された。このような光ファイバは、分散シフト
ファイバ（ＤＳＦ）と呼ばれ、１５２０〜１５８０ｎｍ
の領域で分散値が±３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度の範囲内に
収まっている。この分散シフトファイバは、波長多重光
通信の初期には広く用いられていた。

【０００７】しかし、波長分割多重通信の長距離化高密
度化に伴って、伝送波長付近で分散値を零にした分散シ
フトファイバでは、伝送チャンネル間のクロストークが
問題にされるようになった。これは、光ファイバの３次
の非線形光学効果による四光波混合（ＦＷＭ）と言われ
る現象が原因であり、波長の異なる３Ｃｈの信号から第
四の光信号が生成し、この第四の光信号と伝送チャンネ
ルが重なるとクロストークとなる。

【０００８】このようなクロストークによる信号劣化を
さけるために、伝送ファイバの有効断面積を大きくする
ことによりエネルギー密度を低下させて、非線形光学効
果を低下させたり、波長間隔を不等間隔にしてクロスト
ークを避けるという方法が提案されている。

【０００９】また、ＦＷＭの効果は波長分散が小さいほ
ど顕著であるので、伝送ファイバの波長分散をあえてゼ
ロ分散からシフトさせてこのクロストークを抑圧する方
法もある。

【００１０】この目的で用いられる光ファイバは、ノン
ゼロ分散シフトファイバ（ＮＺ−ＤＳＦ）とよばれ、広
く実用化している。ノンゼロ分散シフトファイバには、
正方向に分散値を与えるもの（正分散）と負方向に分散
値を与えるもの（負分散）の２種類があり、ノンゼロ分
散シフトファイバのゼロの分散からのずれは、１０ｐｓ
／ｎｍ／ｋｍ以下であるのが一般的である。

【００１１】ノンゼロ分散シフトファイバを用いた伝送
システムでは、四光波混合による波長クロストークは避
けられるが、分散値がゼロではないため群速度分散によ
る信号劣化が生じる。

【００１２】この群速度分散による信号劣化を抑える方
法として、正分散ファイバと負分散ファイバを組み合わ
せる方法が実際に行われている。すなわち、伝送路とし
てノンゼロ分散シフトファイバを用いることで四光波混
合による波長クロストークを抑え、ノンゼロ分散シフト
ファイバによって生じた分散による信号劣化は、伝送路
中の正方向の全分散量と負方向の全分散量の絶対値が等
しくなるように正分散ファイバと負分散ファイバの分散
値および長さを設定して、伝送路の終端では、分散によ
る信号劣化補償されるように構成している。

【００１３】このような方法は、既設の通常のシングル
モード光ファイバ（ＳＭＦ）に対しても適応できる。既
設のＳＭＦに対して基地局においてＳＭＦによる分散値
を補償するための逆符号の分散値を有するファイバ（Ｄ
ＣＦ）束をＳＭＦに接続して分散値を補償する方法であ
り、低コストのＳＭＦを使用できるメリットがある。

【００１４】このような方法で分散値を補償する場合、
分散値の大きさとともに、分散スロープの補償が問題と
なる。分散スロープとは、波長分散値の波長依存性を示
すもので、横軸に波長（ｎｍ）、縦軸に波長分散値（ｐ
ｓ／ｎｍ／ｋｍ）をとって分散値をプロットした際の曲
線の勾配である。光伝送に使用される光ファイバは、一
般に ０．０５〜０．１ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍ当たり程度
の分散スロープを有している。伝送路終端では、分散値
そのものの値がゼロに近いとともに、伝送帯域全体に渡
って分散スロープがゼロに近いことが求められる。分散
スロープを変化させるには、分散値を変化させるのと同
様に、ファイバの構造を設計することで対応している。

【００１５】しかしながら、正分散の光ファイバと負分
散の光ファイバとの組み合わせで全分散をゼロにしよう
としても同時に分散スロープをゼロにすることは、きわ
めて困難である。そこで、残留分散スロープを補償する
ための方法が提案されている。その方法は、例えば、周
期構造の周期が徐々に変化するチャープしたファイバブ
ラッググレーティングを用いて分散スロープに応じて波
長によって反射する位置が変化しするようにしたり、ア
レイ型導波路グレーティングによってチャンネル毎に分
波した後、空間に放射し、分散スロープに応じて光路差
が変わるような構造の反射鏡で反射して再び合波させる
ような構造である。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、正分散
の光ファイバと負分散の光ファイバとの組み合わせを前
提とした上で、更に残留分散スロープを補償する前述の
ような従来の方法では、個々の分散スロープに合わせ
て、ファイバブラッググレーティングや前記構造の反射
鏡を設計する必要であり、その設計に著しく手数を要
し、また、構造が複雑で製造が困難であるという問題が
あった。さらに、正分散及び負分散の２種類の光ファイ
バを用いなければならず、１種類の光ファイバですむ場
合に比べてコストが増大してしまう。特に、負分散の光
ファイバは、一般的に使用されている正分散の光ファイ
バに比べて構造が複雑でコストが高い。

【００１７】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、個々の分散スロープに合わせて複雑な構造を
持つ素子等を設計及び製造する必要がなく、簡単な構造
で分散補償を実現することができる、波長分散補償方法
及び波長多重光伝送システムを提供することを目的とす
る。

【００１８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の第１の態様による波長分散補償方法は、波
長多重信号光を伝送する光伝送路の発信側端点、受信側
端点及びそれらの間の所定の途中点のうちの任意の２つ
点について、発信側の点を第１の点と呼ぶとともに受信
側の点を第２の点と呼ぶとき、前記光伝送路における前
記第１の点と前記第２の点の間の途中位置に、波長変換
部を配置することで、前記第２の点での波長分散を補償
する波長分散補償方法であって、（ａ）前記第１の点と
前記波長変換部との間の前段光伝送路と、前記波長変換
部と前記第２の点との間の後段光伝送路とが、同符号の
波長分散特性を持ち、（ｂ）前記波長変換部は、前記前
段光伝送路から前記波長変換部に入力された波長多重信
号光に含まれる各波長の信号光をそれぞれ波長変換し
て、当該波長変換された各信号光を含む波長多重信号光
を前記後段光伝送路に出力し、（ｃ）前記波長変換部
は、前記入力された波長多重信号光に含まれる前記各信
号光が示す各信号内容にそれぞれ対応する、前記入力さ
れた波長多重信号光に含まれる前記各信号光の波長の長
短関係と、前記入力された波長多重信号光に含まれる前
記各信号光が示す各信号内容にそれぞれ対応する、前記
出力する波長多重信号光に含まれる前記各信号光の波長
の長短関係とが、逆になるように、前記波長変換を行う
ものである。

【００１９】本発明の第２の態様による波長分散補償方
法は、前記第１の態様において、前記波長変換部は、前
記入力された波長多重信号光に含まれる前記各信号光が
示す各信号内容にそれぞれ対応する、前記入力された波
長多重信号光に含まれる前記各信号光の波長同士の波長
間隔と、前記入力された波長多重信号光に含まれる前記
各信号光が示す各信号内容にそれぞれ対応する、前記出
力する波長多重信号光に含まれる前記各信号光の波長同
士の波長間隔とが、略同一となるように、前記波長変換
を行うものである。

【００２０】本発明の第３の態様による波長分散補償方
法は、前記第１又は第２の態様において、前記前段光伝
送路の分散スロープと前記前段光伝送路の長さとの積
と、前記後段光伝送路の分散スロープと前記後段光伝送
路の長さの積とが、略同一となるように、前記波長変換
部が配置される前記途中位置が設定されたものである。

【００２１】本発明の第４の態様による波長分散補償方
法は、前記第１乃至第３の態様において、前記波長変換
部は、前記入力された波長多重信号光の全体の波長帯域
と、前記出力する波長多重信号光の全体の波長帯域と
が、略同一となるように、前記波長変換を行うものであ
る。

【００２２】本発明の第５の態様による波長多重光伝送
システムは、（ａ）発信装置と、受信装置と、前記発信
装置から発信された波長多重信号光を前記受信装置に伝
送する光伝送路と、前記光伝送路の発信側端点、受信側
端点及びそれらの間の所定の途中点のうちの任意の２つ
点について、発信側の点を第１の点と呼ぶとともに受信
側の点を第２の点と呼ぶとき、前記光伝送路における前
記第１の点と前記第２の点の間の途中位置に配置された
波長変換部と、を備え、（ｂ）前記第１の点と前記波長
変換部との間の前段光伝送路と、前記波長変換部と前記
第２の点との間の後段光伝送路とが、同符号の波長分散
特性を持ち、（ｃ）前記波長変換部は、前記前段光伝送
路から前記波長変換部に入力された波長多重信号光に含
まれる各波長の信号光をそれぞれ波長変換して、当該波
長変換された各信号光を含む波長多重信号光を前記後段
光伝送路に出力し、（ｄ）前記波長変換部は、前記入力
された波長多重信号光に含まれる前記各信号光が示す各
信号内容にそれぞれ対応する、前記入力された波長多重
信号光に含まれる前記各信号光の波長の長短関係と、前
記入力された波長多重信号光に含まれる前記各信号光が
示す各信号内容にそれぞれ対応する、前記出力する波長
多重信号光に含まれる前記各信号光の波長の長短関係と
が、逆になるように、前記波長変換を行うものである。

【００２３】本発明の第６の態様による波長多重光伝送
システムは、前記第５の態様において、前記波長変換部
は、前記入力された波長多重信号光に含まれる前記各信
号光が示す各信号内容にそれぞれ対応する、前記入力さ
れた波長多重信号光に含まれる前記各信号光の波長同士
の波長間隔と、前記入力された波長多重信号光に含まれ
る前記各信号光が示す各信号内容にそれぞれ対応する、
前記出力する波長多重信号光に含まれる前記各信号光の
波長同士の波長間隔とが、略同一となるように、前記波
長変換を行うものである。

【００２４】本発明の第７の態様による波長多重光伝送
システムは、前記第５又は第６の態様において、前記前
段光伝送路の分散スロープと前記前段光伝送路の長さと
の積と、前記後段光伝送路の分散スロープと前記後段光
伝送路の長さの積とが、略同一となるように、前記波長
変換部が配置される前記途中位置が設定されたものであ
る。

【００２５】本発明の第８の態様による波長多重光伝送
システムは、前記第５乃至第７のいずれかの態様におい
て、前記波長変換部は、前記入力された波長多重信号光
の全体の波長帯域と、前記出力する波長多重信号光の全
体の波長帯域とが、略同一となるように、前記波長変換
を行うものである。

【００２６】本発明の第９の態様による波長多重光伝送
システムは、前記第５乃至第８のいずれかの態様におい
て、前記波長変換部は、差周波発生によって波長変換を
行う疑似位相整合素子を含むものである。

【００２７】本発明の第１０の態様による波長多重光伝
送システムは、前記第５乃至第８のいずれかの態様にお
いて、前記波長変換部は、ポンプ光源と、前記前段光伝
送路からの波長多重信号光と前記ポンプ光源からのポン
プ光とを結合するカプラと、前記カプラからの出力が入
力され差周波発生によって波長変換を行う疑似位相整合
素子と、該疑似位相整合素子からの出力からノイズ分を
除く波長フィルタと、を含むものである。

【００２８】前記第９及び第１０の態様において、疑似
位相整合素子としては、例えば、導波路型の疑似位相整
合素子を用いることができる。

【００２９】本発明の第１１の態様による波長多重光伝
送システムは、前記第５乃至第１０のいずれかの態様に
おいて、前記入力された波長多重信号光は複数の波長帯
域を持ち、前記波長変換部は、前記入力された波長多重
信号光を前記各波長帯域毎に分波する分波部と、前記複
数の波長帯域にそれぞれ対応して設けられ各々が前記分
波部から得られた対応する各波長帯域の信号光を波長変
換する複数の波長変換器と、前記複数の波長変換器から
得られた信号光を合波する合波部と、を含むものであ
る。

【００３０】なお、前記第１乃至第１１の態様におい
て、前記前段光伝送路及び前記後段光伝送路は、単に光
ファイバのみで構成してもよいが、これに限定されるも
のではない。例えば、前記前段光伝送路及び前記後段光
伝送路のうちの少なくとも一方は、その途中に光ファイ
バアンプなどの中継用光増幅部を有していてもよい。ま
た、前記第１乃至第１１の態様において、前記波長変換
部の直前又は直後あるいは前記波長変換部内に、光ファ
イバアンプなどの中継用光増幅部を設けてもよい。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明による波長分散補償
方法及び波長多重光伝送システムについて、図面を参照
して説明する。

【００３２】［第１の実施の形態］

【００３３】図１は、本発明の第１の実施の形態による
波長多重光伝送システムの構成を模式的に示す概略ブロ
ック図である。

【００３４】本実施の形態による波長多重光伝送システ
ムは、波長多重信号光を送信する発信装置１と、受信装
置２と、発信装置１から発信された波長多重信号光を受
信装置２に伝送する光伝送路と、該光伝送路の途中位置
に配置された波長変換部３と、を備えている。本実施の
形態では、前記光伝送路は、発信装置１と波長変換部３
の入力部との間に接続された前段光伝送路としての１本
の光ファイバ４と、波長変換部３の出力部と受信装置２
との間に接続された１本の光ファイバ５とから構成され
ている。

【００３５】光ファイバ４の発信装置１との接続端点が
前記光伝送路の発信側端点となり、光ファイバ５の受信
装置２との接続端点が前記光伝送路の受信側端点となっ
ている。

【００３６】光ファイバ４，５としては例えば石英ファ
イバが用いられ、光ファイバ４は分散スロープａ１（ｐ
ｓ／ｎｍ^２／ｋｍ）を有し、光ファイバ５は分散スロー
プａ２（ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍ）を有している。分散スロ
ープａ１，ａ２は同符号となっている。すなわち、光フ
ァイバ４として正分散のファイバを用いる場合には、光
ファイバ５として正分散のファイバが用いられ、光ファ
イバ４として負分散のファイバを用いる場合には、光フ
ァイバ５として負分散のファイバが用いられる。正分散
のファイバに比べて負分散のファイバは構造が複雑であ
るので、光ファイバ４，５として正分散のファイバを用
いることが好ましい。

【００３７】本実施の形態では、波長変換部３が配置さ
れる前記光伝送路の途中位置、すなわち、光ファイバ４
の長さＬ１及び光ファイバ５の長さＬ２は、ａ１・Ｌ１
＝ａ２・Ｌ２を満たすように、決められている。例え
ば、光ファイバ４，５として同じ特性を有するファイバ
を用いることによりａ１＝ａ２であれば、Ｌ１＝Ｌ２と
され、波長変換部３は前記光伝送路の中点に配置され
る。

【００３８】発信装置１から発信された波長多重信号光
は、光ファイバ４を伝播し、光ファイバ４から波長変換
部３に入力される。波長変換部３は、光ファイバ４から
波長変換部３に入力された波長多重信号光に含まれる各
波長の信号光をそれぞれ波長変換して、当該波長変換さ
れた各信号光を含む波長多重信号光を光ファイバ５に出
力する。波長変換部３から出力された波長多重信号光
は、光ファイバ５を伝播し、受信装置２によって受信さ
れる。

【００３９】波長変換部３は、光ファイバ４から入力さ
れた波長多重信号光に含まれる各信号光が示す各信号内
容にそれぞれ対応する、光ファイバ４から入力された波
長多重信号光に含まれる各信号光の波長の長短関係と、
光ファイバ４から入力された波長多重信号光に含まれる
各信号光が示す各信号内容にそれぞれ対応する、光ファ
イバ５に出力する波長多重信号光に含まれる各信号光の
波長の長短関係とが、逆になるように、前記波長変換を
行う。

【００４０】また、本実施の形態では、波長変換部３
は、光ファイバ４から入力された波長多重信号光に含ま
れる各信号光が示す各信号内容にそれぞれ対応する、光
ファイバ４から入力された波長多重信号光に含まれる前
記各信号光の波長同士の波長間隔と、光ファイバ４から
入力された波長多重信号光に含まれる前記各信号光が示
す各信号内容にそれぞれ対応する、光ファイバ５に出力
する波長多重信号光に含まれる各信号光の波長同士の波
長間隔とが、略同一となるように、前記波長変換を行
う。

【００４１】本実施の形態では、波長変換部３は、図２
に示す波長変換器６で構成されている。図２は、波長変
換器６の一例を示す概略構成図である。この波長変換器
６は、疑似位相整合による差周波発生による波長変換器
として構成され、光ファイバ４との結合部１１と、ポン
プ光を発するポンプ光源１２と、光ファイバカプラ１３
と、導波路型の疑似位相整合素子１４と、波長フィルタ
１５と、光ファイバ５との結合部１６と、を有してい
る。疑似位相整合素子１４は、基板１７と、基板１７上
に形成された入力用導波路１８及び出力用導波路１９
と、基板１７上において導波路１８，１９間に形成され
た周期分極反転領域２０と、を有している。

【００４２】光ファイバ４を伝播してきた波長多重信号
光は、結合部１１を介してファイバカプラ１３の一方の
入力ポート用ファイバ１３ａに入力される。結合部１１
としては、例えば、ファイバ同士を加熱溶融して接続す
る融着方式を用いることができる。ポンプ光源１２の出
力（ポンプ光）は、ファイバカプラ１３の他方の入力ポ
ート用ファイバ１３ｂに結合されている。ファイバカプ
ラ１３の出力ポート用ファイバ１３ｃからは、ファイバ
カプラ１３の入力ポート用ファイバ１３ａからの波長多
重信号光と入力ポート用ファイバ１３ｂからのポンプ光
とが重畳して出力される。

【００４３】出力ポート用ファイバ１３ｃは、疑似位相
整合素子１４の入力用導波路１８に接続されており、出
力ポート用ファイバ１３ｃからの出力光が疑似位相整合
素子１４に入力される。

【００４４】疑似位相整合素子は、基本波および２次の
非線形作用で生じる各波長間の位相整合を周期構造で補
償して実現する素子である。材料として強誘電体のニオ
ブ酸リチウムを用いて、周期的電界印加によって、周期
的な分極反転構造を形成して疑似位相整合を実現した例
が数多く報告されている。

【００４５】疑似位相整合での差周波発生の特徴の一つ
は広い動作帯域を有することであり、適当にポンプ光を
選択することでポンプ光を中心としてバンド間の波長変
換が可能である。１．５５μｍ帯では、１５６２ｎｍを
ポンプ光として１５５２ｎｍから１５５８ｎｍ迄の４チ
ャンネルを１５６５ｎｍから１５７３ｎｍに一括変換し
た例が報告されている(M.H.Chou, I.Brener, M.M.Feje
r, E.E.Chanban, and S.B.Christman: IEEE Photonics
Tecnol. Lett. No.11,653(1999))。このような周期分極
反転構造は、リソグラフィー技術を用いることによって
容易に製作が可能である。

【００４６】本実施の形態でも、疑似位相整合素子１４
として、例えば、ニオブ酸リチウムに電界印加によって
周期構造を形成した疑似位相整合素子を用いることがで
きる。疑似位相整合素子１４に入力された光のうち前記
波長多重信号光に含まれる各信号光は、ポンプ光の波長
（ポンプ波長）λ０を中心として対称な波長の信号光に
変換される。

【００４７】変換後の信号は、疑似位相整合素子１４の
出力用導波路１９と波長フィルタ１５とを接続する光フ
ァイバ２１を介して、波長フィルタ１５に入射する。波
長フィルタ１５は、例えば誘電体多層膜で形成された光
学フィルタであり、入射した光信号から、ノイズ分（ポ
ンプ光など）を除去して、波長変換後の信号光のみを分
離して出力する。波長フィルタ１５の出力は、結合部１
６を介して光ファイバ５に出力される。

【００４８】図３は、前述した波長変換器６の波長変換
動作の一例を模式的に示す図である。図３（ａ）は、波
長変換器６による波長変換前の波長多重信号光（光ファ
イバ４を伝播する光）に含まれる２つの信号光の波長λ
１，λ２（λ１＜λ２）を示している。図３（ｂ）は、
波長変換器６による波長変換後の波長多重信号光（光フ
ァイバ５を伝播する光）に含まれる２つの信号光の波長
λ１’，λ２’を示している。説明を簡単にするため、
図３ではチャンネル数を２チャンネルとしているが、本
発明では、チャンネル数はこれに限定されない。また、
図３に示す例では、波長λ１，λ２がＣバンド（１５３
０ｎｍ〜１５７０ｎｍに亘る波長帯域）内の波長である
ものとし、波長λ１’，λ２’をＬバンド（１５７０ｎ
ｍ〜１６１０ｎｍに亘る波長帯域）内の波長としている
が、本発明ではこれに限定されない。

【００４９】図３からわかるように、変換前のチャンネ
ルＣｈ１（波長λ１）の信号光（これが示す信号内容は
Ｓ１）は、変換後のチャンネルＣｈ１’（波長λ１’）
の信号光に変換されている。したがって、チャンネルＣ
ｈ１’の信号光が示す信号内容もＳ１である。変換前の
チャンネルＣｈ２（波長λ２）の信号光（これが示す信
号内容はＳ２）は、変換後のチャンネルＣｈ２’（波長
λ２’）の信号光に変換されている。したがって、チャ
ンネルＣｈ２’の信号光が示す信号内容もＳ２である。

【００５０】疑似位相整合素子１４を用いた波長変換器
６の前述した動作に従い、波長λ１と波長λ１’とは、
ポンプ波長λ０を中心にして対称となっている。すなわ
ち、｜λ１−λ０｜＝｜λ１’−λ０｜である。また、
波長λ２と波長λ２’とは、ポンプ波長λ０を中心にし
て対称となっている。すなわち、｜λ２−λ０｜＝｜λ
２’−λ０｜である。したがって、｜λ１−λ２｜＝｜
λ１’−λ２’｜≡Δλである。すなわち、各信号内容
Ｓ１，Ｓ２に対応する波長変換前の各信号光の波長λ
１，λ２同士の波長間隔｜λ１−λ２｜と、各信号内容
Ｓ１，Ｓ２に対応する波長変換後の各信号光の波長λ
１’，λ２’同士の波長間隔｜λ１’−λ２’｜とが、
同一となっている。また、λ１＜λ２であるのに対し、
λ１’＞λ２’である。すなわち、各信号内容Ｓ１，Ｓ
２に対応する波長変換前の各信号光の波長λ１，λ２の
長短関係と、各信号内容Ｓ１，Ｓ２に対応する波長変換
後の各信号光の波長λ１’，λ２’の長短関係とが、逆
になっている。

【００５１】次に、本実施の形態による波長多重光伝送
システムの波長分散補償動作について、図４及び図５を
参照して説明する。

【００５２】図４は、前段の光ファイバ４を伝播したと
き（すなわち、光ファイバ４の発信側端点から光ファイ
バ４の受信側端点まで伝播したとき）の、波長λに対す
る光の位相遅れ量ｔ１を示すグラフである。前述したよ
うに、位相遅れ量ｔ１は、光ファイバ４の長さＬ１及び
分散スロープａ１を用いると、ｔ１＝ａ１・Ｌ１・λと
なる。したがって、図４からわかるように、光ファイバ
４の受信側端点（すなわち、波長変換部３の入力位置）
では、信号内容Ｓ１を示す波長λ１（チャンネルＣｈ
１）の信号光は、信号内容Ｓ２を示す波長λ２（チャン
ネルＣｈ２）の信号光に対して相対的に、Δｔ１＝ａ１
・Ｌ１・Δλだけ位相が進む。

【００５３】図５は、後段の光ファイバ５を伝播したと
き（すなわち、光ファイバ５の発信側端点から光ファイ
バ５の受信側端点まで伝播したとき）の、波長λに対す
る光の位相遅れ量ｔ２を示すグラフである。前述したよ
うに、位相遅れ量ｔ２は、光ファイバ５の長さＬ２及び
分散スロープａ２を用いると、ｔ２＝ａ２・Ｌ２・λと
なる。したがって、図５からわかるように、光ファイバ
５の受信側端点（すなわち、受信装置２の入力位置）で
は、信号内容Ｓ１を示す波長λ１’（チャンネルＣｈ
１’）の信号光は、信号内容Ｓ２を示す波長λ２（チャ
ンネルＣｈ２）の信号光に対して相対的に、Δｔ２＝ａ
２・Ｌ２・Δλだけ位相が遅れる。

【００５４】したがって、発信装置１と受信装置２との
間の光伝送路全体で見れば、光ファイバ５の受信側端点
において、信号内容Ｓ１を示す信号光と信号内容Ｓ２を
示す信号光との位相差は、｜Δｔ１−Δｔ２｜となる。

【００５５】本実施の形態では、前述したように、ａ１
・Ｌ１＝ａ２・Ｌ２となるように設定されているので、
｜Δｔ１−Δｔ２｜＝０となる。つまり、光ファイバ４
によって付与される信号内容Ｓ１を示す信号光と信号内
容Ｓ２を示す信号光との間の位相差と、光ファイバ５に
よって付与される信号内容Ｓ１を示す信号光と信号内容
Ｓ２を示す信号光との間の位相差とが、打ち消される。
したがって、本実施の形態によれば、受信装置２におい
て、信号内容Ｓ１を示す信号光と信号内容Ｓ２を示す信
号光との間の位相差はなくなって分散が解消され、理論
上は１００％に近い波長分散補償が達成される。

【００５６】そして、本実施の形態によれば、分散スロ
ープａ１，ａ２の値に拘わらず、波長変換部３は全く同
じ設計のものを用いることができる。また、ａ１・Ｌ１
＝ａ２・Ｌ２を満たすためには、分散スロープａ１，ａ
２の値に応じて、単に波長変換部３の挿入位置を適宜変
更するだけですむ。

【００５７】したがって、本実施の形態によれば、個々
の分散スロープに合わせて複雑な構造を持つ素子等を設
計及び製造する必要がなく、簡単な構造で分散補償を実
現することができる。

【００５８】例えば、発信装置１から受信装置２まで一
本の光ファイバのみで接続されている既存の波長多重光
伝送システムを、本実施の形態による波長多重光伝送シ
ステムに変える場合には、当該一本の光ファイバをその
中点で切断し、その間に波長変換部３を挿入するだけで
よい。このように、分散補償機能を持たない既存システ
ムを、極めて簡単に本実施の形態によるシステムに変更
することができ、優れた波長分散補償機能を付与するこ
とができる。

【００５９】なお、本実施の形態のようにａ１・Ｌ１＝
ａ２・Ｌ２となるように設定しておくことが分散補償の
程度を高める上で最も好ましいが、本発明では、ａ１・
Ｌ１≠ａ２・Ｌ２であってもよい。この場合であって
も、ある程度は、波長分散補償効果を得ることができ
る。

【００６０】ところで、本実施の形態では、前述したよ
うに、発信装置１から発信され前段の光ファイバ４を伝
播する波長多重信号光がＣバンドの波長多重信号光であ
るのに対し、波長変換部３（本実施の形態では、図２に
示す波長変換器６）でＬバンドの波長多重信号光に変換
され、Ｌバンドの波長多重信号光が後段の光ファイバ５
を伝播して受信装置２に到達している。

【００６１】これに対し、図６に示すように、ポンプ波
長λ０をＣバンドの中心付近の波長に設定すれば、波長
変換部３による波長変換後の波長多重信号光もＣバンド
の波長多重信号光とすることができ、これにより、後段
の光ファイバ５を伝播して受信装置２に到達する波長多
重信号光もＣバンドの波長多重信号光にすることができ
る。なお、図６は、波長変換器６の波長変換動作の他の
例を模式的に示す図であり、図６（ａ）（ｂ）は図３
（ａ）（ｂ）にそれぞれ対応している。

【００６２】また、本実施の形態において、発信装置１
からＣバンド及びＬバンドの両方を持つ波長多重信号光
を発信すれば、図７に示すように、光ファイバ４，５の
両方において、Ｃバンド及びＬバンドの両方を持つ波長
多重信号光が伝播することになるため、伝送チャンネル
の利用効率を高めることができる。なお、図７は、波長
変換器６の波長変換動作の他の例を模式的に示す図であ
り、図７（ａ）（ｂ）は図３（ａ）（ｂ）にそれぞれ対
応している。なお、図７（ａ）において、λ３，λ４は
波長変換前のＬバンド内の波長、Ｓ３，Ｓ４は波長λ３
（チャンネルＣｈ３）及び波長λ４（チャンネルＣｈ
４）の信号内容、λ３’，λ４’は波長変換後の波長λ
３，λ４の信号光を波長変換した後の波長を示してい
る。

【００６３】［第２の実施の形態］

【００６４】図８は、本発明の第２の実施の形態による
波長多重光伝送システムにおいて用いられる波長変換部
３０を示す概略構成図である。

【００６５】本実施の形態による波長多重光伝送システ
ムが前記第１の実施の形態による波長多重光伝送システ
ムと異なる所は、図１において波長変換部３に代えて図
８に示す波長変換部３０が用いられている点と、図７
（ａ）に示す場合と同様に発信装置１からＣバンド及び
Ｌバンドの両方を持つ波長多重信号光が発信され、この
波長多重信号光が光ファイバ４を伝播して波長変換部３
０に入力される点である。

【００６６】本実施の形態で用いられる波長変換部３０
は、図８に示すように、分波部３１と、図２に示す波長
変換器６とそれぞれ同一の構成を持つ波長変換器３２，
３３と、合波部３４とから構成されている。

【００６７】分波部３１は、前段の光ファイバ４から入
力されたＣバンド及びＬバンドの両方を持つ波長多重信
号光を、Ｃ，Ｌバンド毎に分波し、分波されたＣ，Ｌバ
ンドの信号光をそれぞれ波長変換器３２，３３の入力部
に供給する。波長変換器３２に入力される波長多重信号
光（Ｃバンド）は図３（ａ）に示すものと同様となり、
波長変換器３３に入力される波長多重信号光（Ｌバン
ド）は図９（ａ）に示す通りとなる。波長変換器３２
は、図３に示す波長変換動作を行い、図３（ｂ）に示す
ものと同様の波長多重信号光（Ｌバンド）を合波部３４
に供給する。波長変換器３３は、図９に示す波長変換動
作を行い、図９（ｂ）に示す波長多重信号光（Ｃバン
ド）を合波部３４に供給する。なお、図９は、波長変換
器３３の波長変換動作を模式的に示す図である。合波部
３４は、波長変換器３２，３３から供給されたＣバンド
の波長多重信号光とＬバンドの波長多重信号光とを合波
し、合波された波長多重信号光を後段の光ファイバ５に
出力する。この合波された波長多重信号光は、図７
（ｂ）に示すものと同様となる。

【００６８】本実施の形態によれば、前記第１の実施の
形態と同様の利点が得られる他、前述した図７の場合と
同様に、伝送チャンネルの利用効率を高めることができ
る。

【００６９】［第３の実施の形態］

【００７０】図１０は、本発明の第３の実施の形態によ
る波長多重光伝送システムの構成を模式的に示す概略ブ
ロック図である。図１０において、図１中の要素と同一
又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説
明は省略する。

【００７１】本実施の形態による波長多重光伝送システ
ムが前記第１の実施の形態による波長多重光伝送システ
ムと異なる所は、図１０に示すように、主として、発信
装置１と受信装置２との間の光伝送路の途中位置に、図
１中の波長変換部３と同一の２つの波長変換部４１，４
２が配置されている点である。これに伴い、本実施の形
態では、前記光伝送路は、発信装置１と波長変換部４１
の入力部との間に接続された１本の光ファイバ４３と、
波長変換部４１の出力部と波長変換部４２の入力部との
間に接続された１本の光ファイバ４４と、波長変換部４
２の出力部と受信装置２との間に接続された１本の光フ
ァイバ４５とから構成されている。

【００７２】光ファイバ４３，４４，４５としては例え
ば石英ファイバが用いられ、光ファイバ４３は分散スロ
ープａ１１を有し、光ファイバ４４は分散スロープａ１
２を有し、光ファイバ４５は分散スロープａ１３を有し
ている。分散スロープａ１１，ａ１２，ａ１３は同符号
となっている。光ファイバ４３の長さＬ１１、光ファイ
バ４４の長さＬ１２＋Ｌ１３、及び光ファイバ４５の長
さＬ１４は、ａ１１・Ｌ１１＝ａ１２・Ｌ１２及びａ１
２・Ｌ１３＝ａ１３・Ｌ１４を満たすように、決められ
ている。例えば、光ファイバ４３，４４，４５として同
じ特性を有するファイバを用いることによりａ１１＝ａ
１２＝ａ１３であれば、Ｌ１１＝Ｌ１２＝Ｌ１３＝Ｌ１
４とされる。なお、図１０において、Ａ点は、光ファイ
バ４４における波長変換部側の端点から長さＬ１２離れ
た途中の点である。

【００７３】図１１は、波長変換部４１，４２による波
長変換動作の一例を模式的に示す図である。図１１
（ａ）は、波長変換部４１による波長変換前の波長多重
信号光（光ファイバ４３を伝播する光）を示している。
図１１（ｂ）は、波長変換部４１による波長変換後の波
長多重信号光（＝波長変換部４２による波長変換前の波
長多重信号光）（光ファイバ４４を伝播する光）を示し
ている。図１１（ｃ）は、波長変換部４２による波長変
換後の波長多重信号光（光ファイバ４５を伝播する光）
を示している。図１１中の各符号の意味は、図３中の同
一符号の意味と同様である。

【００７４】本実施の形態によれば、光ファイバ４３と
波長変換部４１と光ファイバ４４における長さＬ１２の
部分とによって、図１０中のＡ点で一旦１００％に近い
波長分散補償が達成される。そして、光ファイバ４４に
おける長さＬ１３の部分と波長変換部４２と光ファイバ
４５とによって、受信装置２において、Ａ点を基準とし
た１００％に近い波長分散補償が達成される。したがっ
て、発信装置１から受信装置２までの全体の光伝送路に
ついても、受信装置２において、１００％に近い波長分
散補償が達成される。

【００７５】本実施の形態によれば、複数の波長変換部
４１，４２を用いているが、前記第１の実施の形態と同
様の利点が得られる。

【００７６】なお、光ファイバ４３の発信側端点と光伝
送路の途中点であるＡ点との間で見れば、光ファイバ４
３は前段伝送路を構成し、光ファイバ４４における長さ
Ｌ１２の部分は後段伝送路を構成している。また、Ａ点
と光ファイバ４５の受信側端点との間で見れば、光ファ
イバ４４における長さＬ１３の部分は前段伝送路を構成
し、光ファイバ４５は後段伝送路を構成している。

【００７７】以上、本発明の各実施の形態について説明
したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるもの
ではない。

【００７８】例えば、図１において、光ファイバ４の途
中や光ファイバ５のと中などに、光ファイバアンプなど
の中継用光増幅部を設けてもよい。

【００７９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
個々の分散スロープに合わせて複雑な構造を持つ素子等
を設計及び製造する必要がなく、簡単な構造で分散補償
を実現することができる、波長分散補償方法及び波長多
重光伝送システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による波長多重光伝
送システムの構成を模式的に示す概略ブロック図であ
る。

【図２】図１中の波長変換部を構成する波長変換器の一
例を示す概略構成図である。

【図３】図２に示す波長変換器の波長変換動作の一例を
模式的に示す図である。

【図４】図１中の前段の光ファイバを伝播したときの、
波長に対する光の位相遅れ量を示すグラフである。

【図５】図１中の後段の光ファイバを伝播したときの、
波長に対する光の位相遅れ量を示すグラフである。

【図６】図２に示す波長変換器の波長変換動作の他の例
を模式的に示す図である。

【図７】図２に示す波長変換器の波長変換動作の更に他
の例を模式的に示す図である。

【図８】本発明の第２の実施の形態による波長多重光伝
送システムにおいて用いられる波長変換部を示す概略構
成図である。

【図９】図８に示す波長変換部を構成する一方の波長変
換器の波長変換動作を模式的に示す図である。

【図１０】本発明の第３の実施の形態による波長多重光
伝送システムの構成を模式的に示す概略ブロック図であ
る。

【図１１】図１０中の２つの波長変換部の波長変換動作
を模式的に示す図である。

【符号の説明】

１ 発信装置 ２ 受信装置 ３，４１，４２ 波長変換部 ４，５，４３，４４，４５ 光ファイバ ６，３２，３３，４１，４２ 波長変換器 １２ ポンプ光源 １４ 疑似位相整合素子 １５ 波長フィルタ ３１ 分波部 ３４ 合波部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｊ 14/02

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 波長多重信号光を伝送する光伝送路の発
   信側端点、受信側端点及びそれらの間の所定の途中点の
   うちの任意の２つ点について、発信側の点を第１の点と
   呼ぶとともに受信側の点を第２の点と呼ぶとき、前記光
   伝送路における前記第１の点と前記第２の点の間の途中
   位置に、波長変換部を配置することで、前記第２の点で
   の波長分散を補償する波長分散補償方法であって、 前記第１の点と前記波長変換部との間の前段光伝送路
   と、前記波長変換部と前記第２の点との間の後段光伝送
   路とが、同符号の波長分散特性を持ち、 前記波長変換部は、前記前段光伝送路から前記波長変換
   部に入力された波長多重信号光に含まれる各波長の信号
   光をそれぞれ波長変換して、当該波長変換された各信号
   光を含む波長多重信号光を前記後段光伝送路に出力し、 前記波長変換部は、前記入力された波長多重信号光に含
   まれる前記各信号光が示す各信号内容にそれぞれ対応す
   る、前記入力された波長多重信号光に含まれる前記各信
   号光の波長の長短関係と、前記入力された波長多重信号
   光に含まれる前記各信号光が示す各信号内容にそれぞれ
   対応する、前記出力する波長多重信号光に含まれる前記
   各信号光の波長の長短関係とが、逆になるように、前記
   波長変換を行う、 ことを特徴とする波長分散補償方法。
2. 【請求項２】 前記波長変換部は、前記入力された波長
   多重信号光に含まれる前記各信号光が示す各信号内容に
   それぞれ対応する、前記入力された波長多重信号光に含
   まれる前記各信号光の波長同士の波長間隔と、前記入力
   された波長多重信号光に含まれる前記各信号光が示す各
   信号内容にそれぞれ対応する、前記出力する波長多重信
   号光に含まれる前記各信号光の波長同士の波長間隔と
   が、略同一となるように、前記波長変換を行うことを特
   徴とする請求項１記載の波長分散補償方法。
3. 【請求項３】 前記前段光伝送路の分散スロープと前記
   前段光伝送路の長さとの積と、前記後段光伝送路の分散
   スロープと前記後段光伝送路の長さの積とが、略同一と
   なるように、前記波長変換部が配置される前記途中位置
   が設定されたことを特徴とする請求項１又は２記載の波
   長分散補償方法。
4. 【請求項４】 前記波長変換部は、前記入力された波長
   多重信号光の全体の波長帯域と、前記出力する波長多重
   信号光の全体の波長帯域とが、略同一となるように、前
   記波長変換を行うことを特徴とする請求項１乃至３のい
   ずれかに記載の波長分散補償方法。
5. 【請求項５】 発信装置と、 受信装置と、 前記発信装置から発信された波長多重信号光を前記受信
   装置に伝送する光伝送路と、 前記光伝送路の発信側端点、受信側端点及びそれらの間
   の所定の途中点のうちの任意の２つ点について、発信側
   の点を第１の点と呼ぶとともに受信側の点を第２の点と
   呼ぶとき、前記光伝送路における前記第１の点と前記第
   ２の点の間の途中位置に配置された波長変換部と、 を備え、 前記第１の点と前記波長変換部との間の前段光伝送路
   と、前記波長変換部と前記第２の点との間の後段光伝送
   路とが、同符号の波長分散特性を持ち、 前記波長変換部は、前記前段光伝送路から前記波長変換
   部に入力された波長多重信号光に含まれる各波長の信号
   光をそれぞれ波長変換して、当該波長変換された各信号
   光を含む波長多重信号光を前記後段光伝送路に出力し、 前記波長変換部は、前記入力された波長多重信号光に含
   まれる前記各信号光が示す各信号内容にそれぞれ対応す
   る、前記入力された波長多重信号光に含まれる前記各信
   号光の波長の長短関係と、前記入力された波長多重信号
   光に含まれる前記各信号光が示す各信号内容にそれぞれ
   対応する、前記出力する波長多重信号光に含まれる前記
   各信号光の波長の長短関係とが、逆になるように、前記
   波長変換を行う、 ことを特徴とする波長多重光伝送システム。
6. 【請求項６】 前記波長変換部は、前記入力された波長
   多重信号光に含まれる前記各信号光が示す各信号内容に
   それぞれ対応する、前記入力された波長多重信号光に含
   まれる前記各信号光の波長同士の波長間隔と、前記入力
   された波長多重信号光に含まれる前記各信号光が示す各
   信号内容にそれぞれ対応する、前記出力する波長多重信
   号光に含まれる前記各信号光の波長同士の波長間隔と
   が、略同一となるように、前記波長変換を行うことを特
   徴とする請求項５記載の波長多重光伝送システム。
7. 【請求項７】 前記前段光伝送路の分散スロープと前記
   前段光伝送路の長さとの積と、前記後段光伝送路の分散
   スロープと前記後段光伝送路の長さの積とが、略同一と
   なるように、前記波長変換部が配置される前記途中位置
   が設定されたことを特徴とする請求項５又は６記載の波
   長多重光伝送システム。
8. 【請求項８】 前記波長変換部は、前記入力された波長
   多重信号光の全体の波長帯域と、前記出力する波長多重
   信号光の全体の波長帯域とが、略同一となるように、前
   記波長変換を行うことを特徴とする請求項５乃至７のい
   ずれかに記載の波長多重光伝送システム。
9. 【請求項９】 前記波長変換部は、差周波発生によって
   波長変換を行う疑似位相整合素子を含むことを特徴とす
   る請求項５乃至８のいずれかに記載の波長多重光伝送シ
   ステム。
10. 【請求項１０】 前記波長変換部は、ポンプ光源と、前
    記前段光伝送路からの波長多重信号光と前記ポンプ光源
    からのポンプ光とを結合するカプラと、前記カプラから
    の出力が入力され差周波発生によって波長変換を行う疑
    似位相整合素子と、該疑似位相整合素子からの出力から
    ノイズ分を除く波長フィルタと、を含むことを特徴とす
    る請求項５乃至８のいずれかに記載の波長多重光伝送シ
    ステム。
11. 【請求項１１】 前記入力された波長多重信号光は、複
    数の波長帯域を持ち、 前記波長変換部は、前記入力された波長多重信号光を前
    記各波長帯域毎に分波する分波部と、前記複数の波長帯
    域にそれぞれ対応して設けられ各々が前記分波部から得
    られた対応する各波長帯域の信号光を波長変換する複数
    の波長変換器と、前記複数の波長変換器から得られた信
    号光を合波する合波部と、を含むことを特徴とする請求
    項５乃至１０のいずれかに記載の波長多重光伝送システ
    ム。