JP2007300679A - 光波長多重伝送方式 - Google Patents
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Abstract
【課題】 光波長多重伝送方式において、２つのネットワーク（伝送路）の構造を一体化した継ぎ目のない簡素な構造を実現できるようにすることを目的とする。
【解決手段】 光波長多重伝送方式において、波長多重信号を入力する第一の光ファイバ伝送路と、第一の光ファイバ伝送路と異なる零分散波長を有する第二の光ファイバ伝送路と、第一の光ファイバ伝送路から第一の波長配置で入力された波長多重信号の各波長を、第一の波長配置と異なる第二の波長配置に波長変換して第二の光ファイバ伝送路へ出力する光中継器と、を備えた。
【選択図】 図１
【解決手段】 光波長多重伝送方式において、波長多重信号を入力する第一の光ファイバ伝送路と、第一の光ファイバ伝送路と異なる零分散波長を有する第二の光ファイバ伝送路と、第一の光ファイバ伝送路から第一の波長配置で入力された波長多重信号の各波長を、第一の波長配置と異なる第二の波長配置に波長変換して第二の光ファイバ伝送路へ出力する光中継器と、を備えた。
【選択図】 図１
Description
本発明は、光伝送方式に関するものであり、特に光波長多重伝送方式に関するものである。
近年、情報化社会のインフラストラクチャーとして、高速大容量伝送路を提供できる光通信技術の発展によせられる期待はますます大きくなっており、高速大容量の光通信システムの研究開発が世界規模で精力的に進められている。
陸上では1.3μm帯シングルモードファイバ(SMF)、1.55μm帯分散シフトファイバ(DSF)伝送路を用いた伝送速度10Gb/sの光波長多重伝送方式が研究、開発段階から実用段階へ進展しつつある。
一方で海底では、1.58μm帯に零分散波長を持つノンゼロ分散シフトファイバ伝送路を用いた伝送速度10Gb/sの光波長多重伝送方式が研究、開発段階から実用段階へ進展しつつある。
光ファイバ中では、自己位相変調効果(Self-phase modulation:SPM)と群速度分散(Group-velocity dispersion:GVD)との相互作用(SPM-GVD効果)により伝送波形劣化が生じるため、異なる波長の信号光の光ファイバにおける伝搬時間が異なることによって生ずる分散（群速度分散）値はできるだけ小さく設定する必要がある。
しかしながら、各信号光波長が伝送路の零分散波長に近づくほど、信号光間の四光波混合(FWM)によるクロストークが発生し、伝送特性が劣化する。従って光波長多重伝送では光ファイバの零分散波長を考慮して波長配置を行う必要がある。
1.55μm帯分散シフトファイバ(DSF)伝送路を用いた光波長多重伝送方式において、従来の四光波混合の影響を抑圧する伝送方式としては、例えば特開平８−９７７７１が開示されている。
図１７はその方式の原理説明図で、各波長の信号を波長変換し 、波長間の入れ換えを行ってクロストーク光レベルを所定値以下にする。
図１７はその方式の原理説明図で、各波長の信号を波長変換し 、波長間の入れ換えを行ってクロストーク光レベルを所定値以下にする。
陸上と海底のような異なる２つのネットワーク（伝送路）を接続するとき、現在はネットワークの接続点で電気的に終端している。
しかしながら、低コストなシステムの実用化を目指すには２つのネットワークの構造を一体化した継ぎ目のない簡素な構造を実現しなければならない。
ところが使用している光ファイバの零分散波長が異なるため、そのまま伝送するとSPM-GVD効果やFWMによるクロストークが大きな問題となる。
この発明に係る光波長多重伝送方式は、波長多重信号を入力する第一の光ファイバ伝送路と、第一の光ファイバ伝送路と異なる零分散波長を有する第二の光ファイバ伝送路と、第一の光ファイバ伝送路から第一の波長配置で入力された波長多重信号の各波長を、第一の波長配置と異なる第二の波長配置に波長変換して第二の光ファイバ伝送路へ出力する光中継器と、を備えたものである。
この発明は、光波長多重伝送方式において、２つのネットワークの構造を一体化した継ぎ目のない簡素な構造を実現することができる。
以下 、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１にこの発明の実施の形態１によるネットワーク構成図を示す。
図１において 、１は波長変換装置付き光中継器 、２は零分散波長がλ0の光ファイバ 、３は零分散波長がλ0'の光ファイバである。
図２に本実施の形態による波長配置例を示す。
図２(a)は光中継器1における光入力信号の波長配置である。光ファイバ２の零分散波長λ0に対し 、λ1〜λnのn波の波長がSPM-GVD効果やFWMが最小となるように配置している。
図２(b)は光中継器1における光出力信号の波長配置である。光ファイバ３は零分散波長λ0'に対し 、 SPM-GVD効果やFWMが最小となるように波長変換し、出力する。
実施の形態１．
図１にこの発明の実施の形態１によるネットワーク構成図を示す。
図１において 、１は波長変換装置付き光中継器 、２は零分散波長がλ0の光ファイバ 、３は零分散波長がλ0'の光ファイバである。
図２に本実施の形態による波長配置例を示す。
図２(a)は光中継器1における光入力信号の波長配置である。光ファイバ２の零分散波長λ0に対し 、λ1〜λnのn波の波長がSPM-GVD効果やFWMが最小となるように配置している。
図２(b)は光中継器1における光出力信号の波長配置である。光ファイバ３は零分散波長λ0'に対し 、 SPM-GVD効果やFWMが最小となるように波長変換し、出力する。
図３は本実施の形態による光中継器１の構成を示す図である。
図において、５は波長選択手段、６は波長変換器で、７は合波手段である。
図において、５は波長選択手段、６は波長変換器で、７は合波手段である。
次に、動作について説明する。
図３に示す光中継器１において 、波長λ1〜λnが多重された信号光を入力した波長選択手段５はこれらの各波長λ1〜 λnの信号光に分離して波長変換器６に与える。
波長変換器６は制御信号に従い波長λ1はλ1'にλ2はλ2'にとそれぞれ波長を変換して合波手段７に送ると 、合波手段７ではこれらの波長λ1' 、λ2'・・・λn'を合波して出力する。
従って、２つのネットワーク（伝送路）の構造を一体化した継ぎ目のない簡素な構造を実現できる。
なお、波長選択手段５としては光フィルタ 、合波手段７としてはカプラを用いて容易に構成できる。
図３に示す光中継器１において 、波長λ1〜λnが多重された信号光を入力した波長選択手段５はこれらの各波長λ1〜 λnの信号光に分離して波長変換器６に与える。
波長変換器６は制御信号に従い波長λ1はλ1'にλ2はλ2'にとそれぞれ波長を変換して合波手段７に送ると 、合波手段７ではこれらの波長λ1' 、λ2'・・・λn'を合波して出力する。
従って、２つのネットワーク（伝送路）の構造を一体化した継ぎ目のない簡素な構造を実現できる。
なお、波長選択手段５としては光フィルタ 、合波手段７としてはカプラを用いて容易に構成できる。
以上のように第一の光ファイバ伝送路２と 、
第一の光ファイバ伝送路２と異なる零分散波長を有する第二の光ファイバ伝送路３間に 、
第一の光ファイバ伝送路２から入力された波長多重信号の各波長を
第二の光ファイバ伝送路３中でのSPM-GVD効果やFWMが最小となるように波長変換して
第二の光ファイバ伝送路３へ出力する光中継器１を備えることにより
２つのネットワーク（伝送路）の構造を一体化した継ぎ目のない簡素な構造を実現できる。
第一の光ファイバ伝送路２と異なる零分散波長を有する第二の光ファイバ伝送路３間に 、
第一の光ファイバ伝送路２から入力された波長多重信号の各波長を
第二の光ファイバ伝送路３中でのSPM-GVD効果やFWMが最小となるように波長変換して
第二の光ファイバ伝送路３へ出力する光中継器１を備えることにより
２つのネットワーク（伝送路）の構造を一体化した継ぎ目のない簡素な構造を実現できる。
実施の形態２．
本実施の形態２は、図３における波長選択手段５を、図４に示す分波手段４と波長選択手段５で構成するものである。
この場合には 、波長λ1，λ2， ・・・λnが多重された信号光を分波手段４で全チャンネルについて同様に出力して波長選択手段５におくり 、波長選択手段５ではそれぞれ波長λ1，λ2，・・・λnについて分離して波長変換器６に送る。その後は図３の場合と同様の動作となる。
また、２つのネットワーク（伝送路）の構造を一体化した継ぎ目のない簡素な構造を実現できる。
なお、分波手段４としては例えばカプラを用いてもよい。
本実施の形態２は、図３における波長選択手段５を、図４に示す分波手段４と波長選択手段５で構成するものである。
この場合には 、波長λ1，λ2， ・・・λnが多重された信号光を分波手段４で全チャンネルについて同様に出力して波長選択手段５におくり 、波長選択手段５ではそれぞれ波長λ1，λ2，・・・λnについて分離して波長変換器６に送る。その後は図３の場合と同様の動作となる。
また、２つのネットワーク（伝送路）の構造を一体化した継ぎ目のない簡素な構造を実現できる。
なお、分波手段４としては例えばカプラを用いてもよい。
実施の形態３．
本実施の形態は 、図５に示すように該合波手段７の後段に 、該波長変換器６による損失を補償し、合波した後光増幅する光増幅器８を設けるものである。
本実施の形態は 、図５に示すように該合波手段７の後段に 、該波長変換器６による損失を補償し、合波した後光増幅する光増幅器８を設けるものである。
実施の形態４．
本実施の形態は 、図６に示すように各波長変換器６と該合波手段７との間に互いに均一なレベルに増幅する光増幅器８を波長ごとに設けるものである。
この場合には図６に示すように各波長の波長変換効率に応じて利得を調整できるように 、各波長変換器６の後段で個々の波長ごとに光増幅器８を挿入することにより光損失を補償できる。
本実施の形態は 、図６に示すように各波長変換器６と該合波手段７との間に互いに均一なレベルに増幅する光増幅器８を波長ごとに設けるものである。
この場合には図６に示すように各波長の波長変換効率に応じて利得を調整できるように 、各波長変換器６の後段で個々の波長ごとに光増幅器８を挿入することにより光損失を補償できる。
また 、図７に示すように伝送路損失と波長変換損失の両方を補償しても良い。
実施の形態５．
本実施の形態は、実施の形態１〜４における波長変換器６に関するものである。
図８は本実施の形態５による第１の波長変換器６の構成を示すもので 、この実施の形態５では光電気変換手段９と電気光変換手段１０とで構成しており 、光電気変換手段９では波長λiの入力光信号を電気信号に変換し 、この電気信号をやはり制御信号によって動作可能となる電気光変換手段１０で別の波長λi'に変換している。
本実施の形態は、実施の形態１〜４における波長変換器６に関するものである。
図８は本実施の形態５による第１の波長変換器６の構成を示すもので 、この実施の形態５では光電気変換手段９と電気光変換手段１０とで構成しており 、光電気変換手段９では波長λiの入力光信号を電気信号に変換し 、この電気信号をやはり制御信号によって動作可能となる電気光変換手段１０で別の波長λi'に変換している。
光電気変換手段９としてはフォトダイオード 、アバランシェフォトダイオード 、フォトカウンタなどを用いることができる。電気光変換手段１０としては半導体レーザを用いて容易に構成できる。
実施の形態６．
図９は、実施の形態６による第２の波長変換素子の構成を示すもので、制御信号によって動作可能な入力光信号λiを別の波長λi'に変換する非線形光学効果を有する波長変換素子１１を用いる。波長変換素子１１としては半導体光増幅器 、 電界吸収型変調器 、光ファイバなどを用いることができる。
図９は、実施の形態６による第２の波長変換素子の構成を示すもので、制御信号によって動作可能な入力光信号λiを別の波長λi'に変換する非線形光学効果を有する波長変換素子１１を用いる。波長変換素子１１としては半導体光増幅器 、 電界吸収型変調器 、光ファイバなどを用いることができる。
実施の形態７．
次に、実施の形態７〜９は、実施の形態６に有する第２の波長変換素子１１の構成に関するものである。
図１０は 、実施の形態７による半導体光増幅器を用いた波長変換素子１１の構成を示したものである。
図１０において 、１２は光源 、１３は光カプラ 、１４は光フィルタ 、１５は半導体光増幅器である。光信号（波長：λi）とポンプ光（波長：λp）は光カプラ１３で合波され 、半導体光増幅器１５に入射される。半導体光増幅器１５内の四光波混合により新たに変換光（波長：λi'）が発生する。光フィルタ１４で変換光のみフィルタされ出力される。
次に、実施の形態７〜９は、実施の形態６に有する第２の波長変換素子１１の構成に関するものである。
図１０は 、実施の形態７による半導体光増幅器を用いた波長変換素子１１の構成を示したものである。
図１０において 、１２は光源 、１３は光カプラ 、１４は光フィルタ 、１５は半導体光増幅器である。光信号（波長：λi）とポンプ光（波長：λp）は光カプラ１３で合波され 、半導体光増幅器１５に入射される。半導体光増幅器１５内の四光波混合により新たに変換光（波長：λi'）が発生する。光フィルタ１４で変換光のみフィルタされ出力される。
実施の形態８．
図１１は 、実施の形態８による電界吸収型変調器を用いた波長変換素子１１の構成を示したものである。
図１１において 、１２は光源 、１３は光カプラ 、１４は光フィルタ 、１６は電界吸収型変調器である。光信号（波長：λi）と光源１２からの無変調のプローブ光（波長：λi'）は光カプラ１３で合波され 、電界吸収型変調器１６に入射される。電界吸収型変調器１６の相互吸収変調効果により 、プローブ光（波長：λi'）が変調され 、光フィルタ１４で変調されたプローブ光のみフィルタされ出力される。
図１１は 、実施の形態８による電界吸収型変調器を用いた波長変換素子１１の構成を示したものである。
図１１において 、１２は光源 、１３は光カプラ 、１４は光フィルタ 、１６は電界吸収型変調器である。光信号（波長：λi）と光源１２からの無変調のプローブ光（波長：λi'）は光カプラ１３で合波され 、電界吸収型変調器１６に入射される。電界吸収型変調器１６の相互吸収変調効果により 、プローブ光（波長：λi'）が変調され 、光フィルタ１４で変調されたプローブ光のみフィルタされ出力される。
実施の形態９．
図１２は 、実施の形態９による光ファイバを用いた波長変換素子１１の構成を示したものである。
図１２において 、１２は光源 、１３は光カプラ 、１４は光フィルタ 、１７は光ファイバである。波長変換素子１１に入力された光信号（波長：λi）は 、光カプラ１３で光源１２からの励起光（波長：λp）と合波されて光ファイバ１７に入射され 、光ファイバ１７内の四光波混合により新たに変換光（波長：λi'）が発生する。光フィルタ１４で変換光のみフィルタされ出力される。
図１２は 、実施の形態９による光ファイバを用いた波長変換素子１１の構成を示したものである。
図１２において 、１２は光源 、１３は光カプラ 、１４は光フィルタ 、１７は光ファイバである。波長変換素子１１に入力された光信号（波長：λi）は 、光カプラ１３で光源１２からの励起光（波長：λp）と合波されて光ファイバ１７に入射され 、光ファイバ１７内の四光波混合により新たに変換光（波長：λi'）が発生する。光フィルタ１４で変換光のみフィルタされ出力される。
次に、実施の形態１０〜１３は、光中継器１の波長間隔を等間隔配置から不等間隔配置に、または不等間隔配置から等間隔配置に変更するものである。
実施の形態１０．
本実施の形態は 、光中継器１の波長間隔を等間隔配置から不等間隔配置に変更するものである。
本実施の形態は 、光中継器１の波長間隔を等間隔配置から不等間隔配置に変更するものである。
図１３に光中継器１の波長配置例を示す。
図１３(a)は波長変換装置付き光中継器1の光入力信号の波長配置である。ファイバの零分散波長λ0に対し 、λ1〜λnのn波の波長はSPM-GVD効果やFWMが最小となるように配置する。
図１３(b)は波長変換装置付き光中継器1の光出力信号の波長配置である。ファイバの零分散波長λ0'に対し 、 SPM-GVD効果やFWMが最小となるように波長変換し不等間隔で配置するので 、実施の形態１と同様な効果が得られる。
図１３(a)は波長変換装置付き光中継器1の光入力信号の波長配置である。ファイバの零分散波長λ0に対し 、λ1〜λnのn波の波長はSPM-GVD効果やFWMが最小となるように配置する。
図１３(b)は波長変換装置付き光中継器1の光出力信号の波長配置である。ファイバの零分散波長λ0'に対し 、 SPM-GVD効果やFWMが最小となるように波長変換し不等間隔で配置するので 、実施の形態１と同様な効果が得られる。
実施の形態１１．
本実施の形態は 、光中継器１の波長間隔を不等間隔配置から等間隔配置に変更するものである。
本実施の形態は 、光中継器１の波長間隔を不等間隔配置から等間隔配置に変更するものである。
図１４に波長配置例を示す。
図１４(a)は波長変換装置付き光中継器1の光入力信号の波長配置である。ファイバの零分散波長λ0に対し 、λ1〜λnのn波の波長がSPM-GVD効果やFWMが最小となるように不等間隔配置する。
図１４(b)は波長変換装置付き光中継器1の光出力信号の波長配置である。ファイバの零分散波長λ0'に対し 、 SPM-GVD効果やFWMが最小となるように波長変換し、等間隔配置にするので、実施の形態１と同様な効果が得られる。
図１４(a)は波長変換装置付き光中継器1の光入力信号の波長配置である。ファイバの零分散波長λ0に対し 、λ1〜λnのn波の波長がSPM-GVD効果やFWMが最小となるように不等間隔配置する。
図１４(b)は波長変換装置付き光中継器1の光出力信号の波長配置である。ファイバの零分散波長λ0'に対し 、 SPM-GVD効果やFWMが最小となるように波長変換し、等間隔配置にするので、実施の形態１と同様な効果が得られる。
実施の形態１２．
本実施の形態は 、光中継器１の波長間隔を一定値Δλから一定値Δλ'に変更するものである。
本実施の形態は 、光中継器１の波長間隔を一定値Δλから一定値Δλ'に変更するものである。
図１５に波長配置例を示す。
図１５(a)は光中継器1の光入力信号の波長配置である。光ファイバ２の零分散波長λ0に対し 、λ1〜λnのn波の波長はSPM-GVD効果やFWMが最小となるように波長間隔Δλで配置する。
図１５(b)は光中継器1の光出力信号の波長配置である。光ファイバ３の零分散波長λ0'に対し 、 SPM-GVD効果やFWMが最小となるように波長間隔をΔλ'に換えて配置するので、実施の形態１と同様な効果が得られる。
図１５(a)は光中継器1の光入力信号の波長配置である。光ファイバ２の零分散波長λ0に対し 、λ1〜λnのn波の波長はSPM-GVD効果やFWMが最小となるように波長間隔Δλで配置する。
図１５(b)は光中継器1の光出力信号の波長配置である。光ファイバ３の零分散波長λ0'に対し 、 SPM-GVD効果やFWMが最小となるように波長間隔をΔλ'に換えて配置するので、実施の形態１と同様な効果が得られる。
実施の形態１３．
本実施の形態は 、波長を分岐・挿入し 、光中継器入出力の波長数変更するものである。
図１６に波長配置例を示す。
図１６(a)は光中継器1の光入力信号の波長配置である。光ファイバ２の零分散波長λ0に対し 、λ1〜λnのn波の波長はSPM-GVD効果やFWMが最小となるように配置する。
図１６(b)は光中継器1の光出力信号の波長配置である。光中継器1でファイバの零分散波長λ0'に対し 、 SPM-GVD効果やFWMが最小となるように 、波長を分岐・挿入し配置するので、実施の形態１と同様な効果が得られる。
本実施の形態は 、波長を分岐・挿入し 、光中継器入出力の波長数変更するものである。
図１６に波長配置例を示す。
図１６(a)は光中継器1の光入力信号の波長配置である。光ファイバ２の零分散波長λ0に対し 、λ1〜λnのn波の波長はSPM-GVD効果やFWMが最小となるように配置する。
図１６(b)は光中継器1の光出力信号の波長配置である。光中継器1でファイバの零分散波長λ0'に対し 、 SPM-GVD効果やFWMが最小となるように 、波長を分岐・挿入し配置するので、実施の形態１と同様な効果が得られる。
１ 光中継器
２ 光ファイバ（零分散波長：λ0）
３ 光ファイバ（零分散波長：λ0'）
４ 分波手段
５ 波長選択手段
６ 波長変換器
７ 合波手段
８ 光増幅器
９ 光電気変換手段
１０ 電気光変換手段
１１ 波長変換素子
１２ 光源
１３ 光カプラ
１４ 光フィルタ
１５ 半導体光増幅器
１６ 電界吸収型変調器
１７ 光ファイバ
２ 光ファイバ（零分散波長：λ0）
３ 光ファイバ（零分散波長：λ0'）
４ 分波手段
５ 波長選択手段
６ 波長変換器
７ 合波手段
８ 光増幅器
９ 光電気変換手段
１０ 電気光変換手段
１１ 波長変換素子
１２ 光源
１３ 光カプラ
１４ 光フィルタ
１５ 半導体光増幅器
１６ 電界吸収型変調器
１７ 光ファイバ
Claims (10)
- 波長多重信号を入力する第一の光ファイバ伝送路と、
第一の光ファイバ伝送路と異なる零分散波長を有する第二の光ファイバ伝送路と、
第一の光ファイバ伝送路から第一の波長配置で入力された波長多重信号の各波長を、第一の波長配置と異なる第二の波長配置に波長変換して第二の光ファイバ伝送路へ出力する光中継器と、
を備えたことを特徴とする光波長多重伝送方式。 - 上記光中継器は、第一の光ファイバ伝送路から入力された波長多重信号の全ての波長を一定値移動して第二の光ファイバ伝送路へ出力することを特徴とする請求項１に記載の光波長多重伝送方式。
- 上記光中継器は、第一の光ファイバ伝送路から入力される波長多重信号の波長間隔が等間隔であり、第二の光ファイバ伝送路へ出力される波長多重光信号の波長間隔が不等間隔であることを特徴とする請求項１に記載の光波長多重伝送方式。
- 上記光中継器は、第一の光ファイバ伝送路から入力される波長多重信号の波長間隔が不等間隔であり、第二の光ファイバ伝送路へ出力される波長多重光信号の波長間隔が等間隔であることを特徴とする請求項１に記載の光波長多重伝送方式。
- 上記光中継器は、第一の光ファイバ伝送路から入力される波長多重信号の波長間隔が一定値Δλであり、第二の光ファイバ伝送路へ出力される波長多重光信号の波長間隔が一定値Δλ'であることを特徴とする請求項１に記載の光波長多重伝送方式。
- 上記光中継器は、第一の光ファイバ伝送路から入力された波長多重信号の波長数が自然数ｎであり、第二の光ファイバ伝送路へ出力する波長数が自然数ｍ（ｍ≠ｎ）であることを特徴とする請求項１に記載の光波長多重伝送方式。
- 上記光中継器は、波長変換機能を有する非線形素子を備えたことを特徴とする請求項１に記載の光波長多重伝送方式。
- 上記光中継器は、１つ以上の半導体光増幅器を有することを特徴とする請求項１に記載の光波長多重伝送方式。
- 上記光中継器は、１つ以上の電界吸収型光変調器と１つ以上の光源を有することを特徴とする請求項１に記載の光波長多重伝送方式。
- 上記光中継器は、１つ以上の光源と非線形光学効果を有する光ファイバを備えたことを特徴とする請求項１に記載の光波長多重伝送方式。
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|---|---|---|---|---|
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2007
- 2007-08-01 JP JP2007200791A patent/JP2007300679A/ja active Pending
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