JPH1168657A - 波長分散制御のための方法と装置及び分散量検出方法 - Google Patents
波長分散制御のための方法と装置及び分散量検出方法Info
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- JPH1168657A JPH1168657A JP9224056A JP22405697A JPH1168657A JP H1168657 A JPH1168657 A JP H1168657A JP 9224056 A JP9224056 A JP 9224056A JP 22405697 A JP22405697 A JP 22405697A JP H1168657 A JPH1168657 A JP H1168657A
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
- H04B10/2507—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion
- H04B10/2513—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to chromatic dispersion
- H04B10/2519—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to chromatic dispersion using Bragg gratings
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B2210/00—Indexing scheme relating to optical transmission systems
- H04B2210/25—Distortion or dispersion compensation
- H04B2210/252—Distortion or dispersion compensation after the transmission line, i.e. post-compensation
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＲＺ信号およびＯＴＤＭ信号のように本来ク
ロック成分を含まない光信号を伝送する伝送路の波長分
散を監視し制御することおよびシステムの運用を中断す
ることなく伝送路分散を制御すること。 【解決手段】 光信号のビットレートがＢｂ／ｓである
とき、受信側の受光器４０で得られるベースバンド信号
からバンドパスフィルタ４２でＢHz成分を抽出しその強
度が極小となるように可変分散補償器３４を制御する。
システム運用中の制御のため、発振器５２からの低周波
信号を可変分散補償器３４の制御信号に重畳する。ＢHz
成分の検波出力からバンドパスフィルタ６０で低周波成
分を抽出して発振器５２からの低周波信号と位相比較
し、その結果に応じて分散補償量を自動制御する。
ロック成分を含まない光信号を伝送する伝送路の波長分
散を監視し制御することおよびシステムの運用を中断す
ることなく伝送路分散を制御すること。 【解決手段】 光信号のビットレートがＢｂ／ｓである
とき、受信側の受光器４０で得られるベースバンド信号
からバンドパスフィルタ４２でＢHz成分を抽出しその強
度が極小となるように可変分散補償器３４を制御する。
システム運用中の制御のため、発振器５２からの低周波
信号を可変分散補償器３４の制御信号に重畳する。ＢHz
成分の検波出力からバンドパスフィルタ６０で低周波成
分を抽出して発振器５２からの低周波信号と位相比較
し、その結果に応じて分散補償量を自動制御する。
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及び分散量検出方法に関す
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
方式としては時分割多重（光時分割多重を含む）および
波長多重が候補として考えられており、時分割多重方式
においては、４０Gb／ｓシステムの研究も国内外で活発
になってきている。
の制御のための方法と装置及び分散量検出方法に関す
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
方式としては時分割多重（光時分割多重を含む）および
波長多重が候補として考えられており、時分割多重方式
においては、４０Gb／ｓシステムの研究も国内外で活発
になってきている。
【０００２】本発明は、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。
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、波長分散（群速度分散：Ｇ
ＶＤ）がある。分散耐力が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であった分
散耐力が、４０Gb／ｓでは１／１６の約５０ps／nmと厳
しくなる。
制限する要因の一つとして、波長分散（群速度分散：Ｇ
ＶＤ）がある。分散耐力が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１．５５
μｍ（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４
０Gb／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。このときに必要な分散補償値は９３０ps
／nm（１８．６ps／nm／km×５０km）であるから、９３
０±１５ps／nmと、ほぼ１００％に近い精度で分散補償
を行なわなければならないことがわかる。
μｍ（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４
０Gb／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。このときに必要な分散補償値は９３０ps
／nm（１８．６ps／nm／km×５０km）であるから、９３
０±１５ps／nmと、ほぼ１００％に近い精度で分散補償
を行なわなければならないことがわかる。
【０００５】一方、伝送路分散は温度変化等の経時変化
によって変わる。例えば、ＳＭＦ５０km伝送で、−５０
〜１００℃の温度変化がある場合の伝送路分散の変化量
は以下のように見積もられる。 （伝送路零分散波長の温度依存性）×（温度変化）×
（分散スロープ）×（伝送距離） ＝０．０３nm／℃×１５０℃×０．０７ps／nm2 ／km×
５０km ＝１６ps／nm これは、上記分散補償トレランスと比較しても無視出来
ない値である。よって、４０Gb／ｓ以上の大容量伝送に
おいては、伝送路分散を常時監視し、総分散を零に合わ
せ込む必要がある。その点については、１．５５nm帯に
おける波長分散の小さい分散シフトファイバ（ＤＳＦ）
を用いた場合でも同じである。
によって変わる。例えば、ＳＭＦ５０km伝送で、−５０
〜１００℃の温度変化がある場合の伝送路分散の変化量
は以下のように見積もられる。 （伝送路零分散波長の温度依存性）×（温度変化）×
（分散スロープ）×（伝送距離） ＝０．０３nm／℃×１５０℃×０．０７ps／nm2 ／km×
５０km ＝１６ps／nm これは、上記分散補償トレランスと比較しても無視出来
ない値である。よって、４０Gb／ｓ以上の大容量伝送に
おいては、伝送路分散を常時監視し、総分散を零に合わ
せ込む必要がある。その点については、１．５５nm帯に
おける波長分散の小さい分散シフトファイバ（ＤＳＦ）
を用いた場合でも同じである。
【０００６】自動分散等化システム（総分散を自動的に
零にフィードバック制御するシステム）を開発する場合
に問題となるのは、次の点である。 （ｉ）可変分散補償器の実現 （ii）伝送路分散（または分散補償後の総分散量）の検
出方法 （iii ）分散補償量のフィードバック制御の方法 （ｉ）に関しては、簡単には、分散補償量の異なるＤＣ
Ｆを光スイッチで切換えて不連続に分散補償量を変える
ことが考えられる。連続的に可変する方法としては、現
在までにファイバグレーティングに応力（M. M. Ohm et
al., Tunablegrating dispersion using a piezoelect
ric stack, OFC '97 Technical Digest, WJ3, pp.155-1
56)や温度傾斜（Sergio Barcelos et al., Characteris
tics ofchirped fiber gratings for dispersion compe
nsation, OFC '96 Technical Digest, WK12, pp.161-16
2)を与える方法、ＰＬＣ（Ｐｌａｎｅｒ Ｌｉｇｈｔｗ
ａｖｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ）に温度変化による位相変化を
与える方法（K. Takiguchi, et al., Variable Group-D
elay Dispersion Equalizer Using Lattice-FormProgra
mmable Optical Filter on Planar Lightwave Circuit,
IEEE J. Selected Topics in Quantum Electronics,
２，1996, pp.270-276) で分散補償量を変化させること
が試みられている。可変分散補償器を用いる代わりに、
波長可変光源を用いて伝送路分散を変化させる方法も考
えられる。この場合、光フィルタの中心波長も同時に連
動変化させる必要がある。
零にフィードバック制御するシステム）を開発する場合
に問題となるのは、次の点である。 （ｉ）可変分散補償器の実現 （ii）伝送路分散（または分散補償後の総分散量）の検
出方法 （iii ）分散補償量のフィードバック制御の方法 （ｉ）に関しては、簡単には、分散補償量の異なるＤＣ
Ｆを光スイッチで切換えて不連続に分散補償量を変える
ことが考えられる。連続的に可変する方法としては、現
在までにファイバグレーティングに応力（M. M. Ohm et
al., Tunablegrating dispersion using a piezoelect
ric stack, OFC '97 Technical Digest, WJ3, pp.155-1
56)や温度傾斜（Sergio Barcelos et al., Characteris
tics ofchirped fiber gratings for dispersion compe
nsation, OFC '96 Technical Digest, WK12, pp.161-16
2)を与える方法、ＰＬＣ（Ｐｌａｎｅｒ Ｌｉｇｈｔｗ
ａｖｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ）に温度変化による位相変化を
与える方法（K. Takiguchi, et al., Variable Group-D
elay Dispersion Equalizer Using Lattice-FormProgra
mmable Optical Filter on Planar Lightwave Circuit,
IEEE J. Selected Topics in Quantum Electronics,
２，1996, pp.270-276) で分散補償量を変化させること
が試みられている。可変分散補償器を用いる代わりに、
波長可変光源を用いて伝送路分散を変化させる方法も考
えられる。この場合、光フィルタの中心波長も同時に連
動変化させる必要がある。
【０００７】（ii）に関しては、複数の異なる波長の光
をファイバに入力し、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から用いられてきた。し
かし、これらの方法をシステム運用時に行う場合、分散
量の測定時にシステム運用を中断するか、信号光とは別
の波長の測定光を用いて波長多重する必要がある。後者
の場合、伝送路分散が波長によって異なるため、測定光
での分散量の測定結果から信号光での分散量を推定する
必要が生じるという問題がある。“A. Sano etal., Aut
omatic dispersion equalization by monitoring extra
cted-clock power level in a 40-Gbit/s, 200-km Tran
smission line, ECOC '96, TuD. 3.5,1996, pp.207-21
0”には、受信した光信号からクロック成分（データ信
号のビットレートがＢb ／ｓであるときＢHz成分）のパ
ワーを検出し、それが最大となるように分散補償量を制
御することが開示されている。しかしながら、零復帰
（ＲＺ）信号の場合にはクロック成分が含まれている
が、非零復帰（ＮＲＺ）信号、または複数のＲＺ信号を
互いの裾が重なり合うようにして時分割多重したＯＴＤ
Ｍ信号のように零分散時にクロック成分強度が最大とな
らない場合にはこの手法を適用することはできない。
をファイバに入力し、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から用いられてきた。し
かし、これらの方法をシステム運用時に行う場合、分散
量の測定時にシステム運用を中断するか、信号光とは別
の波長の測定光を用いて波長多重する必要がある。後者
の場合、伝送路分散が波長によって異なるため、測定光
での分散量の測定結果から信号光での分散量を推定する
必要が生じるという問題がある。“A. Sano etal., Aut
omatic dispersion equalization by monitoring extra
cted-clock power level in a 40-Gbit/s, 200-km Tran
smission line, ECOC '96, TuD. 3.5,1996, pp.207-21
0”には、受信した光信号からクロック成分（データ信
号のビットレートがＢb ／ｓであるときＢHz成分）のパ
ワーを検出し、それが最大となるように分散補償量を制
御することが開示されている。しかしながら、零復帰
（ＲＺ）信号の場合にはクロック成分が含まれている
が、非零復帰（ＮＲＺ）信号、または複数のＲＺ信号を
互いの裾が重なり合うようにして時分割多重したＯＴＤ
Ｍ信号のように零分散時にクロック成分強度が最大とな
らない場合にはこの手法を適用することはできない。
【０００８】（iii ）に関しては、システム運用を中断
して可変分散補償器や波長可変光源によって総分散量を
広範囲に掃引し、総分散量が零になる設定点を検出した
後でその値に設定する方法が考えられる。しかし、シス
テム運用を中断する必要無く常時制御できる方法が望ま
しい。
して可変分散補償器や波長可変光源によって総分散量を
広範囲に掃引し、総分散量が零になる設定点を検出した
後でその値に設定する方法が考えられる。しかし、シス
テム運用を中断する必要無く常時制御できる方法が望ま
しい。
【０００９】
【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、ＮＲＺ信号、複数のＲＺ信号を互いの裾が重なり
合うようにして多重化したＯＴＤＭ信号のように零分散
時にクロック成分強度が最大とならない光信号について
伝送路分散を制御するための方法と装置を提供すること
にある。
的は、ＮＲＺ信号、複数のＲＺ信号を互いの裾が重なり
合うようにして多重化したＯＴＤＭ信号のように零分散
時にクロック成分強度が最大とならない光信号について
伝送路分散を制御するための方法と装置を提供すること
にある。
【００１０】本発明の他の目的は、システム運用を中断
することなく伝送路分散を制御するための方法と装置お
よび分散量検出方法を提供することにある。
することなく伝送路分散を制御するための方法と装置お
よび分散量検出方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、データ
信号で変調された光信号を伝送する伝送路の波長分散を
制御する分散制御方法であって、該伝送路で伝送された
光信号から特定の周波数の成分の強度を検出し、検出さ
れた特定周波数成分の強度が極小となるように伝送路の
総分散量を制御するステップを具備する分散制御方法が
提供される。
信号で変調された光信号を伝送する伝送路の波長分散を
制御する分散制御方法であって、該伝送路で伝送された
光信号から特定の周波数の成分の強度を検出し、検出さ
れた特定周波数成分の強度が極小となるように伝送路の
総分散量を制御するステップを具備する分散制御方法が
提供される。
【００１２】本発明によれば、データ信号で変調された
光信号を伝送する伝送路の波長分散を制御する分散制御
方法であって、総分散量の制御信号に低周波信号を重畳
し、低周波信号が重畳された制御信号に従って伝送路の
総分散量を変化させ、該伝送路で伝送された光信号から
特定周波数の成分の強度を検出し、特定周波数成分の検
出信号から前記低周波信号と同じ周波数の成分を抽出
し、抽出された周波数成分の位相と該低周波信号の位相
を比較し、該位相比較結果に基いて前記総分散量の制御
信号を生成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。
光信号を伝送する伝送路の波長分散を制御する分散制御
方法であって、総分散量の制御信号に低周波信号を重畳
し、低周波信号が重畳された制御信号に従って伝送路の
総分散量を変化させ、該伝送路で伝送された光信号から
特定周波数の成分の強度を検出し、特定周波数成分の検
出信号から前記低周波信号と同じ周波数の成分を抽出
し、抽出された周波数成分の位相と該低周波信号の位相
を比較し、該位相比較結果に基いて前記総分散量の制御
信号を生成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。
【００１３】本発明によれば、データ信号で変調された
光信号を伝送する伝送路の分散量を検出する方法であっ
て、該伝送路で伝送された光信号から特定の周波数の成
分の強度を検出し、検出された特定周波数成分の強度か
ら伝送路の総分散量を決定するステップを具備する分散
検出方法もまた提供される。本発明によれば、データ信
号で変調された光信号を伝送する伝送路の波長分散を制
御する分散制御装置であって、該伝送路で伝送された光
信号から特定の周波数の成分の強度を検出する光検出器
と、検出された特定周波数成分の強度が極小となるよう
に伝送路の総分散量を制御する分散制御手段とを具備す
る分散制御装置もまた提供される。
光信号を伝送する伝送路の分散量を検出する方法であっ
て、該伝送路で伝送された光信号から特定の周波数の成
分の強度を検出し、検出された特定周波数成分の強度か
ら伝送路の総分散量を決定するステップを具備する分散
検出方法もまた提供される。本発明によれば、データ信
号で変調された光信号を伝送する伝送路の波長分散を制
御する分散制御装置であって、該伝送路で伝送された光
信号から特定の周波数の成分の強度を検出する光検出器
と、検出された特定周波数成分の強度が極小となるよう
に伝送路の総分散量を制御する分散制御手段とを具備す
る分散制御装置もまた提供される。
【００１４】本発明によれば、データ信号で変調された
光信号を伝送する伝送路の波長分散を制御する分散制御
装置であって、総分散量の制御信号に低周波信号を重畳
する低周波重畳回路と、低周波信号が重畳された制御信
号に従って伝送路の総分散量を変化させる分散可変手段
と、該伝送路で伝送された光信号から特定周波数の成分
の強度を検出する光検出器と、特定周波数成分の検出信
号から前記低周波信号と同じ周波数の成分を抽出する信
号抽出回路と、抽出された周波数成分の位相と該低周波
信号の位相を比較する位相比較回路と、該位相比較回路
の出力に基いて前記総分散量の制御信号を生成する制御
信号生成回路とを具備する分散制御装置もまた提供され
る。
光信号を伝送する伝送路の波長分散を制御する分散制御
装置であって、総分散量の制御信号に低周波信号を重畳
する低周波重畳回路と、低周波信号が重畳された制御信
号に従って伝送路の総分散量を変化させる分散可変手段
と、該伝送路で伝送された光信号から特定周波数の成分
の強度を検出する光検出器と、特定周波数成分の検出信
号から前記低周波信号と同じ周波数の成分を抽出する信
号抽出回路と、抽出された周波数成分の位相と該低周波
信号の位相を比較する位相比較回路と、該位相比較回路
の出力に基いて前記総分散量の制御信号を生成する制御
信号生成回路とを具備する分散制御装置もまた提供され
る。
【００１５】本発明によれば、ｍビット／秒のデータ信
号で振幅変調されたｎ個の光信号を時分割多重化して得
られた、ｎ・ｍビット／秒のデータ信号で変調された時
分割多重光信号を光ファイバ伝送路に送信し、光ファイ
バ伝送路より受信した前記時分割多重光信号から、ｎ・
ｍヘルツ、またはｍヘルツの周波数成分を抽出し、抽出
したｎ・ｍヘルツ、またはｍヘルツの周波数成分がそれ
ぞれ極小値または極大値を示すように、上記光ファイバ
伝送路の分散を可変にすることを特徴とする光ファイバ
伝送路の分散制御方法もまた提供される。
号で振幅変調されたｎ個の光信号を時分割多重化して得
られた、ｎ・ｍビット／秒のデータ信号で変調された時
分割多重光信号を光ファイバ伝送路に送信し、光ファイ
バ伝送路より受信した前記時分割多重光信号から、ｎ・
ｍヘルツ、またはｍヘルツの周波数成分を抽出し、抽出
したｎ・ｍヘルツ、またはｍヘルツの周波数成分がそれ
ぞれ極小値または極大値を示すように、上記光ファイバ
伝送路の分散を可変にすることを特徴とする光ファイバ
伝送路の分散制御方法もまた提供される。
【００１６】本発明によれば、時分割多重化された、ｍ
ビット／秒のデータ信号で振幅変調されたｎ個の光信号
を光ファイバ伝送路から受信する手段と、受信した前記
時分割多重化された光信号から、ｎ・ｍヘルツ、または
ｍヘルツの周波数成分を抽出する手段と、抽出したｎ・
ｍヘルツ、またはｍヘルツの周波数成分がそれぞれ極小
値または極大値を示すように、上記光ファイバ伝送路の
分散量を制御する手段とを備えたことを特徴とする光フ
ァイバ伝送路の分散制御装置もまた提供される。
ビット／秒のデータ信号で振幅変調されたｎ個の光信号
を光ファイバ伝送路から受信する手段と、受信した前記
時分割多重化された光信号から、ｎ・ｍヘルツ、または
ｍヘルツの周波数成分を抽出する手段と、抽出したｎ・
ｍヘルツ、またはｍヘルツの周波数成分がそれぞれ極小
値または極大値を示すように、上記光ファイバ伝送路の
分散量を制御する手段とを備えたことを特徴とする光フ
ァイバ伝送路の分散制御装置もまた提供される。
【００１７】
【発明の実施の形態】データ信号のビットレートが４０
GHz 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−５ｄ
Ｂｍ，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。
GHz 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−５ｄ
Ｂｍ，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。
【００１８】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。
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。
【００１９】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／mm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４
０GHz 成分を生じることが分かる。
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／mm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４
０GHz 成分を生じることが分かる。
【００２０】したがって（ii）の点に関して、一般にビ
ットレートがＢｂ／ｓで、零分散においてＢヘルツ成分
が極小となる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、Ｂ
Hz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。
ットレートがＢｂ／ｓで、零分散においてＢヘルツ成分
が極小となる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、Ｂ
Hz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。
【００２１】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。
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。
【００２２】また、（iii ）の点に関しては、ＢHz成分
強度が極小（または極大）となる点を常時検出するため
に、極小点（または極大点）の回りで総分散量を低周波
ｆ0で微小変動させる方法が考えられる。その方法の原
理を図１１および１２に示す。図１１のように分散補償
量が極小点（または極大点）にある場合は、ＢHz成分強
度は周波数２×ｆ0 で時間変化し、周波数ｆ0 の成分は
含まない。この状態から図１２の（ｂ）や（ｃ）のよう
に分散補償量がずれた場合、図１２に示すようにＢHz成
分強度の時間変化には周波数ｆ0 の成分が現れ、しかも
（ｂ）と（ｃ）でその成分の符号が逆になる。よって、
ＢHz成分強度から周波数ｆ0 の成分を検知し、その成分
が無くなるように総分散量を変化させるようなフィード
バックをかけることを考える。その変化の方向は、上記
周波数ｆ0 の成分の位相から判別することができる。
強度が極小（または極大）となる点を常時検出するため
に、極小点（または極大点）の回りで総分散量を低周波
ｆ0で微小変動させる方法が考えられる。その方法の原
理を図１１および１２に示す。図１１のように分散補償
量が極小点（または極大点）にある場合は、ＢHz成分強
度は周波数２×ｆ0 で時間変化し、周波数ｆ0 の成分は
含まない。この状態から図１２の（ｂ）や（ｃ）のよう
に分散補償量がずれた場合、図１２に示すようにＢHz成
分強度の時間変化には周波数ｆ0 の成分が現れ、しかも
（ｂ）と（ｃ）でその成分の符号が逆になる。よって、
ＢHz成分強度から周波数ｆ0 の成分を検知し、その成分
が無くなるように総分散量を変化させるようなフィード
バックをかけることを考える。その変化の方向は、上記
周波数ｆ0 の成分の位相から判別することができる。
【００２３】また、図１〜４の特性を利用して、総分散
量検出を行うこともできる。つまり、特定の周波数成分
強度を検出し、その大きさと図１〜４の対応関係から総
分散量を求めることができる。但し、特定の周波数成分
強度と総分散量が１対１の関係になっていないので、必
要に応じてある範囲で可変分散デバイスの制御点を掃引
して特性測定を行う。
量検出を行うこともできる。つまり、特定の周波数成分
強度を検出し、その大きさと図１〜４の対応関係から総
分散量を求めることができる。但し、特定の周波数成分
強度と総分散量が１対１の関係になっていないので、必
要に応じてある範囲で可変分散デバイスの制御点を掃引
して特性測定を行う。
【００２４】以上の分散等化方式および分散検出方式
は、時分割多重システムのみならず、波長多重（ＷＤ
Ｍ）システムにも適用可能である。つまり、異なる各波
長成分を分離した後に、各成分毎に本発明による分散等
化方式および分散検出方式が適用できる。図１３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からのビットレートＢｂ／ｓの光信号は光伝送
路（ＳＭＦ）３２で伝送された後、可変分散補償器３４
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ＢHzのバンドパスフィルタ４２でＢHz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ＢHz成
分が極大になる方向に、ＯＴＤＭまたはＮＲＺ波形に対
しては、ＢHz成分が極小になる方向に可変分散補償器３
４の分散補償量を制御する。なお、ここでは、可変分散
補償器３４が受信端に配置されているが、送信側や線型
中継器中など、他の位置に配置されていても同様の制御
が行える。また、ｍｂ／ｓのＲＺ信号をｎ個多重したＯ
ＴＤＭ信号の場合、ｍｎヘルツ成分を極小にする代わり
にｍヘルツ成分を極大にしても良い。
は、時分割多重システムのみならず、波長多重（ＷＤ
Ｍ）システムにも適用可能である。つまり、異なる各波
長成分を分離した後に、各成分毎に本発明による分散等
化方式および分散検出方式が適用できる。図１３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からのビットレートＢｂ／ｓの光信号は光伝送
路（ＳＭＦ）３２で伝送された後、可変分散補償器３４
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ＢHzのバンドパスフィルタ４２でＢHz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ＢHz成
分が極大になる方向に、ＯＴＤＭまたはＮＲＺ波形に対
しては、ＢHz成分が極小になる方向に可変分散補償器３
４の分散補償量を制御する。なお、ここでは、可変分散
補償器３４が受信端に配置されているが、送信側や線型
中継器中など、他の位置に配置されていても同様の制御
が行える。また、ｍｂ／ｓのＲＺ信号をｎ個多重したＯ
ＴＤＭ信号の場合、ｍｎヘルツ成分を極小にする代わり
にｍヘルツ成分を極大にしても良い。
【００２５】図１４及び図１５に図１３の光送信機３
０、光受信機３６の具体例を示す。図１４の光送信機３
０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１４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２
０の出力（２０Gb／ｓのＲＺ光信号）は、位相調整部２
２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１６に
示す。
０、光受信機３６の具体例を示す。図１４の光送信機３
０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１４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２
０の出力（２０Gb／ｓのＲＺ光信号）は、位相調整部２
２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１６に
示す。
【００２６】図１５において、４０Gb／ｓの光信号は、
可変分散補償器３４、光プリアンプ７６、ビームスプリ
ッタ３８を介して、光ＤＥＭＵＸ７８に入力される。光
ＤＥＭＵＸ７８としては、図１７に示す偏光無依存型光
ＤＥＭＵＸを用いることができる。図１７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 Ｏ
ＴＤＭ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８
２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。
可変分散補償器３４、光プリアンプ７６、ビームスプリ
ッタ３８を介して、光ＤＥＭＵＸ７８に入力される。光
ＤＥＭＵＸ７８としては、図１７に示す偏光無依存型光
ＤＥＭＵＸを用いることができる。図１７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 Ｏ
ＴＤＭ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８
２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】光ＤＥＭＵＸ７８にて得られた、２つの２
０Gb／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データーに再生される。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１８に示す。
０Gb／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データーに再生される。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１８に示す。
【００２８】次に可変分散補償器の一例（M. M. Ohm et
al., "Tunable fiber grating dispersion using a pi
esoelectric stack", OFC '97 Technical Digest, WJ3,
pp.155-156)について説明する。図１９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２０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２０のＡ〜Ｄの電圧
パターンに対して図２１のように分散値（線の傾き）が
変化する。
al., "Tunable fiber grating dispersion using a pi
esoelectric stack", OFC '97 Technical Digest, WJ3,
pp.155-156)について説明する。図１９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２０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２０のＡ〜Ｄの電圧
パターンに対して図２１のように分散値（線の傾き）が
変化する。
【００２９】図２２は、補償量制御部の一例を示す図で
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、ＭＰ
Ｕ９６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Ｉ
ｃ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、図１９の可変分散補償器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、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、図１９の可変分散補償
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。
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、ＭＰ
Ｕ９６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Ｉ
ｃ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、図１９の可変分散補償器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、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、図１９の可変分散補償
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２０及び図２１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Ｉ
ｃ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。
図２０及び図２１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Ｉ
ｃ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２０
及び図２１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。
図２３は図１３のシステムの一変形を示す。図２３以下
の図面において、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２３のシステムにおいて
は、図１３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。
及び図２１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。
図２３は図１３のシステムの一変形を示す。図２３以下
の図面において、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２３のシステムにおいて
は、図１３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。
【００３２】図２４は図１３の自動分散等化システムの
より詳細な構成の他の例を示す。発振器５２は低周波数
ｆ0 の正弦波を発生する。発振器５２が発生する低周波
信号は、低周波重畳回路５４において、分散補償量設定
回路５６からの補償量設定信号に重畳されて可変分散補
償器３４に与えられる。バンドパスフィルタ４２から出
力されるＢHz成分は強度検出器５８（例えば二乗検波
器）でその強度が検出され、バンドパスフィルタ６０に
おいて検出出力からｆ0 成分が抽出される。バンドパス
フィルタ６０で抽出されたｆ0 成分の位相と発振器５２
が出力する低周波信号の位相とが位相比較回路６２にお
いて比較される。分散補償量設定回路５６は位相比較回
路６２における比較結果に基いて補償量設定信号を生成
し出力する。強度検出器５８は乗算器またはミキサまた
は一般のパワーディテクタ等で実現され、位相比較回路
６２は乗算器またはミキサまたは全波整流回路等と低域
通過フィルタで実現される。
より詳細な構成の他の例を示す。発振器５２は低周波数
ｆ0 の正弦波を発生する。発振器５２が発生する低周波
信号は、低周波重畳回路５４において、分散補償量設定
回路５６からの補償量設定信号に重畳されて可変分散補
償器３４に与えられる。バンドパスフィルタ４２から出
力されるＢHz成分は強度検出器５８（例えば二乗検波
器）でその強度が検出され、バンドパスフィルタ６０に
おいて検出出力からｆ0 成分が抽出される。バンドパス
フィルタ６０で抽出されたｆ0 成分の位相と発振器５２
が出力する低周波信号の位相とが位相比較回路６２にお
いて比較される。分散補償量設定回路５６は位相比較回
路６２における比較結果に基いて補償量設定信号を生成
し出力する。強度検出器５８は乗算器またはミキサまた
は一般のパワーディテクタ等で実現され、位相比較回路
６２は乗算器またはミキサまたは全波整流回路等と低域
通過フィルタで実現される。
【００３３】図２５の（ａ）〜（ｇ）欄には図２４中に
（ａ）〜（ｇ）で示した個所の信号波形を示す。図２５
の（ａ）欄に示すように分散補償量が最適値から正の側
にずれた場合、低周波重畳回路５４の出力は（ｂ）欄に
示すようになる。分散補償量が最適値から正の側にずれ
ている場合、分散補償量が増加すればＮＲＺまたＯＴＤ
Ｍの場合ＢHz成分強度は増加するので（図１，２および
１２参照）、バンドパスフィルタ４２で抽出されるＢHz
成分の振幅は（ｃ）欄のように周波数ｆ0 で変化し、そ
れを強度検出し（（ｄ）欄）、ｆ0 成分を抽出した結果
（（ｅ）欄）は発振器５２が出力する低周波信号
（（ｆ）欄）と同相になり、位相比較回路６２からは正
の電圧が出力される（（ｇ）欄）。この正の出力信号に
対して、分散補償量設定回路５６が出力する分散補償量
制御信号（（ａ）欄）が低下するようにフィードバック
制御することで分散補償量は最適値に近づく。分散補償
量が最適値よりも低い場合にはバンドパスフィルタ６０
の出力は発振器５２の出力に対して逆相になり、位相比
較回路６２からは負の電圧が出力されるので、負の出力
信号に対して分散補償量信号が増加するようにフィード
バック制御することで、分散補償量は最適値へ向かって
変化する。なお、ＲＺ信号の場合、分散補償量の変化の
方向を上記とは逆にすれば良い。
（ａ）〜（ｇ）で示した個所の信号波形を示す。図２５
の（ａ）欄に示すように分散補償量が最適値から正の側
にずれた場合、低周波重畳回路５４の出力は（ｂ）欄に
示すようになる。分散補償量が最適値から正の側にずれ
ている場合、分散補償量が増加すればＮＲＺまたＯＴＤ
Ｍの場合ＢHz成分強度は増加するので（図１，２および
１２参照）、バンドパスフィルタ４２で抽出されるＢHz
成分の振幅は（ｃ）欄のように周波数ｆ0 で変化し、そ
れを強度検出し（（ｄ）欄）、ｆ0 成分を抽出した結果
（（ｅ）欄）は発振器５２が出力する低周波信号
（（ｆ）欄）と同相になり、位相比較回路６２からは正
の電圧が出力される（（ｇ）欄）。この正の出力信号に
対して、分散補償量設定回路５６が出力する分散補償量
制御信号（（ａ）欄）が低下するようにフィードバック
制御することで分散補償量は最適値に近づく。分散補償
量が最適値よりも低い場合にはバンドパスフィルタ６０
の出力は発振器５２の出力に対して逆相になり、位相比
較回路６２からは負の電圧が出力されるので、負の出力
信号に対して分散補償量信号が増加するようにフィード
バック制御することで、分散補償量は最適値へ向かって
変化する。なお、ＲＺ信号の場合、分散補償量の変化の
方向を上記とは逆にすれば良い。
【００３４】図２６は図２４のシステムの一変形を示
す。図１３から図２３への変形と同様に、可変分散補償
器３４による分散補償量の制御が波長可変光源４８によ
る波長の制御に置き換えられた点を除いて図２４と同様
である。この方法の場合、受信側での位相比較で得られ
た検出信号を送信側に伝達する必要が生じる。これには
低速の別回線を用意する方法、逆方向の伝送信号に情報
を載せる方法が考えられる。
す。図１３から図２３への変形と同様に、可変分散補償
器３４による分散補償量の制御が波長可変光源４８によ
る波長の制御に置き換えられた点を除いて図２４と同様
である。この方法の場合、受信側での位相比較で得られ
た検出信号を送信側に伝達する必要が生じる。これには
低速の別回線を用意する方法、逆方向の伝送信号に情報
を載せる方法が考えられる。
【００３５】図２７は本発明の他の実施例に係る分散等
化システムの一例を示す。これまでの例では、システム
運用を行いながらの分散値制御を想定しているが、ここ
では、システム立ち上げ時、および、自動分散等化制御
が最適点から大きく外れたときの再立ち上げ時への適
用、または、意図的にシステム運用を中断して分散量最
適化を行う場合への適用を想定している。可変分散補償
器３４の分散補償量を広範囲で掃引し、そのときの強度
検出部４４の出力からＢHz成分強度の変化を検出する。
前述したように、ＢHz成分強度特性を図１〜４の特性と
比較することによって、総分散量を検知することができ
る。ＲＺ信号に対してはＢHz成分が極大になる分散補償
量を記録しておき、補償量掃引後にその分散補償量に設
定してから、システムの運用を開始する。ＯＴＤＭまた
はＮＲＺ波形に対しては、例えば、ＢHz成分強度が極大
になる２つの分散補償量を記録しておき、補償量掃引後
にその２つの値の中間に分散補償量を設定すればよい。
化システムの一例を示す。これまでの例では、システム
運用を行いながらの分散値制御を想定しているが、ここ
では、システム立ち上げ時、および、自動分散等化制御
が最適点から大きく外れたときの再立ち上げ時への適
用、または、意図的にシステム運用を中断して分散量最
適化を行う場合への適用を想定している。可変分散補償
器３４の分散補償量を広範囲で掃引し、そのときの強度
検出部４４の出力からＢHz成分強度の変化を検出する。
前述したように、ＢHz成分強度特性を図１〜４の特性と
比較することによって、総分散量を検知することができ
る。ＲＺ信号に対してはＢHz成分が極大になる分散補償
量を記録しておき、補償量掃引後にその分散補償量に設
定してから、システムの運用を開始する。ＯＴＤＭまた
はＮＲＺ波形に対しては、例えば、ＢHz成分強度が極大
になる２つの分散補償量を記録しておき、補償量掃引後
にその２つの値の中間に分散補償量を設定すればよい。
【００３６】図２８は図２７のシステムの一変形を示
す。図２７の可変分散補償器３４の掃引および設定が波
長可変光源４８による波長の掃引および設定に置き換え
られた点を除いて図２７と同様である。
す。図２７の可変分散補償器３４の掃引および設定が波
長可変光源４８による波長の掃引および設定に置き換え
られた点を除いて図２７と同様である。
【００３７】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、ＮＲ
Ｚ波形およびＯＴＤＭ波形のようにクロック成分が零分
散時に極小となる光信号についての伝送路分散の監視お
よび制御が可能になり、また、システム運用を中断する
ことなく伝送路分散を制御することができる。
Ｚ波形およびＯＴＤＭ波形のようにクロック成分が零分
散時に極小となる光信号についての伝送路分散の監視お
よび制御が可能になり、また、システム運用を中断する
ことなく伝送路分散を制御することができる。
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
る。
【図７】ＯＴＤＭ信号のベースバンドスペクトルであ
る。
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。
ある。
【図１０】波長分散を受けた後のＮＲＺ信号の波形図で
ある。
ある。
【図１１】総分散量を低周波数ｆ0 で微少変動させる方
法において、分散補償量が極小点にある場合を説明する
図である。
法において、分散補償量が極小点にある場合を説明する
図である。
【図１２】総分散量を低周波数ｆ0 で微少変動させる方
法において、分散補償量が極小点からずれた場合を説明
する図である。
法において、分散補償量が極小点からずれた場合を説明
する図である。
【図１３】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。
例を示すブロック図である。
【図１４】図１３の光送信機３０の具体例を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図１５】図１３の光受信機３６の具体例を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図１６】光送信機の詳細回路図である。
【図１７】偏光無依存型光ＤＥＭＵＸを示す図である。
【図１８】光受信機の一部の詳細回路図である。
【図１９】可変分散補償器の一例を示す図である。
【図２０】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。
える電圧Ｖ1 〜Ｖ21のパターンＡ〜Ｄを示すグラフであ
る。
【図２１】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。
グラフである。
【図２２】補償量制御部の構成の一例を示すブロック図
である。
である。
【図２３】図１３のシステムの一変形を示すブロック図
である。
である。
【図２４】図１３のシステムのより詳細な構成の一例を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図２５】図２４のシステムの動作を説明する波形図で
ある。
ある。
【図２６】図２４のシステムの一変形を示すブロック図
である。
である。
【図２７】本発明の他の実施例に係る分散等化システム
の一例を示すブロック図である。
の一例を示すブロック図である。
【図２８】図２７のシステムの一変形を示すブロック図
である。
である。
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
Claims (24)
- 【請求項１】 データ信号で変調された光信号を伝送す
る伝送路の波長分散を制御する分散制御方法であって、 （ａ）該伝送路で伝送された光信号から特定の周波数の
成分の強度を検出し、 （ｂ）検出された特定周波数成分の強度が極小となるよ
うに伝送路の総分散量を制御するステップを具備する分
散制御方法。 - 【請求項２】 前記データ信号のビットレートはＢビッ
ト／秒であり、 ステップ（ａ）において周波数がＢヘルツの成分の強度
が検出される請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 前記伝送路は可変の分散値を有する可変
分散補償器を含み、 ステップ（ｂ）は該可変分散補償器の分散値を制御して
伝送路の総分散量を制御することを含む請求項１または
２記載の方法。 - 【請求項４】 前記伝送路は光信号の波長を変化しうる
波長可変光源を含み、 ステップ（ｂ）は該波長可変光源の波長を制御して伝送
路の総分散量を制御することを含む請求項１または２記
載の方法。 - 【請求項５】 前記光信号は非零復帰信号である請求項
１〜４のいずれか１項記載の方法。 - 【請求項６】 前記光信号は光波の位相及びデータ信号
の位相が互いに異なりその裾が互いに重なり合う複数の
零復帰信号を多重化した光時分割多重信号である請求項
１〜４のいずれか１項記載の方法。 - 【請求項７】 ステップ（ｂ）において、検出された特
定周波数成分の強度に基づき運用中に総分散量が連続的
に制御される請求項１〜６のいずれか１項記載の方法。 - 【請求項８】 ステップ（ｂ）は、 （ｉ）総分散量の制御信号に低周波信号を重畳し、 （ii）特定周波数成分の検出信号から該低周波信号と同
じ周波数の成分を抽出し、 （iii ）抽出された周波数成分の位相と該低周波信号の
位相を比較し、 （iv）該位相比較結果に基いて前記総分散量の制御のた
めの制御信号を生成するサブステップを含む請求項７記
載の方法。 - 【請求項９】 ステップ（ｂ）は、 （ｉ）検出された特定周波数成分の強度が極大となる総
分散量の２つの制御点を見い出し、 （ii）該２つの制御点の中点を特定周波数成分の強度が
極小となる制御点とするサブステップを含む請求項１〜
６のいずれか１項記載の方法。 - 【請求項１０】 ステップ（ｂ）は、 （ｉ）運用開始前または運用中断中に総分散量を掃引
し、 （ii）掃引中の特定周波数成分の強度から総分散量の制
御点を見い出すサブステップを含む請求項１〜６及び９
のいずれか１項記載の方法。 - 【請求項１１】 データ信号で変調された光信号を伝送
する伝送路の波長分散を制御する分散制御方法であっ
て、 総分散量の制御信号に低周波信号を重畳し、 低周波信号が重畳された制御信号に従って伝送路の総分
散量を変化させ、 該伝送路で伝送された光信号から特定周波数の成分の強
度を検出し、 特定周波数成分の検出信号から前記低周波信号と同じ周
波数の成分を抽出し、 抽出された周波数成分の位相と該低周波信号の位相を比
較し、 該位相比較結果に基いて前記総分散量の制御信号を生成
するステップを具備する分散制御方法。 - 【請求項１２】 データ信号で変調された光信号を伝送
する伝送路の分散量を検出する方法であって、 （ａ）該伝送路で伝送された光信号から特定の周波数の
成分の強度を検出し、 （ｂ）検出された特定周波数成分の強度から伝送路の総
分散量を決定するステップを具備する分散検出方法。 - 【請求項１３】 前記データ信号のビットレートはＢビ
ット／秒であり、 ステップ（ａ）において周波数がＢヘルツの成分の強度
が検出される請求項１２記載の方法。 - 【請求項１４】 データ信号で変調された光信号を伝送
する伝送路の波長分散を制御する分散制御装置であっ
て、 該伝送路で伝送された光信号から特定の周波数の成分の
強度を検出する光検出器と、 検出された特定周波数成分の強度が極小となるように伝
送路の総分散量を制御する分散制御手段とを具備する分
散制御装置。 - 【請求項１５】 前記データ信号のビットレートはＢビ
ット／秒であり、 前記光検出器は周波数がＢヘルツの成分の強度を検出す
る請求項１４記載の装置。 - 【請求項１６】 前記伝送路は可変の分散値を有する可
変分散補償器を含み、 前記分散制御手段は該可変分散補償器の分散値を制御し
て伝送路の総分散量を制御する請求項１４または１５記
載の装置。 - 【請求項１７】 前記光信号を生成する光送信機は光信
号の波長を変化しうる波長可変光源を含み、 前記分散制御手段は、該波長可変光源の波長を制御して
伝送路の総分散量を制御する請求項１４または１５記載
の装置。 - 【請求項１８】 前記光信号は非零復帰信号である請求
項１４〜１７のいずれか１項記載の装置。 - 【請求項１９】 前記光信号は光源の位相及びデータ信
号の位相が互いに異なりその裾が互いに重なり合う複数
の零復帰信号を多重化した光時分割多重信号である請求
項１４〜１７のいずれか１項記載の装置。 - 【請求項２０】 前記分散制御手段は検出された特定周
波数成分の強度に基づき運用中に総分散量を連続的に制
御する請求項１４〜１９のいずれか１項記載の装置。 - 【請求項２１】 前記分散制御手段は、 総分散量の制御信号に低周波信号を重畳する低周波重畳
回路と、 特定周波数成分の検出信号から該低周波信号と同じ周波
数の成分を抽出する信号抽出回路と、 抽出された周波数成分の位相と該低周波信号の位相を比
較する位相比較回路と、 該位相比較回路の出力に基いて前記総分散量の制御のた
めの制御信号を生成する制御信号生成回路とを含む請求
項２０記載の装置。 - 【請求項２２】 データ信号で変調された光信号を伝送
する伝送路の波長分散を制御する分散制御装置であっ
て、 総分散量の制御信号に低周波信号を重畳する低周波重畳
回路と、 低周波信号が重畳された制御信号に従って伝送路の総分
散量を変化させる分散可変手段と、 該伝送路で伝送された光信号から特定周波数の成分の強
度を検出する光検出器と、 特定周波数成分の検出信号から前記低周波信号と同じ周
波数の成分を抽出する信号抽出回路と、 抽出された周波数成分の位相と該低周波信号の位相を比
較する位相比較回路と、 該位相比較回路の出力に基いて前記総分散量の制御信号
を生成する制御信号生成回路とを具備する分散制御装
置。 - 【請求項２３】 ｍビット／秒のデータ信号で振幅変調
されたｎ個の光信号を時分割多重化して得られた、ｎ・
ｍビット／秒のデータ信号で変調された時分割多重光信
号を光ファイバ伝送路に送信し、 光ファイバ伝送路より受信した前記時分割多重光信号か
ら、ｎ・ｍヘルツ、またはｍヘルツの周波数成分を抽出
し、 抽出したｎ・ｍヘルツ、またはｍヘルツの周波数成分が
それぞれ極小値または極大値を示すように、上記光ファ
イバ伝送路の分散を可変にすることを特徴とする光ファ
イバ伝送路の分散制御方法。 - 【請求項２４】 時分割多重化された、ｍビット／秒の
データ信号で振幅変調されたｎ個の光信号を光ファイバ
伝送路から受信する手段と、 受信した前記時分割多重化された光信号から、ｎ・ｍヘ
ルツ、またはｍヘルツの周波数成分を抽出する手段と、 抽出したｎ・ｍヘルツ、またはｍヘルツの周波数成分が
それぞれ極小値または極大値を示すように、上記光ファ
イバ伝送路の分散量を制御する手段とを備えたことを特
徴とする光ファイバ伝送路の分散制御装置。
Priority Applications (11)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22405697A JP3649556B2 (ja) | 1997-08-20 | 1997-08-20 | 波長分散制御のための方法と装置及び分散量検出方法 |
| US09/044,130 US6411416B1 (en) | 1997-08-20 | 1998-03-19 | Method and apparatus for minimizing the intensity of a specific frequency component of an optical signal travelling through an optical fiber transmission line to thereby minimize the total dispersion |
| US09/045,040 US6081360A (en) | 1997-08-20 | 1998-03-20 | Method and apparatus for optimizing dispersion in an optical fiber transmission line in accordance with an optical signal power level |
| DE69833463T DE69833463T2 (de) | 1997-08-20 | 1998-04-27 | Minimierung der Dispersion von faseroptischen Übertragungsstrecken |
| DE69839099T DE69839099T2 (de) | 1997-08-20 | 1998-04-27 | Verfahren zur Bestimmung der Dispersion einer faseroptischen Übertragungsleitung und zugehörige Vorrichtung |
| EP04008757A EP1443690B1 (en) | 1997-08-20 | 1998-04-27 | Method for determining dispersion of an optical fiber transmission line and apparatus therefor |
| EP98303222A EP0898391B1 (en) | 1997-08-20 | 1998-04-27 | Minimizing dispersion in optical-fiber transmission lines |
| DE69834004T DE69834004T2 (de) | 1997-08-20 | 1998-04-27 | Minimierung der Dispersion von faseroptischen Übertragungsstrecken |
| EP04008756A EP1443689B1 (en) | 1997-08-20 | 1998-04-27 | Minimizing dispersion in optical-fiber transmission lines |
| CN98108392.7A CN1244207C (zh) | 1997-08-20 | 1998-05-19 | 把光信号总色散量减至最小的方法和设备 |
| US09/345,806 US6501580B1 (en) | 1997-08-20 | 1999-07-02 | Method and apparatus for optimizing dispersion in an optical fiber transmission line in accordance with an optical signal power level |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22405697A JP3649556B2 (ja) | 1997-08-20 | 1997-08-20 | 波長分散制御のための方法と装置及び分散量検出方法 |
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|---|---|---|---|
| JP2004099702A Division JP3897768B2 (ja) | 2004-03-30 | 2004-03-30 | 波長分散制御のための方法と装置及び分散量検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1168657A true JPH1168657A (ja) | 1999-03-09 |
| JP3649556B2 JP3649556B2 (ja) | 2005-05-18 |
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| EP (3) | EP1443689B1 (ja) |
| JP (1) | JP3649556B2 (ja) |
| CN (1) | CN1244207C (ja) |
| DE (3) | DE69833463T2 (ja) |
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