JP4842100B2 - 分散予等化光送信器および光通信システム - Google Patents

Description

この発明は分散予等化光送信器および光通信システムに関する。

長距離光通信システムにおいて、システムの低コスト化ならびに伝送レート上昇によるシステムアップグレートを容易に行うためには伝送路の有する波長分散をより効率的に補償する技術が重要となる。たとえば、分散補償ファイバおよびその損失補償に使用する光増幅器を削減することでシステムの低コスト化を図ることが可能である。また、伝送レートや変調フォーマットに応じて波長分散耐力は異なるが、いずれの伝送方式においても分散補償ファイバを使用しない、もしくは、少数の種別の分散補償ファイバのみ使用することで、伝送レートや変調フォーマットによらない伝送路構成をとることが可能となり、結果として既存システムのアップグレードや複数変調方式混在のシステム実現が容易となる。

以上の効果を得るための１つの方策として、１０Ｇｂ／ｓに対して２００００〜４００００ｐｓ／ｎｍといった非常に大きな分散予等化を行う方式として、伝送路の有する波長分散に対して、絶対値は同じで符号が逆の波長分散の効果をあらかじめ付加した光信号を送信する分散予等化送信の方式が活発に研究され始めている（例えば、非特許文献１及び２参照。）。

図８は、この種の従来の分散予等化光送信器の構成を示したブロック図である。図８に示すように、従来の分散予等化光送信器には、光源１０と、光源１０と光ファイバ伝送路１５との間に接続された光変調手段２０とが設けられている。さらに、光変調手段２０に接続された、光位相制御手段１６および分散予等化データ生成手段１７が設けられている。また、分散予等化データ生成手段１７には、等化パラメータ設定手段１９が接続されている。

また、光変調手段２０内には、光源１０に接続され、光源１０からの光を分波する光分波手段１１と、光分波手段１１に対して並列に接続され、２つに分波された光がそれぞれ入力される２つのマッハツェンダー（ＭＺ：Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）型光変調部１２ａ，１２ｂとが設けられている。さらに、一方のマッハツェンダー（ＭＺ：Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）型光変調部１２ｂに接続された光位相調整部１３が設けられている。この光位相調整部１３には、上述した光位相制御手段１６からの制御信号が入力され、当該制御信号に従って、２つのマッハツェンダー（ＭＺ：Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）型光変調部１２ａ，１２ｂによって生成された光電界の相対位相差を制御する（π／２位相シフトを行う）。また、光変調手段２０内には、マッハツェンダー（ＭＺ：Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）型光変調部１２ａ及び光位相調整部１３に接続された光合波手段１４が設けられている。光合波手段１４は、他端が光ファイバ伝送路１５に接続されている。

また、分散予等化データ生成手段１７内には、外部から送信元データが入力されるとともに、等化パラメータ設定手段１９から等化パラメータが入力される分散逆関数演算手段３０が設けられている。分散逆関数演算手段３０には、２つの変調器逆関数演算手段３１ａ，３１ｂが並列に接続されている。また、これらの変調器逆関数演算手段３１ａ，３１ｂに、それぞれ順次、直列に接続されたＤ／Ａコンバータ３２ａ，３２ｂ、および、増幅器３３ａ，３３ｂがさらに設けられている。なお、増幅器３３ａからの出力は、光変調手段２０のマッハツェンダー（ＭＺ：Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）型光変調部１２ｂに入力され、増幅器３３ｂからの出力は、光変調手段２０のマッハツェンダー（ＭＺ：Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）型光変調部１２ａに入力される。

図８に沿って以下、従来の分散予等化光送信器の動作について説明を行う。従来例では、送信元データ系列に対して、伝送路の波長分散の逆関数演算および光変調器伝達関数の逆関数演算を分散逆関数演算手段３０にて行い、得られる２系列のデータ（Ｉ−チャンネル、Ｑ−チャンネル）を用いてＩ／Ｑ変調器を駆動することで、分散予等化を行った光信号を送出する。この際、伝送路の波長分散の逆関数演算としては、伝送路の波長分散と絶対値は同じで符号が逆の波長分散の伝達関数と送信データ系列の掛け合わせ演算、もしくは、同伝達関数から求まるインパルス応答と送信元データ系列との畳み込み演算（すなわち、伝送路波長分散の伝達関数の実部と虚部の逆関数と入力される送信元の２系列のデータとの畳み込み演算）によって複素データ列を得る方法が一般的である。この際、演算に供する伝達関数またはインパルス応答は予等化量によって異なるため、等化パラメータ設定手段１９の保持する関連データを予等化量に応じて分散逆関数演算手段３０に再設定する。また、一般的に、電気・光変換の応答特性は線形ではないため、理想的な光信号を生成するためには、通常、電気・光変換の応答特性を補正する演算を行うための変調器逆関数演算手段３１ａ，３１ｂが追加されている。さらに、上記の各演算をディジタル演算処理によって実施する場合、Ｄ／Ａコンバータ３２ａ，３２ｂと増幅器３３ａ，３３ｂを通して光変調器の駆動用アナログ信号を得る。

光のＩ／Ｑ変調は、例えば、図８に示す構成のネスト型光変調器（光変調手段２０）にて、各マッハツェンダー（ＭＺ：Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）型光変調部１２ａ，１２ｂをそれぞれＩ−チャンネル、Ｑ−チャンネルで駆動することで行う（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に示された変調器は、差動４位相偏移変調（ＤＱＰＳＫ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ、以下、ＤＱＰＳＫとする。）に使用するネスト型光変調器である。当該変調器は、光位相制御手段１６の制御に従い、光位相調整部１３でπ／２位相シフトを行うことで、Ｉ／Ｑの２系列のデータから、Ｉ−チャンネルでの変調光信号とＱ−チャンネルでの変調光信号が図８に示すような直交関係にある複素光電界を生成することが可能であるため、分散予等化送信用の光変調器としても使用可能である。このようにして、得られた互いに直交関係となる２つの光電界を、光合波手段１４により合波させて、光ファイバ伝送路１５に対して出力する。

特表２００４−５１６７４３号公報 D. McGhan， et al.， "5120-km RZ-DPSK Transmission Over G.652 Fiber at 10Gb/s Without Optical Dispersion Compensation", IEEE Photon. Technol. Lett.， vol. 18， no. 2， Jan. 15， 2006 P. J. Winzer， et al.， "Electronic pre-distortion for advanced modulation formats", ECOC2005， Tu4.2.2， Glasgow， UK， Sep. 2005

ここで、伝送路の波長分散として正・負にまたがる分散補償が必要な場合を考える。例えば、既存の光通信システム網に対して分散予等化光送信器を適用する場合、既に導入されている分散補償ファイバなどの補償デバイスや敷設されている光ファイバ伝送路種別との兼ね合いで、必ずしも補償すべき残留分散の符号が正もしくは負と決まっていないことが想定される。

このように、正・負の伝送路波長分散に対して分散予等化を行う場合には、図８の従来構成のままでは、符号を含めて全ての分散値に対応するデータを投下パラメータ設定手段もしくは図示しない外部記憶素子に保持しておくことが必要となる。

上述のように、従来の分散予等化光送信器においては、正・負の分散予等化を行う場合には、分散予等化光送信器で保持しておくべきデータ量が増大してしまうという問題点があった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、光位相調整の制御ポイントを予等化分散量の符号に応じて切り替えることで、多量のデータを保持しておかなくても、正・負の分散予等化を行うことが可能な分散予等化光送信器および光通信システムを得ることを目的としている。

この発明は、送信元データ系列が入力され、前記送信元データ系列対して、前記送信元データ系列が伝送される伝送路の波長分散の逆関数演算および光変調手段の伝達関数の逆関数演算を行い、それによって得られる２系列のデータを出力する分散予等化データ生成手段と、並列に設けられた２つのマッハツェンダー型光変調部と、前記マッハツェンダー型光変調部の一方に接続された光位相調整部とを備え、前記２つのマッハツェンダー型光変調部に、前記分散予等化データ生成手段からの２系列のデータがそれぞれ１つずつ入力されて、それらにより、前記２つのマッハツェンダー型光変調部のそれぞれが駆動され、前記２つのマッハツェンダー型光変調部は、光源から光分波手段を介して入力される分波光を変調して、互いに直交関係となる第一および第二の光電界をそれぞれ生成するとともに、前記光位相調整部は、設定された設定値により前記第一および第二の光電界の相対位相差を調整する、光変調手段と、前記光変調手段による前記調整で用いられる前記相対位相差に対する設定値の切り替え制御を行い、それによって、分散予等化量の符号を可変する制御手段とを備えたことを特徴とする分散予等化光送信器である。

この発明は、送信元データ系列が入力され、前記送信元データ系列対して、前記送信元データ系列が伝送される伝送路の波長分散の逆関数演算および光変調手段の伝達関数の逆関数演算を行い、それによって得られる２系列のデータを出力する分散予等化データ生成手段と、並列に設けられた２つのマッハツェンダー型光変調部と、前記マッハツェンダー型光変調部の一方に接続された光位相調整部とを備え、前記２つのマッハツェンダー型光変調部に、前記分散予等化データ生成手段からの２系列のデータがそれぞれ１つずつ入力されて、それらにより、前記２つのマッハツェンダー型光変調部のそれぞれが駆動され、前記２つのマッハツェンダー型光変調部は、光源から光分波手段を介して入力される分波光を変調して、互いに直交関係となる第一および第二の光電界をそれぞれ生成するとともに、前記光位相調整部は、設定された設定値により前記第一および第二の光電界の相対位相差を調整する、光変調手段と、前記光変調手段による前記調整で用いられる前記相対位相差に対する設定値の切り替え制御を行い、それによって、分散予等化量の符号を可変する制御手段とを備えたことを特徴とする分散予等化光送信器であるので、光位相調整の制御ポイントを予等化分散量の符号に応じて切り替えることで、多量のデータを保持しておかなくても、正・負の分散予等化を行うことが可能である。

以下、この発明に係る分散予等化光送信器および光通信システムの実施の形態を説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る分散予等化光送信器に関する構成図である。図１に示すように、本実施の形態１に係る分散予等化光送信器は、送信元データ系列が入力されて伝送路波長分散の逆関数演算を行い、それによって得られる２系列のデータを駆動信号として出力する分散予等化データ生成手段１７と、光源１０と光ファイバ伝送路１５との間に接続され、分散予等化データ生成手段１７から得られる２系列の出力データを駆動信号として用いて光源１０から光分波手段１１を介して入力される分波光から、互いに直交関係となる第一および第二の光電界を生成する光変調手段２０とを有している。本実施の形態１に係る分散予等化光送信器は、これらの第一および第二の光電界の相対位相差を制御することで分散予等化量の符号を可変する。また、図１に示すように、分散予等化データ生成手段１７に等化パラメータを入力する等化パラメータ設定手段１９と、光変調手段２０に制御信号を入力して光位相の設定を制御する光位相制御手段１６と、光位相制御手段１６と等化パラメータ設定手段１９との間に接続された光位相設定切替手段１８とが設けられている。

光変調手段２０内には、光源１０からの光が入力される光分波手段１１と、光分波手段１１に対して並列に接続されて分波光が入力されて第１および第２の光電界を生成する２つのマッハツェンダー（ＭＺ：Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）型光変調部１２ａ，１２ｂとが設けられ、さらに、一方のマッハツェンダー（ＭＺ：Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）型光変調部１２ｂには、第１および第２の光電界の位相差を制御するための光位相調整部１３が接続されている。この光位相調整部１３には、上述した光位相制御手段１６からの制御信号が入力される。なお、光変調手段２０では、マッハツェンダー（ＭＺ：Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）型光変調部１２ａ及び光位相調整部１３から出力される光電界は、光合波手段１４により合波され、光ファイバ伝送路１５に出力される。光変調手段２０は、このように構成されたネスト型光変調器から構成されている。

次に、上記の通り構成される本実施の形態１の分散予等化光送信器の動作について説明する。図８の従来例と比較して、図１に示す本実施の形態１では、光位相設定切替手段１８が設けられている点が異なり、光変調手段２０および分散予等化データ生成手段１７の構成および動作自体は図８と同一であるので、それらを参照することとし、ここでは、説明を省略する。光位相設定切替手段１８では、光変調手段２０の光位相調整部１３の設定位相（Ｉ−チャンネル、Ｑ−チャンネル間の相対位相差）を、例えばπ／２及び−π／２の２点で切り替えるよう、光位相制御手段１６へ制御信号を送る。光位相制御手段１６は、それにより、制御信号を出力して、光変調手段２０の光位相調整部１３における制御で用いられる設定位相（設定値）の値の切替制御を行って、設定位相の値を指定された方の値に設定させる。なお、ＬｉＮｂＯ３光変調器として光変調手段２０を構成する場合、光位相制御手段１６は光位相調整部１３に印加されるＤＣバイアスの制御を行うことが通例である。同様に、マッハツェンダー（ＭＺ：Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）型光変調部１２ａおよび１２ｂにおいてもＤＣバイアス制御を行うが、図１では記載を省略している。

以下で、図１の構成において、光位相設定切替手段１８により、光位相制御手段１６を介して、光位相調整部１３の設定位相をπ／２から−π／２に設定変更する場合の動作について説明する。

分散予等化データ生成手段１７により分散予等化処理を施された光電界をネスト型光変調器から構成された光変調手段２０から出力する際、通常は出力光電界（複素電界）の実部、虚部をそれぞれのサブのマッハツェンダー（ＭＺ：Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）型光変調部１２ａ，１２ｂにて生成する。各マッハツェンダー（ＭＺ：Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）型光変調部１２ａ，１２ｂを駆動する電気データは、例えば、図８の分散予等化データ生成手段１７に記載の構成によって、元のデータ系列に対して伝送路波長分散の逆伝達関数との畳み込み演算によって得る。ここで、送信元データをｄ（ｔ）とし、伝送路波長分散の逆伝達関数の時間軸表現をｈ（ｔ）とすると、下式（１）に示す演算によって所望とする複素電界に相当する電気信号を得ることができる。理想的な光変調器として駆動電気信号に比例した出力光電界が得られる場合には、式（１）の第一項をネスト型変調器のＩ−チャンネル用光変調部（光変調手段２０のマッハツェンダー（ＭＺ：Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）型光変調部１２ａ）、第二項をＱ−チャンネル用光変調部（光変調手段２０のマッハツェンダー（ＭＺ：Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）型光変調部１２ｂ）で得られる光電界とみなしてお互いの位相差をπ／２として合波すればよいことがわかる。尚、現実には光変調器の電気光変換時の応答特性の補正など追加演算が必要であるが、本説明では省略する。

ここに、実部（Ｉ−チャンネル駆動信号）と虚部（Ｑ−チャンネル駆動信号）の合波時の位相差を−π／２とした場合、式（１）は下式（２）となり、出力として得られる複素光電界は、元データ系列に対して、伝送路波長分散の逆伝達関数の複素共役と畳み込み演算した結果が得られることになる。

ここで、伝送路波長分散の伝達関数の時間軸表現ｈ（ｔ）、周波数軸表現Ｈ（ω）はお互いにフーリエ変換の関係にあり、それぞれ、下記の式（３）および式（４）として表される。

ここに、Ｌは光ファイバの伝播距離、β_２は光ファイバの波長分散Ｄに関連する２次の伝搬定数である。なお、β_２［ｐｓ^２／ｋｍ］と波長分散Ｄ［ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ］の間には、下式（５）の関係がある。なお、ここに、λは伝送路波長、ｃは光速度である。

式（４）で示されるとおり、周波数軸表現Ｈ（ω）がωの偶関数として表現できるため、時間軸表現ｈ（ｔ）の複素共役｛ｈ（ｔ）｝^＊および周波数軸表現Ｈ（ω）の複素共役｛Ｈ（ω）｝^＊は、それぞれ、下記の式（６）および式（７）として表され、符号を反転させた伝送路波長分散に相当する伝達関数の時間軸表現および周波数軸表現と等価となる。

したがって、ネスト型光変調器の光位相調整部でのπ／２位相シフトを−π／２に変更すると、各サブのマッハツェンダー（ＭＺ：Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）型光変調部１２ａ，１２ｂの駆動電気信号が同じ状態であっても、分散予等化量の符号が反転することになる。

以上のように、本実施の形態１においては、光位相調整部１３の設定をπ／２、−π／２と切り替えることで、他の設定を変えることなく、絶対値が同一で分散値の符号が異なる伝送路波長分散に対応した分散予等化光送信器を得ることができる。これにより、従来必要とされていたような多量のデータを保持しておかなくても、正・負の分散予等化を行うことが可能である。

このとき、等化パラメータ設定手段１９は、例えば、正の分散値の補償に必要なデータのみを保持していれば良く、正・負の分散値に対応する個別データを全て保持するのに比べて概略１／２のデータ量で必要な分散予等化動作を行うことが可能となる。

また、分散予等化光送信器での分散予等化量を可変させたい場合には、個別データとしては分散予等化量の絶対値に対応するデータのみを保持し、必要な予等化量に応じて絶対値に対応する予等化の演算データの設定と光位相の設定を連動して行うことで、正・負の任意の値の分散予等化が実現可能であることはいうまでもない。

実施の形態２．
図２は、この発明の本実施の形態２の分散予等化光送信器に関する構成図である。図２は、図１の分散予等化光送信器をＤＱＰＳＫ変調に対応させたものであり、図１の構成と図２の構成との違いは、図２において、２系列の送信元データを切り替えるデータ切替手段２１と、２系列のデータからＤＱＰＳＫ変調用データ系列を生成するＤＱＰＳＫ符号化手段２２と、データ切替手段２１による切替処理の制御を行うデータ切替制御手段２３とが追加された点である。他の構成については、図１の構成と同じであるため、ここでは説明を省略する。なお、本実施の形態においては、図２に示すように、分散予等化データ生成１７と、ＤＱＰＳＫ符号化手段２２と、データ切替手段２１とが、送信データ生成手段を構成している。

次に、上記の通り構成される本実施の形態２の分散予等化光送信器の動作について説明する。図１の構成で示される実施の形態１と比較して、光変調手段２０、分散予等化データ生成手段１７、および、光位相制御手段１６の動作は同一である。尚、分散予等化データ生成手段１７の内部構成としては、ＤＱＰＳＫ符号化手段２２の出力２系列信号に対して、それぞれ複素演算を行うことで、分散予等化データ生成を実現可能である。

以下で、図２の動作原理を説明するにあたり、まず、ＤＱＰＳＫ用符号化手段入力となる送信元データの２系列のトリビュータリと光位相の関係を説明する。

図２に代表されるネスト型光変調器（光変調手段２０）において分散予等化量がゼロとした場合、通常のＤＱＰＳＫ光送信器（例えば、特表２００４−５１６７４３号公報）と同じ構成とみなすことができる。ここに、２系列の入力データに対するＤＱＰＳＫ符号化演算は、下記の式（８），式（９）の論理式で表現できる（例えば、Y. Konishi, et al., “Electrical domain compensation of optical dispersion”, OFC/NFOEC2006, OThR3, Anaheim, CA, Mar. 2006 参照。）。

ここに、（ｂ_Ｉ、ｂ_Ｑ）は元になる送信の２系列データであり、（ｄ_Ｉ、 ｄ_Ｑ）はＤＱＰＳＫ用の符号化後の２系列データ（Ｉ−チャンネル、Ｑ−チャンネル）で光変調手段２０の駆動信号データとなるものである。ここで、式（８）において、ｂ_Ｉとｂ_Ｑを入れ替えた場合、下式（１０）が得られる。式（９）、式（１０）との比較より、ｂ_Ｉとｂ_Ｑを入れ替えた場合の論理式はｄ_Ｉとｄ_Ｑを入れ替えた式と等価であることがわかる。

ここで、ネスト型光変調器の出力光電界を考えた場合、出力光信号の基本の座標軸を図３（ａ）に記載のものであると仮定すると（Ｑ軸がＩ軸に対してπ／２位相が進む状態）、ｂ_Ｉ、ｂ_Ｑデータの入れ替えによって生じるｄ_Ｉ、ｄ_Ｑ信号を用いて光変調を施した結果得られる出力光電界は、本来の軸に対してｄ_Ｉとｄ_Ｑが反転していることから、図３（ｂ）で示される座標変換を行った場合と同等となり、Ｉ軸がＱ軸に対してπ／２位相が進んだ状態となっている。これは、ネスト型光変調器（光変調手段２０）の光位相調整部１３でπ／２位相シフトを行うところを、−π／２位相シフトさせたことと等価である。このように、ＤＱＰＳＫ変調に係わる元の２系列データを入れ替える、もしくは、マッハツェンダー（ＭＺ：Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）型光変調部１２ａ，１２ｂの駆動信号を入れ替えてＩ軸、Ｑ軸自体を入れ替える、もしくは、ネスト型光変調器（光変調手段２０）の光位相調整部１３での位相シフト量をπ／２から−π／２に変化させる動作は互いに等価であることがわかる。したがって、ネスト型光変調器（光変調手段２０）の光位相調整部１３でのπ／２シフトを−π／２シフトと変更すると、各サブのマッハツェンダー（ＭＺ：Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）型光変調部１２ａ，１２ｂの駆動電気信号が同じ状態であっても、受信時の２系列データ信号の組み合わせが（ｂ_Ｉ、ｂ_Ｑ）から（ｂ_Ｑ、ｂ_Ｉ）へと入れ替わることになる。

次に、図２で分散予等化を行う場合を考えると、図１と同様に、光位相調整部１３の設定をπ／２から−π／２へ変更することは予等化分散量の符号を反転させる効果も発生する。図２の構成においては、光位相調整部１３の設定を光位相設定切替手段１８にて切り替えるとともに、２系列のデータをデータ切替制御手段２３およびデータ切替手段２１にて連動して切り替えることで、ＤＱＰＳＫ変調を用いた場合においても送信時の２系列のトリビュータリを変更することなく分散予等化量の符号を反転可能となる。

例えば、（トリビュータリ：通常）＋（光位相：＋π／２）の状態で正の波長分散値に対する分散予等化を行っていた状態に対して、（トリビュータリ：反転）＋（光位相：−π／２）の切替を行うことで、ＤＱＰＳＫ符号化手段２２および分散予等化データ生成手段１７での各演算内容を変更することなく、２系列データのトリビュータリの関係は保持したまま分散予等化量の符号のみを反転させることができる（同様に、その逆で、分散予等化量の符号の変動がないまま、トリビュータリのみを反転させることができる。）。これにより、正・負の分散値に対する分散予等化を各分散値の符号毎の演算を行うことなく、また、受信側でのトリビュータリの反転を生じることなく、データ切替制御手段２３および光位相設定切替手段１８の制御のみで実現可能となる。以上のように、本実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、光位相調整部１３の設定をπ／２および−π／２の２点に切り替えることで、他の設定を変えることなく、絶対値が同一で分散値の符号が異なる伝送路波長分散に対応した分散予等化光送信器を得ることができる。これにより、従来必要とされていたような多量のデータを保持しておかなくても、正・負の分散予等化を行うことが可能である。

また、図２では２系列データの切替をＤＱＰＳＫ符号化手段２２の前段にて行う構成の説明を行ったが、２系列データの切替は最終的なマッハツェンダー（ＭＺ：Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）型光変調部１２ａ，１２ｂの駆動信号のＩ−チャンネル、Ｑ−チャンネルの切替に相当すると考えると、例えば、図４に示すように、ＤＱＰＳＫ符号化手段２２と分散予等化データ生成手段１７との段間にてデータ切替手段２１によるデータ切替を行ってもよく、あるいは、図５に示すように、分散予等化データ生成手段１７の後段にてデータ切替手段１７によるデータ切替を行ってもよいことはいうまでもない。さらに、試験調整などの目的で、図２のトリビュータリの切替と光位相設定の切替を独立に行うことで、任意の送信光電界を生成できることはいうまでもない。

なお、光位相制御手段１６は、光位相設定切替手段１８からの切替信号により、２つのマッハツェンダー（ＭＺ：Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）型光変調器１２ａ，１２ｂから出力されるそれぞれの光電界の相対位相差のシフト量を、ｍπ±（π／２）（ここで、ｍは整数）のいずれかに設定して、光位相設定切替手段１８での設定をデータ切替制御手段２３の設定と連動させて行ってもよく、あるいは、独立に行ってもよいものとする。

また、データ切替制御手段２３による切替と光位相調整部１３における設定とを受信端からの信号を元にして切り替えるようにしてもよい。

実施の形態３．
図６は本実施の形態３の分散予等化光送信器の構成図である。図６において、４０ａ，４０ｂは分散予等化光送信器、４１ａ，４１ｂは光受信器、４２ａ，４２ｂは光送受信装置、４３は制御用回線、１５ａ，１５ｂは光ファイバ伝送路を示す。

上記の通り構成される本実施の形態３の分散予等化光送信器の動作を説明する。図６の分散予等化光送信器４０ａ，４０ｂは、図１〜図４で示される分散予等化光送信器における、光変調手段２０、送信データ生成手段２４、光位相制御手段１６、光位相設定切替手段１８、データ切替制御手段２３などを含む光送信部である。図７は、例えば、ＤＱＰＳＫ用受信回路を含む光受信器４１ａ，４１ｂの構成の一例を示した図である。図７において、５０ａ，５０ｂは１ビット遅延干渉計、５１ａ，５１ｂは差動受光器、５２はデータ識別手段である。

図７に示す光受信回路は、例えば特表２００４−５１６７４３号公報で開示されているＤＱＰＳＫ用光受信器と同様の動作を行う。ただし、一般的には、データ識別手段５２の出力が２系列のいずれであるかは、１ｂｉｔ遅延干渉計５０ａ，５０ｂの設定位相（図７の±π／４位相シフトの設定）、もしくは、上述の送信時のＩ−チャンネルとＱ−チャンネルの相対位相などによって変化するため、受信回路単体としては不定となる。したがって、受信側にてデータ切替手段２１により２系列のデータのトリビュータリ切替を行う機能が必要である。

ここで、図６において分散予等化光送信器から送信された光信号に対して、光受信器にて識別後データのトリビュータリ切替および１ビット遅延干渉計５０ａ，５０ｂでの位相調整によるトリビュータリ切替により２系列データの全組み合わせを試した後にも（ｂ_Ｉ、ｂ_Ｑ）の２系列が確定しない場合を想定する。この場合、受信の組み合わせのみでは、トリビュータリが決まらない要因として、例えば、送信の光位相の設定間違いによりトリビュータリは正しいが分散予等化量の符号が反転して光ファイバ伝送後の光波形自体が大きく劣化していることが考えられる。このような場合、受信側から制御用回線４３を通じて送信端に光位相設定切替手段１８およびデータ切替制御手段２３の各設定を変更する指示を出し、送信側でのトリビュータリ設定と分散予等化符号の組み合わせを試行することで、分散予等化を行う場合においても、より確実に送受信間の光信号通信を確立することができる。

また、伝送路の波長分散に対して最適量の分散予等化を行う目的で、送信側での分散予等化量を可変させながら、受信信号品質を最適状態になるまで探索する場合においても、制御用回線４３により受信の信号品質状態を送信側にフィードバックすることで、光通信システムとして最適な送受信器設定を施すことが可能となる。

なお、分散予等化量を可変する場合においても、上述での説明のとおり、正・負の分散予等化量に対応するパラメータを全て保持しておく必要がないため、少ない保持データ量でより広い範囲の分散予等化量の探索が可能となる。

以上説明した実施の形態１〜３に係る分散予等化送信器を用いた光通信システムを構築すれば、光位相調整の制御ポイントを予等化分散量の符号に応じて切り替えることで、多量のデータを保持しておかなくても、正・負の分散予等化を行うことが可能であるという効果が得られることは言うまでもない。

この発明の実施の形態１に係る分散予等化光送信器の構成を示した構成図である。 この発明の実施の形態２に係る分散予等化光送信器の構成を示した構成図である。 この発明の実施の形態２に係る分散予等化光送信器の動作説明図である。 この発明の実施の形態２に係る分散予等化光送信器の構成における変形例である。 この発明の実施の形態２に係る分散予等化光送信器の構成における変形例である。 この発明の実施の形態３に係る分散予等化光送信器の構成を示した構成図である。 この発明の実施の形態３でのＤＱＰＳＫ用光受信器の構成の一例を示した構成図である。 従来の分散予等化光送信器の構成を示した構成図である。

符号の説明

１０ 光源、１１ 光分波手段、１２ａ，１２ｂ ＭＺ型光変調部、１３ 光位相調整部、１４ 光合波手段、１５，１５ａ，１５ｂ 光ファイバ伝送路、１６ 光位相制御手段、１７ 分散予等化データ生成手段、１８ 光位相設定切替手段、１９ 等化パラメータ設定手段、２０ 光変調手段、２１ データ切替手段、２２ ＤＱＰＳＫ符号化手段、２３ データ切替制御手段、２４ 送信データ生成手段、３０ 分散逆関数演算手段、３１ａ，３１ｂ 変調器逆関数演算手段、３２ａ，３２ｂ Ｄ／Ａコンバータ、３３ａ，３３ｂ 増幅器、４０ａ，４０ｂ 分散予等化光送信器、４１ａ，４１ｂ 光受信器、４２ａ，４２ｂ 光送受信装置、４３ 制御用回線、５０ａ，５０ｂ １ビット遅延干渉計、５１ａ，５１ｂ 差動受光器、５２ データ識別手段。

Claims (13)

1. 送信元データ系列が入力され、前記送信元データ系列対して、前記送信元データ系列が伝送される伝送路の波長分散の逆関数演算および光変調手段の伝達関数の逆関数演算を行い、それによって得られる２系列のデータを出力する分散予等化データ生成手段と、
   並列に設けられた２つのマッハツェンダー型光変調部と、前記マッハツェンダー型光変調部の一方に接続された光位相調整部とを備え、前記２つのマッハツェンダー型光変調部に、前記分散予等化データ生成手段からの２系列のデータがそれぞれ１つずつ入力されて、それらにより、前記２つのマッハツェンダー型光変調部のそれぞれが駆動され、前記２つのマッハツェンダー型光変調部は、光源から光分波手段を介して入力される分波光を変調して、互いに直交関係となる第一および第二の光電界をそれぞれ生成するとともに、前記光位相調整部は、設定された設定値により前記第一および第二の光電界の相対位相差を調整する、光変調手段と、
   前記光変調手段による前記調整で用いられる前記相対位相差に対する設定値の切り替え制御を行い、それによって、分散予等化量の符号を可変する制御手段と
   を備えたことを特徴とする分散予等化光送信器。
2. 前記送信元データ系列は２系列のデータから構成されており、
   前記２系列のデータからＤＱＰＳＫ変調用のデータ系列を生成する符号化手段を前記分散予等化データ生成手段の前段に備え、
   前記符号化手段による符号化演算によりトリビュータリ切替を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の分散予等化光送信器。
3. 前記符号化手段による前記トリビュータリ切替と前記制御手段による前記第一および第二の光電界の相対位相差の切替とを、トリビュータリの変動がなく且つ分散予等化量の符号が反転するように制御して行うことを特徴とする請求項２に記載の分散予等化光送信器。
4. 前記符号化手段による前記トリビュータリ切替と前記制御手段による前記第一および第二の光電界の相対位相差の切替とを、分散予等化量の符号の変動がなく且つトリビュータリが反転するように制御して行うことを特徴とする請求項２に記載の分散予等化光送信器。
5. 前記分散予等化データ生成手段から出力される前記２系列のデータを切り替えるデータ切替手段と、
   前記データ切替手段による切替を制御するデータ切替制御手段と
   をさらに備え、
   前記光変調手段は、前記２つのマッハツェンダー型光変調部と前記光位相調整部とを有するネスト型光変調器から構成され、
   前記制御手段は、前記光位相調整部の前記設定値を切り替えるための切替信号を出力する光位相設定切替手段と、前記光位相設定切替手段からの切替信号に従って前記光位相調整部のシフト量の切替を行う光位相制御手段とを有し、
   前記データ切替手段は、前記符号化手段の前段に配置され、前記符号化手段に入力される前記２系列のデータを切り替える
   ことを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項に記載の分散予等化光送信器。
6. 前記分散予等化データ生成手段から出力される前記２系列のデータを切り替えるデータ切替手段と、
   前記データ切替手段による切替を制御するデータ切替制御手段と
   をさらに備え、
   前記光変調手段は、前記２つのマッハツェンダー型光変調部と前記光位相調整部とを有するネスト型光変調器から構成され、
   前記制御手段は、前記光位相調整部の前記設定値を切り替えるための切替信号を出力する光位相設定切替手段と、前記光位相設定切替手段からの切替信号に従って前記光位相調整部のシフト量の切替を行う光位相制御手段とを有し、
   前記データ切替手段は、前記符号化手段の後段で且つ前記分散予等化データ生成手段の前段に配置され、前記符号化手段から出力される前記ＤＱＰＳＫ変調用のデータ系列を切り替えることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項に記載の分散予等化光送信器。
7. 前記分散予等化データ生成手段から出力される前記２系列のデータを切り替えるデータ切替手段と、
   前記データ切替手段による切替を制御するデータ切替制御手段と
   をさらに備え、
   前記光変調手段は、前記２つのマッハツェンダー型光変調部と前記光位相調整部とを有するネスト型光変調器から構成され、
   前記制御手段は、前記光位相調整部の前記設定値を切り替えるための切替信号を出力する光位相設定切替手段と、前記光位相設定切替手段からの切替信号に従って前記光位相調整部のシフト量の切替を行う光位相制御手段とを有し、
   前記データ切替手段は、前記分散予等化データ生成手段の後段に配置され、前記分散予等化データ生成手段から出力される前記光変調手段への前記駆動信号を切り替える
   ことを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項に記載の分散予等化光送信器。
8. 前記光位相制御手段は、前記光位相設定切替手段からの前記切替信号により、前記２つのマッハツェンダー型光変調器から出力されるそれぞれの光電界の相対位相差に対する設定値である光電界の位相シフト量を、ｍπ±（π／２）（ここで、ｍは整数）のいずれかに設定可能であり、前記光位相設定切替手段での設定を前記データ切替制御手段の設定と連動させて行うことを特徴とする請求項５ないし７のいずれか１項に記載の分散予等化光送信器。
9. 前記光位相制御手段は、前記光位相設定切替手段からの前記切替信号により、前記２つのマッハツェンダー型光変調器から出力されるそれぞれの光電界の相対位相差に対する設定値である光電界の位相シフト量を、ｍπ±（π／２）（ここで、ｍは整数）のいずれかに設定可能であり、前記光位相設定切替手段での設定を前記データ切替制御手段の設定と独立に行うことを特徴とする請求項５ないし７のいずれか１項に記載の分散予等化光送信器。
10. 前記分散予等化データ生成手段は、伝送路波長分散の伝達関数の実部および虚部の逆関数と入力される前記２系列のデータとの畳み込み演算によって逆関数演算を行う分散逆関数演算手段を有することを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の分散予等化光送信器。
11. 前記データ切替制御手段による切替と前記光位相調整部における設定とを受信端からの信号を元にして切り替えることを特徴とする請求項５ないし１０のいずれか１項に記載の分散予等化光送信器。
12. 前記伝送路波長分散に対して最適な分散予等化量を設定するために、分散予等化量を可変させて、且つ、分散値の符号を反転させる際には、前記データ切替制御手段による切替と前記光位相調整部における設定の切替により対応することを特徴とする請求項５ないし１１のいずれか１項に記載の分散予等化光送信器。
13. 請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の分散予等化光送信器を用いたことを特徴とする光通信システム。

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