JP3886223B2 - 分散制御方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、伝送路の波長分散の制御のための方法と装置に関する。
現在基幹系光通信において１０Gb／ｓ光伝送システムが実用化段階にあるが、急激な情報量の増加に伴い、更なる光通信システムの大容量化が望まれている。その方法の１つに時分割多重（光時分割多重を含む）による伝送速度のアップグレードがあり、１０Gb／ｓの次世代方式として、４０Gb／ｓシステムの研究開発が国内外で活発になってきている。
【０００２】
本発明は、そのような時分割多重方式による大容量光伝送システムを実現するための、伝送路の波長分散の監視および制御技術に言及する。
【０００３】
【従来の技術】
４０Gb／ｓシステムにおける伝送距離を制限する要因の一つとして、光ファイバ伝送路の波長分散（群速度分散：ＧＶＤ）がある。波長分散耐力はビットレートの二乗に反比例するために、１０Gb／ｓでは約８００ps／nmであった波長分散耐力が、４０Gb／ｓでは１／１６の約５０ps／nmと厳しくなる。
【０００４】
測定結果によれば、信号光波長が１．５５μｍ（石英系ファイバにおける伝送損失が最小である波長）、入力信号光パワーが＋３dBm 、ビットレート４０Gb／ｓの光時分割多重（ＯＴＤＭ）信号（後述）を、零分散波長が、１．３μｍ（現在世界で最も広く布設されているもの）の単一モードファイバ（ＳＭＦ）で５０kmの距離を伝送し、分散補償ファイバ（ＤＣＦ）で分散補償を行なったとき、パワーペナルティ（伝送による光信号の受信感度劣化）を１dB以下に抑えるために許される分散補償値の範囲の幅（分散補償トレランス）は３０ps／nmであった。この値は波長分散値１８．６ps／nm／kmのＳＭＦの長さにして２km以下に相当する。また、陸上のシステムでは中継局の間隔は一定でない。したがって、中継区間ごとに高い精度で分散補償を行なわなければならないことがわかる。
【０００５】
また、光ファイバ伝送路の波長分散値は、温度や圧力等の敷設環境の変化に伴い、経時的に変化する。例えば、−５０〜１００℃の温度変化がある場合のＳＭＦ ５０kmの分散変化量を見積もると１６ps／nmとなる。

これは分散トレランス３０ps／nmの半分以上となり、システム設計上、十分に考慮しなければならない値である。なぜなら、システム運用開始時に−５０℃で分散補償量を最適化した場合に、システム運用中に１００℃になったとすると、ペナルティ１dBの基準を満たさなくなる（最悪の場合を想定）。また、分散補償器の特性や構成によっては、分散補償量を連続的に設定できないので、システム運用開始時に最適値から多少ずれた値にしか設定できない場合も有り得る。この場合は、１５０℃以下の温度変化でもペナルティ１dBの基準を満たさなくなる可能性もある。
【０００６】
以上の考察により、４０Gb／ｓ以上の超高速光伝送システムを実現するには、システム運用開始時に中継区間ごとに分散補償量を最適化するとともに、システム運用中にも伝送路分散値の経時変化に対応して分散補償値の最適化を行う「自動分散補償システム」の構築が必要であることがわかる。この自動分散補償システムは、ＳＭＦ伝送システムだけではなく、波長分散値が小さい１．５５μｍ帯分散シフトファイバ（ＤＳＦ）を用いた場合でも必要である。
【０００７】
自動分散補償システムを実現するための要素技術は以下の３点にまとめられる。
（ｉ）可変分散補償器の実現
（ii）伝送路の波長分散値（または分散補償後の総分散量）のモニタ方法
（iii)可変分散補償器のフィードバック最適化制御方法
光ファイバの波長分散値の測定法として、複数の異なる波長の光を光ファイバに入力し、出力光間の群遅延差や位相差を測定するパルス法や位相法が従来より用いられている。しかし、これらの方法を用いて、システム運用中に常時分散測定を行うためには、各中継区間ごとに一組の波長分散測定器が必要となる。さらに、データ信号光の伝送を中断しないで分散量測定を行うためには、データ信号光とは異なる波長の測定光を波長多重する必要がある。このようにパルス法や位相法を光伝送装置の中に組み込むことは、サイズおよび経済性の面から現実的ではない。さらに主信号光波長と異なる波長を用いる場合、測定光波長での測定値から信号光波長での分散値を推測するというプロセスを挟むため、厳密性に欠けるおそれがある。そのため、主信号光から直接波長分散値を読み取れる方法が望ましい。
【０００８】
この方法として、既に本願発明者は特願平９−２２４０５６号において、ＮＲＺ（非零復帰）信号およびＯＴＤＭ信号（後述）に対するベースバンドスペクトル中の４０GHz 成分強度の総分散量依存性を利用した方法を提案している。具体的には、総分散量が零のときに４０GHz 成分強度が極小になり、そのときアイ開口度が最大になることを利用し、４０GHz 成分強度が極小になるように可変分散補償器の動作点をフィードバック設定する方法である。
【０００９】
しかしながら、後に詳述するように、４０GHz 成分強度が極小になる総分散量とアイ開口度が最大になる総分散量が一致するのは、信号光パワーの小さい線形伝送の場合に限られる。信号光パワーが大きくなり、非線形効果（＝自己位相変調効果：ＳＰＭ）が大きくなるほど、両者の差が大きくなり、上記の制御方法では分散補償量の最適化が難しい。伝送速度が上がるほど、所要光ＳＮＲおよび送受レベル差を確保するために、送信光パワーを上げなければならず、非線形伝送になる可能性が大きいのでこの問題を無視することはできない。
【００１０】
なお、ＲＺ（零復帰）信号については、総分散量零の近傍で４０GHz 成分が極大になること、及び、極大点の分散値が非線形効果によりシフトすることがA.Sano et al., ECOC'96 Technical Pigests Tud. 3.5 に報告されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
したがって本発明の目的は、非線形効果が顕著に現われるほどに信号光パワーが大きい場合であっても光伝送路の波長分散を適切に制御できる分散制御方法及び装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、光伝送路で伝送される光信号のパワーから最適な総分散量を決定し、光伝送路の所定の制御点までの分散量が零になるように分散量を制御し、該制御点の後段において、前記最適総分散量に相当する分散量を付加するステップを具備する分散制御方法が提供される。
【００１３】
本発明によれば、システムの運用の開始前に、光信号のパワーを非線形効果の生じない低い値に設定して、光伝送路の総分散量が零になるように総分散量を制御し、システムの運用中に、光信号のパワーから最適な総分散量を決定し、該最適分散量に相当する分散量を光伝送路に付加するステップを具備する分散制御方法もまた提供される。
【００１４】
本発明によれば光伝送路で伝送される光信号のパワーから最適な総分散量を決定する総分散量決定手段と、光伝送路の所定の制御点までの分散量が零になるように分散量を制御する分散量零制御手段と、該制御点の後段において、前記最適総分散量に相当する分散量を付加する手段とを具備する分散制御装置もまた提供される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
データ信号のビットレートが４０GHz のＯＴＤＭ信号、ＮＲＺ光信号、ＲＺ光信号（デューティ５０％）、およびＲＺ光信号（デューティ２５％）のベースバンドスペクトル中の４０GHz 成分強度の総分散依存性の計算機シミュレーションの結果をそれぞれ図１〜４に示す。図１〜４には振幅方向のアイ開口度についても示してある。入力光のパワーは平均で−５dBm,ＳＭＦ長は５０kmであり、ＳＭＦに直列に接続したＤＣＦの分散量を変えることにより、総分散量を変えた。
【００１６】
上記のＯＴＤＭ信号とは図５に示すような光変調器１０から出力される光信号である。図５において、ＬｉＮｂＯ₃ 基板１２にＴｉを熱拡散させて図５に示すような光導波路１４を形成し、その上に図５中にハッチングで示す電極パターン１６をＡｕで形成して、１入力２出力光スイッチ１８、独立な２系列の光変調器を有するデータ変調部２０、位相制御部２２および光多重部２４が形成される。１入力２出力光スイッチ１８の光導波路に連続光を入力し、２つの電極に位相差が１８０°の２０GHz クロックを印加すると、図６の（ａ）（ｂ）欄に示す互いに逆相の２系統の２０GHz 光クロックが光スイッチ１８から出力され、データ変調部２０の２つの光変調器へ入力される。２つの光変調器のそれぞれには２０Gb／ｓのデータ信号が印加されて図６の（ｃ）（ｄ）欄に示す２系列のＲＺ信号がデータ変調器２０から出力される。位相制御部２２では２光波間の位相差が１８０°になるように光波の位相が調節され、光多重部２４で合成される。２光波間の位相差が１８０°であるので、図６の（ｅ）欄に示すように１が連続するところでは裾部分が打ち消し合ってＲＺ信号に近い波形になり、それ以外の隣接ビットの少なくとも一方が０になるところではＮＲＺ信号の波形に近くなる。
【００１７】
図３および図４のＲＺ信号については、総分散量が零になったときに４０GHz 成分の強度が最大になることがわかる。これに対して、図１のＯＴＤＭ信号および図２のＮＲＺ信号では、逆に総分散量が零のときに４０GHz 成分強度は極小となっていることがわかる。
参考のためにＯＴＤＭ及びＮＲＺについて光変調信号ベースハンドスペクトルをそれぞれ図７及び図８に示す。ＮＲＺについては４０GHz 成分が無く、波長分散を受けた後ではスペクトル拡がりのために４０GHz 成分を生じると定性的には考えられる。また、ＯＴＤＭ及びＮＲＺの各々について、−４０，０，＋４０ps／nmの分散を受けた後の波形（等化波形）を図９及び図１０に示すが、ＯＴＤＭとＮＲＺの両方とも波形中心の“１”レベルが分散（正負）を受けた後に高くなり、クロスポイント位置が逆に下がっていることから、１タイムスロットの長さと同じ周期の強度変動が起きており、これによって４０GHz 成分が生じることがわかる。
【００１８】
したがって、一般にビットレートがBb／ｓの光信号を伝送する場合に、分散補償量や信号光波長等の可変分散デバイスの制御点を変化させて受光信号中のBHz 成分強度が極大または極小となる制御点を検出できれば、総分散量を零に設定できることになる。なお、BHz 成分以外にも、BHz の高調波成分など、他の周波数成分を用いて同様の制御を行うことも考えられる。また、ＯＴＤＭ，ＮＲＺ波形においては、図１および図２から明らかなように極小点の両側に２つの極大点が対称に存在するから、極小点の検出が難しい場合、２つの極大点を与える可変分散補償デバイスの制御点を検出して、その中点を取ることで総分散量を零に設定することができる。
【００１９】
さらに、ｍビット／秒のデータ信号で振幅変調されたｎ個のＲＺ信号を時分割多重して得られた、ｎ・ｍビット／秒のデータ信号で変調されたＯＴＤＭ信号の場合、前述のようにｎ・ｍヘルツ成分を抽出してそれが極小となるように伝送路の総分散を制御する代わりに、ｍヘルツ成分を抽出してそれが極大になるように伝送路の総分散を制御しても良い。このＯＴＤＭ信号を構成する速度ｍビット／秒のＲＺ信号にはｍヘルツ成分が含まれ、図３及び図４から明らかなように、それは総分散量が０のとき極大となるからである。すなわち、この場合、ｎ・ｍヘルツ成分またはｍヘルツ成分を抽出し、それがそれぞれ極小または極大となるように伝送路の総分散量が制御される。
【００２０】
図１１〜１４に、４０Gb／ｓ ＯＴＤＭ信号のＳＭＦ５０km伝送における、送信光パワーがそれぞれ０，＋５，＋１０及び＋１３dBm のときの総分散量（分散補償後）に対する４０GHz 成分とアイ開口度の関係（シミュレーション結果）を示す。図１及び図１１〜１４からわかるように、４０GHz 成分強度が極小になる総分散量とアイ開口度が最大になる総分散量が一致するのは、信号光パワーの小さい線形伝送（−５dBm)の場合に限られる。信号光パワーが大きくなり、非線形効果が大きくなるほど、両者の差が大きくなり、上記の制御方法では分散補償量の最適化が難しい。
【００２１】
図１５に４０Gb／ｓ ＯＴＤＭ信号のＳＭＦ５０km伝送における、送信光パワーに対するアイ開口最大および４０GHz 成分極小の総分散量の関係を示す。これより、４０GHz 成分極小の総分散量は送信光パワーに依存せず、０ps／nmで一定であるのに対し、アイ開口最大の総分散量は送信光パワーが大きくなるほど正分散側にシフトする。
【００２２】
図１６は本発明に係る自動分散等化システムの一実施例を示す。光送信機３０からの４０Gb／ｓのＯＴＤＭ信号は光伝送路（ＳＭＦ）３２で伝送された後、可変分散補償器３４，３５を経て光受信機３６へ入力される。光受信機３６へ入力される光信号の一部は可変分散補償器３４と３５の間の光カプラ３８で分岐され、受光器４０で電気信号に変換される。受光器４０の出力から中心周波数が４０GHz のバンドパスフィルタ４２で４０GHz 成分が抽出され、強度検出部４４でその強度が検出される。補償量制御部４６においては、ＲＺ信号に対しては４０GHz 成分が極大になる方向に、ＯＴＤＭまたはＮＲＺ波形に対しては、４０GHz 成分が極小になる方向に可変分散補償器３４の分散補償量を制御する。また、２０Gb／ｓのＲＺ信号を２個多重したＯＴＤＭ信号の場合、４０GHz 成分を極小にする代わりに２０GHz 成分を極大にしても良い。
【００２３】
補償量制御部４７は送信側の光ポストアンプ３１内に通常存在する自動レベル制御（ＡＬＣ）のための制御信号または光出力パワーモニタ信号を利用して光信号のパワーを検出し、ＯＴＤＭ信号の場合、図１５の関係から非線形効果によるシフト量を決定し、可変分散補償器３５に設定する。これにより、可変分散補償器３４で分散量零に制御された光信号に、そのときの光パワーに応じた最適な分散量が付加されて光受信機３６へ入射される。光信号パワーの検出のためには、光ポストアンプ３１の出力の一部を分岐してフォトダイオードで検出しても良い。
【００２４】
ＮＲＺ信号については、図１７〜図２１に４０Gb／ｓ ＮＲＺ信号のＳＭＦ５０km伝送における、送信光パワーがそれぞれ０，＋５，＋１０，＋１３のときの総分散量（分散補償後）に対する４０GHz 成分とアイ開口度の関係（シミュレーション結果）を示す。図２及び図１７〜図２１からわかるようにアイ開口最大の総分散量が送信光パワーが大きくなるほど正分散側にシフトする特性はＯＴＤＭ信号の場合と同じである。しかし、総分散量に対する４０GHz 成分強度の変化の様子はＯＴＤＭ信号と異なる。特に、ＯＴＤＭ信号では、送信光パワーに依存せずに、総分散量零の場合に常に４０GHz 成分が極小になるのに対し、ＮＲＺ信号では、線形伝送の場合は総分散量零で４０GHz 成分が極小（＝０）になるが、送信光パワーが大きくなるにつれて、総分散量零での４０GHz 成分が大きくなる。したがって、可変分散補償器３４の制御については、ＯＴＤＭ信号の場合のように総分散量零で４０GHz 成分が極小になるように制御することはできない。しかし、４０Gb／ｓ ＮＲＺ信号の場合、送信パワーに依存せずに＋６０ps／nmと−６０ps／nmで極大になるため、これらの極大点の中点を求めれば、総分散量零になるように可変分散補償器３４を制御することは可能である。そして、可変分散補償器３５についてはＯＴＤＭ信号の場合と同様に、送信光パワーに従って変化させればよい。
【００２５】
図２１及び図２２に図１６の光送信機３０、光受信機３６の具体例を示す。図２１の光送信機３０において、光信号生成のための光変調器として図５に示したＯＴＤＭ変調器１０が使用されている。図２１には、図５のＯＴＤＭ変調器１０が図５と同一の構成要素に同一の参照番号を用いて機能的に表わされている。
この例では、パラレルに入力される２つの１０Gb／ｓのデータ信号をパラレル／シリアル変換部７０で変換して１つの２０Gb／ｓのＮＲＺ信号を得る。この２０Gb／ｓのＮＲＺ信号をドライバ７２に入力し、光変調器２０を駆動する２０Gb／ｓのドライブ信号を得る。各光変調器２０の出力（２０Gb／ｓのＲＺ光信号）は、位相調整部２２で位相調整され（光の位相差が１８０°になるように位相がずらされる。）た後、それらを光多重部２４（光カプラ）にて合波して、１つのＮＲＺ形式の４０Gb／ｓの光信号を得、光ポストアンプ７４を経て伝送路へ送出される。このような、光送信器の詳細回路図を図２３に示す。
【００２６】
図２２の光受信機において、４０Gb／ｓの光信号は、光プリアンプ３３、可変分散補償器３４、ビームスプリッタ３８、及び可変分散補償器３５を介して、光ＤＥＭＵＸ７８に入力される。光ＤＥＭＵＸ７８としては、図２４に示す偏光無依存型光ＤＥＭＵＸを用いることができる。
図２４に偏光無依存型光ＤＥＭＵＸ７８の構造図を示す。受信側に配置する光ＤＥＭＵＸには偏光無依存性が要求される。そのため、まず、ファイバ伝送後に入力される４０Gb／ｓ ＯＴＤＭ信号を、初段の交差導波路型偏光スプリッタ８０によりＴＥ成分とＴＭ成分に偏光分離する。なお、ここでは偏波消光比が２０dB以上確保できるように交差長を最適化している。次に各々のモードに対し、２０GHz 正弦波信号駆動の１×２スイッチ８４を用いて、２０Gb／ｓ光ＲＺ信号への光時分割分離を行う。このとき、それぞれの１×２スイッチの２出力は相補関係にある。ただし、一般にＬＮスイッチ（変調器）においては、ＴＥモードよりＴＭモードの方が変調効率が大きいため、本デバイスでは偏光分離後のＴＥモード光を１／２波長板８２でＴＭモード光に変換してから光分離を行っている。最終段では、２つの偏波ビームコンバイナで、同じビットシーケンス同志を合波している。このとき、ＴＭモード光同志を合波すると、前述のＯＴＤＭ変調器の場合と同様に光干渉の問題が生じるので、先にＴＥ／ＴＭモード変換を行わなかったポートの１×２スイッチ８４の後段で１／２波長板８８によりＴＭ／ＴＥモード変換を行った後、直交偏波成分をパワー合波している。
【００２７】
図２２に戻って、光ＤＥＭＵＸ７８にて得られた、２つの２０Gb／ｓ光ＲＺ信号は、それぞれフォトダイオード９０に入力されて電気信号に変換され、プリアンプ９２にて増幅された後等化アンプ９４にて波形成形される。そして、シリアル／パラレル変換部９６にて、元の１０Gb／ｓ ＮＲＺ信号が再生される。図示されていないが、その後、１０Gb／ｓ識別部によりデータが再生される。このような光受信機３６の光分離までの部分の詳細回路図を図２５に示す。
【００２８】
次に可変分散補償器３４，３５の一例（M. M. Ohm et al., “Tunable fiber grating dispersion using a piesoelectric stack”, OFC '97 Technical Digest, WJ3, pp. 155-156）について説明する。
図２６に示すように、チャープドファイバグレーティング９０の２１個のセグメントの各々に別々に圧電素子９２を取り付ける。各圧電素子への印加電圧Ｖ₁ 〜Ｖ₂₁として図２７に示すように傾斜をつけて電圧を与えると、クレーティング９０の長手方向に加わる圧力が変化し、図２７のＡ〜Ｄの電圧パターンに対して図２８のように分散値（線の傾き）が変化する。また、電圧パターンＡ〜Ｄの間の中間的な電圧パターンを与えれば、分散値を連続的に変えることができる。
【００２９】
図２９は、補償量制御部４６の一例を示す図である。４０Gb／ｓの周波数成分の強度値は、Ａ／Ｄ変換器９４でＡ／Ｄ変換され、ディジタル信号として、ＭＰＵ９６に入力される。ＭＰＵ９６は、メモリ９８に記憶されている前回受信した強度値Ｉｐと、今回の強度値Ｉｃとを比較し、現時点の分散量と４０Gb／ｓの強度との関係が、図２におけるＸのスロープにあるか、Ｙのスロープにあるかをチェックする。即ち、Ｘのスロープにあれば可変分散補償器３４の分散量を減少させれば、分散量０（Ｚポイント）に収束する。またＹのスロープであれば、可変分散補償器３４の分散量を増加させれば分散量０に収束する。従って、Ｉｃ＞Ｉｐの場合は、Ｘスロープにあると見なし、可変分散補償器３４に与える電圧を制御するため、分散量が減少するようなＶ₁ 〜Ｖ₂₁の値を求め、ラッチの付いたＤ／Ａ変換器１００経由で、各圧電素子に与える電圧を出力する。逆にＩｃ＜Ｉｐの場合は、Ｙスロープにあると見なし、可変分散補償器３４に与える電圧を制御するため、分散量が増加するようなＶ₁ 〜Ｖ₂₁の値を求める。
【００３０】
なお、Ｖ₁ 〜Ｖ₂₁の値を求めるためには、図２７及び図２８に示すデータ（分散量とＶ₁ 〜Ｖ₂₁との関係を示すデータ）と、図２に示すデータ（４０Gb／ｓの強度と分散量との関係を示すデータ）をメモリにあらかじめ記憶しておく。そして、図２のＸ，Ｙスロープのいずれのスロープにあるかをまず求めて、現在の分散量Ｉｃを図２に示すデータより求める。現在の分散量Ｉｃから、分散量０のＺポイントに収束させるために可変分散補償器３４で補償すべき分散量Ｉｃ′を求める。即ち、Ｉｃ＋Ｉｃ′＝０となるように、Ｉｃ′を求める。
【００３１】
このようにしてＩｃ′が求まれば、図２７及び図２８に示されたデータをもとに、Ｉｃ′を得るために可変分散補償器３４に与えるＶ₁ 〜Ｖ₂₁を求める。
補償量制御部４７は、図１５に示した、光信号と最適総分散量の関係及び可変分散補償器に与える電圧パターンと分散値の関係のデータを内蔵しており、光ポストアンプ３１の出力におる光信号パワーの値からそのときの最適総分散量の値を決定し、それに対応する電圧Ｖ₁ 〜Ｖ₂₁を決定して可変分散補償器３５に与える。
【００３２】
図３０は図１６のシステムの一変形を示す。同一の構成要素には同一の参照番号を付してその説明を省略する。図３０のシステムにおいては、図１６のシステムにおける可変分散補償器３４の代わりに光送信機３０に波長可変光源４８を用い、信号光波長制御部５０で信号光の波長を制御することにより光伝送路３２の波長分散量を制御している。
【００３３】
図３１は図１６のシステムの他の変形を示す。図３１のシステムにおいては、光信号のパワーの検出信号として、送信側の光ポストアンプ３１でなく受信側の光プリアンプ３３の制御信号またはモニタ信号が利用されている。その他の点は図１６のシステムと同じである。図３１のシステムにおいても、図３０のシステムと同様に、可変分散補償器３４の制御の代わりとして、波長可変光源４８による信号光波長の制御を行なっても良い。
【００３４】
図３２は本発明の第２の実施例に係る自動分散等化システムを示す。本実施例では、まず、システム立ち上げ時において信号光パワーを非線形効果の生じない十分低い値に設定した状態で、受光器４０、バンドパスフィルタ４２、強度検出部４４、補償量制御部４６、及び可変分散補償器３４からなるループで総分散量が零に制御される。運用時には、補償量制御部４７が光パワーの大きさから非線形効果による最適分散値のシフト量を決定し、可変分散補償器３４の分散値をその分だけ変化させる。
【００３５】
図３３は図１４の関係を再度示すものであるが、図３３からわかるように、総分散量を或る範囲に限定すれば、４０GHz 強度から総分散量が一義的に決定される。そこで、図３２の第２の実施例において、システム立ち上げ時に総分散量を零にした後、運用時の信号光パワーから決まる最適値に総分散量を設定するために、４０GHz 強度が最適値に対応する値になるように制御しても良い。例えば、信号光パワーが＋１３dBm であるとき、図１５の関係によれば最適総分散量は４０ps／nmであるから、４０GHz 強度が図３３中のＡ点の値になるように制御する。
【００３６】
図３４は図３２のシステムの他の変形を示す。図３４のシステムではシステム立ち上げ時の分散量の制御が可変分散補償器３４を使って行なわれ、運用時の制御は可変分散補償器３５を使って行なわれる。
この場合、図３５に示すように可変分散補償器３５を送信側に配置しても良い。この例では、可変分散補償器３５を光ポストアンプ３１の近くに配置できるので、伝送路を挟んだ遠隔制御の必要がなく、システム運用が簡単になる。
【００３７】
これまでに説明した例では、再生中継システムにおける受信端および送信端に可変分散補償器が配置されているが、非再生光増幅中継システムにおいては、光増幅中継器内にも可変分散補償器が配置される構成においても同様の制御を行うことができる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明により、可変分散補償器を用いた超高速光伝送システムにおいて、送信光パワーに応じて分散補償量を最適化することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】４０Gb／ｓ ＯＴＤＭ信号についての４０GHz クロック成分強度の総分散量依存性の計算機シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図２】４０Gb／ｓ ＮＲＺ信号についての４０GHz クロック成分強度の総分散量依存性の計算機シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図３】４０Gb／ｓ ＲＺ信号（デューティ５０％）についての４０GHz クロック成分強度の総分散量依存性の計算機シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図４】４０Gb／ｓ ＲＺ信号（デューティ２５％）についての４０GHz クロック成分強度の総分散量依存性の計算機シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図５】４０Gb／ｓ ＯＴＤＭ信号を生成する光変調器の平面図である。
【図６】図５の光変調器の動作を説明する波形図である。
【図７】ＯＴＤＭ信号のベースバンドスペクトルである。
【図８】ＮＲＺ信号のベースバンドスペクトルである。
【図９】波長分散を受けた後のＯＴＤＭ信号の波形図である。
【図１０】波長分散を受けた後のＮＲＺ信号の波形図である。
【図１１】信号光パワーが０dBm であるときの４０GHz ＯＴＤＭ信号についての４０GHz クロック成分強度の総分散量依存性の計算機シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図１２】信号光パワーが＋５dBm であるときの４０GHz ＯＴＤＭ信号についての４０GHz クロック成分強度の総分散量依存性の計算機シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図１３】信号光パワーが＋１０dBm であるときの４０GHz ＯＴＤＭ信号についての４０GHz クロック成分強度の総分散量依存性の計算機シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図１４】信号光パワーが＋１３dBm であるときの４０GHz ＯＴＤＭ信号についての４０GHz クロック成分強度の総分散量依存性の計算機シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図１５】４０GHz のＯＴＤＭ信号伝送において、４０GHz 成分が極小となる総分散量及び最適総分散量の信号光パワー依存性を示すグラフである。
【図１６】本発明に係る自動分散等化システムの一実施例を示すブロック図である。
【図１７】信号光パワーが０dBm であるときの４０GHz ＮＲＺ信号についての４０GHz クロック成分強度の総分散量依存性の計算機シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図１８】信号光パワーが＋５dBm であるときの４０GHz ＮＲＺ信号についての４０GHz クロック成分強度の総分散量依存性の計算機シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図１９】信号光パワーが＋１０dBm であるときの４０GHz ＮＲＺ信号についての４０GHz クロック成分強度の総分散量依存性の計算機シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図２０】信号光パワーが＋１３dBm であるときの４０GHz ＮＲＺ信号についての４０GHz クロック成分強度の総分散量依存性の計算機シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図２１】図１６の光送信機３０の具体例を示すブロック図である。
【図２２】図１６の光受信機３６の具体例を示すブロック図である。
【図２３】光送信機の詳細回路図である。
【図２４】偏光無依存型光ＤＥＭＵＸを示す図である。
【図２５】光受信機の一部の詳細回路図である。
【図２６】可変分散補償器の一例を示す図である。
【図２７】図１９の可変分散補償器の各セグメントへ与える電圧Ｖ₁ 〜Ｖ₂₁のパターンＡ〜Ｄを示すグラフである。
【図２８】各電圧パターンＡ〜Ｄにおける分散値を示すグラフである。
【図２９】補償量制御部４６の構成の一例を示すブロック図である。
【図３０】図１６のシステムの一変形を示すブロック図である。
【図３１】図１６のシステムの他の変形を示すブロック図である。
【図３２】本発明に係る自動分散等化システムの第二の実施例を示すブロック図である。
【図３３】図３２のシステムの一変形を説明するためのグラフである。
【図３４】図３２のシステムの他の変形を示すブロック図である。
【図３５】図３２のシステムの他の変形を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０…光変調器
１２…ＬｉＮｂＯ₃ 基板
１４…光導波路
１６…電極パターン
１８…１入力２出力光スイッチ
２０…データ変調部
２２…位相制御部
２４…光多重部
３０…光送信機
３１…光ポストアンプ
３２…光伝送路
３３…光プリアンプ
３４，３５…可変分散補償器
３６…光受信機

Claims (23)

1. （ａ）光伝送路で伝送される光信号のパワーからアイ開口度が最大となる最適な総分散量を決定し、
   （ｂ）光伝送路の所定の制御点までの分散量が零になるように分散量を制御し、
   （ｃ）該制御点の後段における光伝送路の分散量が、前記最適総分散量に相当する値になるように分散量を設定するステップを具備する分散制御方法。
2. ステップ（ｂ）は、
   （ｉ）前記制御点において特定の周波数の成分の強度を検出し、
   （ii）検出された強度が極大または極小となるように分散量を制御することによって分散量を零に制御するサブステップを含む請求項１記載の方法。
3. 前記特定の周波数は、前記光信号のビットレートの値と同じ値の周波数である請求項２記載の方法。
4. ステップ（ｂ）において、前記制御点の前段に設置された、可変の分散値を有する可変分散補償器の分散値を制御することによって分散量が零に制御される請求項１〜３のいずれか１項記載の方法。
5. ステップ（ｂ）において、光信号の波長を制御することによって分散量が零に制御される請求項１〜３のいずれか１項記載の方法。
6. ステップ（ａ）において、光送信機内に設けられる光ポストアンプの制御信号またはモニタ信号が光信号のパワーの検出信号として利用される請求項１〜５のいずれか１項記載の方法。
7. ステップ（ａ）において、光受信機内に設けられる光プリアンプの制御信号またはモニタ信号が光信号のパワーの検出信号として利用される請求項１〜５のいずれか１項記載の方法。
8. （ａ）システムの運用の開始前に、光信号のパワーを非線形効果の生じない低い値に設定して、光伝送路の総分散量が零になるように総分散量を制御し、
   （ｂ）システムの運用中に、光信号のパワーからアイ開口度が最大となる最適な総分散量を決定し、
   （ｃ）光伝送路の分散量が該最適分散量に相当する値になるように分散量を設定するステップを具備する分散制御方法。
9. ステップ（ａ）は、
   （ｉ）受信側において特定の周波数成分の強度を検出し、
   （ii）検出された強度が極大または極小となるように総分散量を制御することによって、総分散量を零に制御するサブステップを含む請求項８記載の方法。
10. 前記特定の周波数は、前記光信号のビットレートの値と同じ値の周波数である請求項９記載の方法。
11. ステップ（ｂ）において、光送信機内に設けられる光ポストアンプの制御信号またはモニタ信号が光信号のパワーの検出信号として利用される請求項８〜１０のいずれか１項記載の方法。
12. ステップ（ｂ）において、光受信機内に設けられる光プリアンプの制御信号またはモニタ信号が光信号のパワーの検出信号として利用される請求項８〜１０のいずれか１項記載の方法。
13. ステップ（ｃ）において、前記特定の周波数成分の強度が前記最適分散量に相当する値になるように分散量を制御することによって、該最適分散量に相当する分散量が光伝送路に付加される請求項９〜１２のいずれか１項記載の方法。
14. ステップ（ａ）における総分散量の制御及びステップ（ｃ）における分散量の付加は単一の可変分散補償器を使って行なわれる請求項８〜１３のいずれか１項記載の方法。
15. ステップ（ａ）における総分散量の制御は第１の可変分散補償器を使って行なわれ、ステップ（ｃ）における分散量の付加は第２の可変分散補償器を使って行なわれる請求項８〜１３のいずれか１項記載の方法。
16. 前記第１及び第２の可変分散補償器は、それぞれ受信側及び送信側に配置される請求項１５記載の方法。
17. 光伝送路で伝送される光信号のパワーからアイ開口度が最大となる最適な総分散量を決定する総分散量決定手段と、
    光伝送路の所定の制御点までの分散量が零になるように分散量を制御する分散量零制御手段と、
    該制御点の後段における光伝送路の分散量が、前記最適総分散量に担当する値になるように分散量を設定する手段とを具備する分散制御装置。
18. 前記分散量零制御手段は、前記制御点において特定の周波数の成分の強度を検出する光検出器と、
    検出された強度が極大または極小となるように分散量を制御することによって分散量を零に制御する制御器を含む請求項１７記載の装置。
19. 前記特定の周波数は、前記光信号のビットレートの値と同じ値の周波数である請求項１８記載の装置。
20. 前記分散量零制御器は、前記制御点の前段に設置された、可変の分散値を有する可変分散補償器を含む請求項１７〜１９のいずれか１項記載の装置。
21. 前記分散量零制御手段は、光信号の波長を制御することによって分散量を零に制御するための波長可変光源を含む請求項１７〜１９のいずれか１項記載の装置。
22. 前記総分散量決定手段は、光送信機内に設けられる光ポストアンプの制御信号またはモニタ信号を光信号のパワーの検出信号として利用する請求項１７〜２１のいずれか１項記載の装置。
23. 前記総分散量決定手段は、光受信機内に設けられる光プリアンプの制御信号またはモニタ信号を光信号のパワーの検出信号として利用する請求項１７〜２１のいずれか１項記載の装置。

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