(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ又はそれ以上の非コヒーレント光波長チャネルのセットを備える非コヒーレントソース；
１つ又はそれ以上のコヒーレント光波長チャネルを備えるコヒーレントソース；並びに
前記非コヒーレントソースから前記非コヒーレント光波長チャネルのセットを受信し、前記コヒーレントソースから前記コヒーレント光波長チャネルのセットを受信し、少なくとも一部が分散補償される光ファイバリンクに備えられる混合された光波長チャネルのセットを構成するように、前記コヒーレント光波長チャネルのセット及び前記非コヒーレント光波長チャネルのセットを結合する、導入ノードであって、該導入ノードは、
前記コヒーレント光波長チャネルのセットが前記非コヒーレント光波長チャネルのセットに比べて、シフトされた分散マップを有するように、前記コヒーレント光波長チャネルのセット及び前記非コヒーレント光波長チャネルのセットの一方又は両方に異なる分散レベルを導入する分散要素、
を有する、導入ノード；
を有する光システム。
【請求項２】
前記混合された光波長チャネルのセットにおける前記光波長チャネルの各々は正分散マップを有し、前記分散要素は、前記コヒーレント光波長チャネルのセットの前記分散マップが、前記導入ノードの後に、全体の前記光ファイバリンクにおいて０ｐｓ／ｎｍより大きいように、前記コヒーレント光波長チャネルのセットと前記非コヒーレント光波長チャネルのセットとの間に十分な分散差分を適用する、請求項１に記載の光システム。
【請求項３】
前記コヒーレント光波長チャネルのセットの前記分散マップは、前記導入ノードの後に、前記全体の光ファイバリンクにおいて５００ｐｓ／ｎｍより大きいように、十分な分散差分を適用する、請求項２に記載の光システム。
【請求項４】
前記混合された光波長チャネルのセットにおける前記光波長チャネルの各々は負分散マップを有し、前記分散要素は、前記コヒーレント光波長チャネルのセットの前記分散マップが、前記導入ノードの後に、前記全体の光ファイバリンクにおいて０ｐｓ／ｎｍより小さいように、前記コヒーレント光波長チャネルのセットと前記非コヒーレント光波長チャネルのセットとの間に十分な分散差分を適用する、請求項１に記載の光システム。
【請求項５】
前記コヒーレント光波長チャネルのセットの前記分散マップは、前記導入ノードの後に、前記全体の光ファイバリンクにおいて５００ｐｓ／ｎｍより小さいように、十分な分散差分を適用する、請求項２に記載の光システム。
【請求項６】
前記コヒーレント光波長チャネルのセットの何れかのコヒーレント光波長チャネルの前記分散マップの最小が、前記導入ノードの後に、前記全体の光ファイバリンクにおける何れかの点で前記非コヒーレント光波長チャネルのセットの前記非コヒーレント光波長チャネルの何れかの前記分散マップの最大より大きいように、又は、前記コヒーレント光波長チャネルのセットの何れかのコヒーレント光波長チャネルの前記分散マップの最大が、前記導入ノードの後に、前記全体の光ファイバリンクにおける何れかの点で前記非コヒーレント光波長チャネルのセットの前記非コヒーレント光波長チャネルの何れの前記分散マップの最小より小さいように、前記分散要素は、前記コヒーレント光波長チャネルのセットと前記非コヒーレント光波長チャネルのセットとの間に十分な分散差分を適用する、請求項１に記載の光システム。
【請求項７】
前記コヒーレント光波長チャネルのセットの何れかのコヒーレント光波長チャネルの前記分散マップは、前記非コヒーレント光波長チャネルのセットの何れかの非コヒーレント光波長チャネルの前記分散マップに比べて、前記導入ノードの後に、前記光ファイバリンクにおける何れかの点で、少なくとも５００ｐｓ／ｎｍの累積分散における差分を保つように、前記分散要素は十分な分散差分を適用する、請求項６に記載の光システム。
【請求項８】
前記分散要素は、前記１つ又はそれ以上のコヒーレント光波長チャネルの前記分散マップが、前記光ファイバリンクに導入されるときに、前記非コヒーレント光波長チャネルの何れかから少なくとも１０００ｐｓ／ｎｍシフトされるようにする、請求項１に記載の光システム。
【請求項９】
前記分散要素は、たとえ前記非コヒーレント光波長チャネルのセットの前記分散マップが正であるとしても、前記コヒーレント光波長チャネルののセットの前記分散マップが、前記非コヒーレント光波長チャネルのセットの前記分散マップと比べて、ある正分散だけシフトされるようにする、請求項１に記載の光システム。
【請求項１０】
前記分散要素は、たとえ前記非コヒーレント光波長チャネルのセットの前記分散マップが負であるとしても、前記コヒーレント光波長チャネルののセットの前記分散マップが、前記非コヒーレント光波長チャネルのセットの前記分散マップと比べて、ある負分散だけシフトされるようにする、請求項１に記載の光システム。
【請求項１１】
少なくとも一部が分散補償され、少なくとも前のノード、導入ノード及び次のノードを有する光ファイバリンクであって、前記少なくとも前のノード、前記導入ノード及び前記次のノードのすべてが別個のノードである、光ファイバリンク；並びに
１つ又はそれ以上のコヒーレント光波長チャネルを備えるコヒーレントソース；
を有する光システムであって、
前記導入ノードは、前記コヒーレントソースから前記コヒーレント光波長チャネルのセットを受信し、前記光ファイバリンクにおける前記前のノードから１つ又はそれ以上の非コヒーレント光波長チャネルの非コヒーレント光波長チャネルのセットを受信し、前記次のノードの方の方向に前記光ファイバリンクに供給される混合された光波長チャネルセットを構成するように前記コヒーレント光波長チャネルのセット及び前記非コヒーレント光波長チャネルのセットを結合し、前記導入ノードは、前記コヒーレント光波長チャネルのセットが、前記導入ノードの後、全体の前記光ファイバリンクにおいて０ｐｓ／ｎｍに等しくない前記コヒーレント光波長チャネルのセット及び前記非コヒーレント光波長チャネルのセットの一方又は両方に異なる分散レベルを導入する分散要素を更に有する；
光システム。
【請求項１２】
前記分散要素は、前記コヒーレント光波長チャネルのセットの前記分散マップが、前記導入ノードの後、全体の前記光ファイバリンクにおいて＋５００ｐｓ／ｎｍと−５００ｐｓ／ｎｍとの間にないように、十分な分散を適用する、請求項１１に記載の光システム。
【請求項１３】
光ファイバシステムにおいて１つ又はそれ以上のコヒーレント光波長チャネル及び１つ又はそれ以上の非コヒーレント光波長チャネルを混合する方法であって：
非コヒーレント光波長チャネルセットにアクセスするステップ；
コヒーレント光波長チャネルセットにアクセスするステップ；
前記コヒーレント光波長チャネルセットは、前記非コヒーレント光波長チャネルセットに比べて、シフトされた分散マップを有するように、前記コヒーレント光波長チャネルセット及び前記非コヒーレント光波長チャネルセットの一方又は両方に分散を導入するステップ；
分散を導入する前記ステップの後、混合された光波長チャネルセットを生成するように、前記非コヒーレント光波長チャネルセット及び前記コヒーレント光波長チャネルセットを混合するステップ；並びに
少なくとも一部が分散補償された光ファイバリンクに前記混合された光波長チャネルセットを供給するステップ；
を有する方法。
【請求項１４】
前記混合された光波長チャネルセットにおける光波長チャネルの各々は正分散マップを有し、分散を導入する前記ステップは、前記コヒーレント光波長チャネルセットの前記分散マップが、前記導入ノードの後、全体の前記光ファイバリンクにおいて０ｐｓ／ｎｍより大きくなるように、前記コヒーレント光波長チャネルセットと前記非コヒーレント光波長チャネルセットとの間に十分な分散差分を適用、請求項１３に記載の光システム。
【請求項１５】
分散を導入する前記ステップは、前記コヒーレント光波長チャネルセットの前記分散マップが、前記導入ノードの後、前記全体の光ファイバリンクにおいて５００ｐｓ／ｎｍより大きくなるように、前記コヒーレント光波長チャネルセットと前記非コヒーレント光波長チャネルセットとの間で十分な分散差分を適用する、請求項１４に記載の光システム。
【請求項１６】
前記混合された光波長チャネルセットにおける光波長チャネルの各々は負分散マップを有し、分散を導入する前記ステップは、前記コヒーレント光波長チャネルセットの前記分散マップが、前記導入ノードの後、全体の前記光ファイバリンクにおいて０ｐｓ／ｎｍより小さくなるように、前記コヒーレント光波長チャネルセットと前記非コヒーレント光波長チャネルセットとの間に十分な分散差分を適用、請求項１３に記載の光システム。
【請求項１７】
分散を導入する前記ステップは、前記コヒーレント光波長チャネルセットの前記分散マップが、前記導入ノードの後、前記全体の光ファイバリンクにおいて５００ｐｓ／ｎｍより小さくなるように、前記コヒーレント光波長チャネルセットと前記非コヒーレント光波長チャネルセットとの間で十分な分散差分を適用する、請求項１４に記載の光システム。
【請求項１８】
前記コヒーレント光波長チャネルのセットの何れかのコヒーレント光波長チャネルの前記分散マップの最小が、前記導入ノードの後に、前記全体の光ファイバリンクにおける何れかの点で前記非コヒーレント光波長チャネルのセットの前記非コヒーレント光波長チャネルの何れかの前記分散マップの最大より大きい、又は、前記コヒーレント光波長チャネルのセットの何れかのコヒーレント光波長チャネルの前記分散マップの最大が、前記導入ノードの後に、前記全体の光ファイバリンクにおける何れかの点で前記非コヒーレント光波長チャネルのセットの前記非コヒーレント光波長チャネルの何れの前記分散マップの最小より小さいように、分散を導入する前記ステップは十分な分散差分を適用する、請求項１３に記載の光システム。
【請求項１９】
前記コヒーレント光波長チャネルのセットの何れかのコヒーレント光波長チャネルの前記分散マップは、前記非コヒーレント光波長チャネルのセットの何れかの非コヒーレント光波長チャネルの前記分散マップに比べて、前記導入ノードの後に、前記光ファイバリンクにおける何れかの点で、少なくとも５００ｐｓ／ｎｍの累積分散における差分を保つように、分散を導入する前記ステップは十分な分散差分を適用する、請求項１８に記載の光システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コヒーレント光波長チャネルの非コヒーレント光波長チャネルとの混合に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ通信ネットワークは、ネットワークノード間に高速データを供給することにより情報時代の重要な要求に対して貢献している、光ファイバ通信ネットワークは、相互接続された光ファイバリンクの集合体を有する。簡単にいうと、光ファイバリンクは、光ファイバに光の形で情報を発信する光信号ソースを有する。内部反射の原理のために、光信号は、最終的に光信号受信器で受信されるまで、光ファイバの中を通って伝播される。光ファイバリンクが双方向性である場合、情報は、典型的には、別個の光ファイバを用いて、逆に通信されることが可能である。
【０００３】
複数の光ファイバリンクは、広範な用途で用いられることが可能であり、各々の光ファイバリンクは、様々な長さの光ファイバリンクを必要とする。例えば、比較的短い光ファイバリンクは、コンピュータとその近接する周辺装置との間で、又はローカルビデオソース（例えば、ＤＶＤ、ＤＶＲ）とテレビとの間で情報を通信するように用いられることが可能である。しかしながら、反対の極端においては、情報が２つのネットワークノード間で通信されるとき、光ファイバリンクは数百ｋｍ、更には数千ｋｍに及ぶことが可能である。
【０００４】
長距離及び超長距離オプティクスとは、数百ｋｍ又は数千ｋｍのオーダーの長い光ファイバリンクにおける光信号の送信のことをいう。典型的には、長距離オプティクスは、単一の光ファイバにおける別個のチャネルでの光信号の送信を有し、各々のチャネルは、波長分割多重方式（ＷＤＭ）及び高密度波分割多重方式（ＤＷＤＭ）の原理を用いて、光の別個の波長に対応している。
【０００５】
ＷＤＭ又はＤＷＤＭを用いてそのような長い距離に亘る光信号の送信は、特に、チャネル領域毎に１秒当たりのギガバイトの高いビットレートにおける膨大な技術的挑戦を提供している。高速での長距離及び超長距離の光通信の技術における何れの改善においても、かなりの時間及び資源が必要である。各々の改善は、そのような改善がしばしば、世界中でのかなり広範囲に亘る通信の利用可能性に繋がるために、かなりの前進を示すことが可能である。従って、そのような前進は、関係がますます希薄になる地理的な場所と、協調する、学習する、ビジネスを展開する人間の能力を加速する可能性を高くする。
【発明の概要】
【課題を解決しようとする手段】
【０００６】
本明細書で詳述している実施形態は、一連の分散要素を有する光リンクにおいて混合される分散マップの使用であって、分散要素の少なくとも一部は、光通信リンクにおけるノード間の１つ又はそれ以上のファイバセグメントである、分散マップの使用に関する。すべての光ファイバは分散可能であり、分散値は光ファイバにより変わり、光通信のために用いられる波長領域の範囲内のある波長において、負、正又は０になり得る。光リンクにおいてノードを接続するファイバに加えて、光分散補償モジュール（ＤＣＭ）は、ファイバの分散を十分に又は部分的に補償するように、一部のノードに位置付けられることが可能である。光通信リンクを介する距離の関数としての総累積分散（存在する場合には、ファイバ及びＤＣＭの両方）の値は一般に、“分散マップ”と呼ばれる。ディジタルデータにより符号化される光チャネルは、光通信リンクにおけるノード間で情報を担持するように、光リンクにおいて送信される。今日使用されている殆どの光チャネルは、直接又は非コヒーレントに検出され（光フォーマットから電気フォーマットに変換され）、つまり、光チャネルの電場（位相及び振幅の両方）は測定されない。直接検出される光チャネルは、総累積分散が、光チャネルビットレート、送信周波数チャープ及び変調フォーマットに依存するある範囲内で略０になる必要があるように、光リンクにおける総累積分散に対して感度を有する。１秒当たり１０ギガビット（Ｇｂｐｓ）のノンリターンゼロ（ＮＲＺ）チャネルを検出するための代表的な分散領域は±１０００ｐｓ／ｎｍである。
【０００７】
コヒーレントに検出される光チャネル、つまり、光電場の位相及び振幅が測定される光チャネルは、検出後、分散をかなりの程度まで電気的に補償することが可能である。コヒーレントに検出された光チャネルについての代表的な電気分散補償領域は±５０，０００ｐｓ／ｎｍ又はそれ以上である。従って、コヒーレントに検出されたチャネルは、直接検出されたチャネルと同じ累積分散依存性を有さず、実際にはしばしば、光リンクにおける分散補償が略１００％でないとき、より良好な信号品質を有する。
【０００８】
本明細書で説明している原理に従って、光導入ノードは、１つ又はそれ以上のコヒーレント光波長チャネルを１つ又はそれ以上の非コヒーレント光波長チャネルと混合する。しかしながら、そのようにする前に、分散要素は、コヒーレント光波長チャネルセットの分散マップが非コヒーレント光波長チャネルセットの分散マップからシフトされるように、コヒーレント光波長チャネルセットに及び／又は非コヒーレント光波長チャネルセットに分散を導入する。
【０００９】
コヒーレントチャネルが異なる分散マップを有することを可能にすることにより、その分散マップは、０分散点から更に移動されることがあり得、そのことは、コヒーレント検出を低下させ得る。従って、コヒーレント光チャネル及び非コヒーレント光チャネルは、同じ光リンクにおいて効果的に送信されることが可能である。
【００１０】
上記は、特許請求の範囲の主題の重要な特徴又は本質的な特徴を特定するように意図されていず、特許請求の範囲についての範囲を決定する助けとして用いられるように意図されていない。
【００１１】
上記の及び他の有利点及び特徴が得られる方法を記載するように、種々の実施形態の更なる特徴について、添付図を参照して以下で詳述している。それらの図は単に例示としての実施形態を示し、故に、本発明の範囲を限定するとみなされないと理解されるものであり、それらの実施形態においては、添付図を用いて、付加的な特異性について詳細に記載されている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本明細書で説明している原理が用いられている光通信システムを示す図である。
【図２】光ネットワークの２つの光ノード間の光リンクにおいて備えられている一連の分散補償モジュールが存在する光システムを示す図である。
【図３】図２の送信ノードの実施例の模式図である。
【図４Ａ】送信分散補償及び受信分散補償による従来の分散マップのグラフである。
【図４Ｂ】送信分散補償及び受信分散補償による従来の分散マップのグラフである。
【図５Ａ】第２の分散マップが第１の分散マップによりオフセットされた分散マップのグラフである。
【図５Ｂ】第２の分散マップが第１の分散マップによりオフセットされた分散マップのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本明細書に記載する実施形態に従って、１つ又はそれ以上のコヒーレント光波長チャネルが、光ファイバリンクへの導入の前に、１つ又はそれ以上の非コヒーレント光波長チャネルと混合される。しかしながら、混合の前に、分散要素は、コヒーレント光波長チャネルの分散マップが非コヒーレント光波長チャネルの分散マップと異なるように、１つ又はそれ以上のコヒーレント光波長チャネルに及び／又は１つ又はそれ以上の非コヒーレント光波長チャネルに分散を導入する。
【００１４】
それらのコヒーレントチャネルが異なる分散マップを有することを可能にすることにより、分散マップは、０分散点から更に移動されることが可能である。これは、０分散点がコヒーレントチャネルの送信品質を低下させ得るために、信号品質のために恩恵をもたらす。従って、コヒーレント光チャネル及び非コヒーレント光チャネルは、同じ光リンクにおいて効果的に送信されることが可能である。
【００１５】
今日使用されている殆どの光リンクは、分散補償を必要とする非コヒーレント光チャネルのためにデザインされたものである。光リンクにおいて総累積分散はかなり大きくなることが可能であり、従って、その分散は典型的には、インラインで又はリンクにおいて周期的に少なくとも一部が補償される。送信端末及び受信端末において完了される残りの補償を伴って、５０％乃至９５％のインライン分散補償を提供することは一般的である。この分散補償のデザインは、典型的には、インライン補償を必要としないばかりか、分散が補償される光リンクを介する送信中に低下された信号品質を被り得る、コヒーレントな光波長チャネルについて最適でない可能性がある分散マップをもたらす。従って、コヒーレントな光波長チャネルにより非コヒーレントな光ネットワークをアップグレードさせることは困難であり得る。
【００１６】
図１は、本明細書で記載している原理を採用している例示としての光通信システム１００を模式的に示している。光通信システム１００においては、光信号の使用により端末１０１及び１０２間で情報が通信される。この用途において使用される慣例のために、端末１０１から端末１０２に伝播する光信号は“イースタン”と呼ばれる一方、端末１０２から端末１０１に伝播する光信号は“ウェスタン”と呼ばれる。用語“イースタン”及び“ウェスタン”は、反対方向に伝播する２つの光信号間の容易な区別を可能にするために容易に用いられる技術用語である。用語“イースタン”及び“ウェスタン”の使用は、図１における構成要素の任意の実際の地理的な関係を意味するものではない。例えば、本明細書で用いる慣例が端末１０１から端末１０２に伝播する“イースタン”光信号を有する場合でさえ、端末１０１は、端末１０２のイースト向きに地理的に位置付けられる。
【００１７】
一実施形態においては、光信号は波長分割多重方式（ＷＤＭ）及び高密度波分割多重方式（ＤＷＤＭ）である。ＷＤＭ又はＤＷＤＭにおいては、以下で“光波長チャネル”という複数の別個の光チャネルの各々において情報が通信される。各々の光波長チャネルは、光通信のための特定の波長が割り当てられる。従って、ＷＤＭ又はＤＷＤＭ光信号を用いて通信するように、端末１０１は“ｎ”個の光送信器１１１（光送信器１１１（１）乃至１１１（ｎ）を有し、ここで、ｎは正の整数である）を有することが可能であり、各々の光送信器は、対応するイースタン光波長チャネルにおいて送信するためのものである。同様に、端末１０２は、光送信器１２１（１）乃至１２１（ｎ）を有する“ｎ”個の光送信器１２１を有し、各々の光送信器はまた、対応するウェスタン光波長チャネルにおいて送信するためのものである。本明細書に記載している原理はしかしながら、イースタン光波長チャネルの数がウェスタン光波長チャネルの数と同じである通信に限定されるものではない。更に、本明細書に記載している原理は、光送信器の各々の正確な構造に限定されるものではない。しかしながら、レーザは、特定の周波数において送信するための適切な光送信器である。即ち、光送信器は各々、複数のレーザ送信器であることさえ、可能であり、ある周波数範囲内で調節可能である。
【００１８】
イースタン方向の光送信のためのイースタンチャネルに関しては、端末１０１は、光マルチプレクサ１１２を用いて光送信器１１１からの複数のイースタン光波長信号を単独の信号イースタン光信号に多重化し、それはその場合、第１ファイバリンク１１４（１）に送信される前に、任意のイースタン光増幅器１１３により光学的に増幅されることが可能である。
【００１９】
イースタンチャネルにおいては、端末１０１と１０２との間に“ｍ”個のリピータ１１５及び“ｍ＋１”個の光ファイバリンク１１４が存在する。繰り返されない光通信システムにおいては、単独のファイバリンク１１４（１）が存在するが、端末１０１と１０２との間にはリピータが存在しないように、“ｍ”は０である。繰り返される光通信システムにおいては、“ｍ”は１又はそれ以上である。従って、存在する場合には、リピータの各々は、光信号を増幅するために電力を消費する。
【００２０】
最後の光ファイバリンク１１４（ｍ＋１）からのイースタン光信号はその場合、任意の光増幅器１１６により端末１０２において任意に増幅される。イースタン光信号はその場合、光分波器１１７を用いて種々の波長の光波長チャネルに分波される。種々の光波長チャネルはその場合、受信器１１８（１）乃至１１８（ｎ）を有する光受信器１１８を対応させることにより、受信されて、処理されることが可能である。
【００２１】
ウェスタン方向における光送信のためのウェスタンチャネルに関しては、端子１０２は、光マルチプレクサ２２を用いて、信号のウェスタン光信号に光送信器１２１（光送信器１２１（１）乃至１２１（ｎ）を有する）からのウェスタン光波長信号の各々を多重化する。多重化された光信号はその場合、第１ファイバリンク１２４（ｍ＋１）に送信される前に、任意のウェスタン光増幅器１２３により光学的に増幅されることが可能である。もう一度、“ｍ”個のリピータ１２５（１２５（１）乃至１２５（ｍ）とラベル付けされている）及び“ｍ＋１”個の光ファイバリンク（１２４（１）乃至１２４（ｍ＋１）とラベル付けされている）が存在する。繰り返されない環境においては、ウェスタンチャネルに、１つの光ファイバリンク１２４（１）のみが存在し、リピータ１２５は存在しないことを思い出されたい。
【００２２】
最後の光ファイバリンク１２４（１）からのウェスタン光信号はその場合、任意の光増幅器１２６により端末１０１において光学的に増幅される。ウェスタン光信号はその場合、個別の波長分割光チャネルが受信器１２８（受信器１２８（１）乃至１２８（ｎ）を有する）により受信されて、処理されるとすぐ、光分波器１２７を用いて分波される。端末１０１及び／又は１０２は、光通信システム１００に示されている要素すべてを必要とはしない。例えば、光増幅器１１３、１１６、１２３及び／又は１２６は、一部の構成においては用いられないことが可能である。更に、存在する場合には、対応する光増幅器１１３、１１６、１２３及び／又は１２６の各々は、必要に応じて、複数の光増幅器の組み合わせであることが可能である。
【００２３】
しばしば、リピータ間の光路長は略同じである。リピータ間の距離は、全部の端末間の光路長、データ速度、光ファイバの品質、光ファイバの損失特性、リピータの数（存在する場合には）、各々のリピータに対して供給可能な電力量（リピータが存在する場合には）等に依存する。しかしながら、高品質のシングルモードファイバについてのリピータ間の（又は、繰り返されないシステムにおける端末から端末への）典型的な光路長は、約５０ｋｍであり得、実際には、３０ｋｍ乃至９０ｋｍ又はそれ以上の範囲内であることが可能である。即ち、本明細書に記載されている原理は、リピータ間の任意の特定な光路長に限定されるものではなく、光路長が一の繰り返されるセグメントから次のセグメントまでと同じであるリピータシステムに限定されるものではない。
【００２４】
光通信システム１００は、水中（海底）に沈められる、陸地に位置付けられる、若しくは任意の海底又は地上のノード又はスパンの組み合わせの、スパン又はリピータを有することが可能である。光通信システム１００の構成要素は、通信ネットワークの任意の特定のタイプに限定されるものではない。更に、端末１０１及び１０２は、共に位置付けられる（例えば、リングネットワーク）又は別個に位置付けられる（線上ネットワーク）ことが可能である。
【００２５】
光通信システム１００は、単に例示目的で、単純な形で表されることが可能である。本明細書で説明している原理は、かなり複雑な光通信システムまで拡張することが可能である。本明細書で説明している原理は、各々は多重化されたＷＤＭ光信号を通信するためである、複数の光ファイバの対が存在する光通信に適用することが可能である。更に、本明細書で説明している原理はまた、一方向において１つ又はそれ以上の光ファイバの対及び／又は光波長チャネルを分割する１つ又はそれ以上の分岐又は複数のノードが存在する光通信に適用することが可能である。更に、本明細書で説明している原理は、ウェスタン方向に比べてイースタン方向において異なる数のリピータが存在する非対称の二方向性の光チャネルに適用することが可能である。
【００２６】
図２は、繰り返される又は繰り返されない光リンクにおいて動作可能であり、地上の及び／又は海底の光リンクにおいて動作可能である光システム２００を示している。光システム２００は、光ファイバリンク２０３の一端部に光送信ノード２０１を、光ファイバリンク２０３の他端部に光受信ノードを有する。図１の光通信システム１００で用いられる場合、及び光通信システム１００が繰り返されない光システムである場合、図２の送信ノード２０１は、図１の端末１０１である、その端末を有する、又はその端末内に含まれることが可能であり、図２の受信ノード２０２は、図１の端末１０２である、その端末を有する、又はその端末内に含まれることが可能である。図１の光通信システム１００で用いられる場合、及び光通信システム１００が繰り返される光システムである場合、図２の送信ノード２０１は、図１における端末１０１であり、その端末を含み、又はその端末に含まれる、若しくは、端子１０１と端子１０２との間のアドドロップマルチプレクサであることが可能である。その場合、図２の受信ノードは、図１の端子であり、その端末を含み、又はその端末に含まれることが可能であり、若しくは、端子１０１と端子１０２との間の光アドドロップマルチプレクサであることが可能である。
【００２７】
光リンク２０３は、一連の分配された分散補償機構２０４を有し、各々は、１つ又はそれ以上の光分散ラインファイバセグメント２０５により光路において離れている。例えば、図２の例示としての実施形態においては、３つの分配された分散補償機構２０４Ａ、２０４Ｂ及び２０４Ｃ（集合的に“分散補償機構２０４”という）が存在する。しかしながら、本明細書で説明している原理は、任意の数の分配された分散補償機構を有する任意の光リンクに適用されることが可能であり、また、任意の分散補償機構なしで光リンクに適用されることが可能である。分散補償機構２０４は、地上の長距離の光リンクにおいて共通であることが可能であるような分散補償モジュールであることが可能である。他方、海底の長距離の光リンクはしばしば、複数のリピータ／複数の端末間にのみラインファイバセグメントを有する。その場合、分散補償機構２０４は各々単に、分散ファイバセグメント２０５を補償する分散補償ファイバセグメントであることが可能である。
【００２８】
更に、例示としての実施形態においては、各々の分散補償機構間に１つの光ファイバセグメントがあることが示されている。例えば、送信ノード２０１と分散補償機構２０４Ａとの間には１つの光ファイバセグメント２０５Ａがあり、分散補償機構２０４Ａと２０４Ｂとの間には１つの光ファイバセグメント２０５Ｂがあり、分散補償機構２０４Ｂと２０４Ｃとの間には１つの光ファイバセグメント２０５Ｃがあり、分散補償機構２０４Ｃと受信ノード２０２との間には１つの光ファイバセグメント２０５Ｄがある。しかしながら、各々の分散補償機構間には、光ファイバセグメントは、存在しない、若しくは２つ又はそれ以上が存在することが可能である。４つの光ファイバセグメント２０５Ａ、２０５Ｂ、２０５Ｃ及び２０５Ｄを、以下、“ファイバセグメント２０５”という場合がある。
【００２９】
光パルスが光ファイバセグメントを通って進むとき、その光パルスは、光ファイバセグメントの物理的特性に依存して、正方向又は負方向を経験することが可能である。光信号が既に経験した、及び／又は経験することが見込まれる分散を少なくとも一部を補償するように、分散補償モジュール（ＤＣＭ）又は分散補償ファイバが光リンクにおいて位置付けられることが可能である。光信号が、送信ノード２０１から受信ノード２０２に光リンク２０３を通過するとき、分散累積ステージ及び分散補償ステージが存在する。本明細書及び同時提出の特許請求の範囲においては、“分散マップ”は、送信ノード及び受信ノードにおける分散を含む、送信ノードから受信ノードへの光リンクにおける距離に対する累積分散のプロットである。分散マップの複数の実施例については、図４Ａ及び４Ｂ並びに図５Ａ及び５Ｂに示されていて、下で更に詳述されている。
【００３０】
図３は、図２の光送信ノード２０１の一例を表す光送信ノード３００の実施例を示している。光送信ノード３００はまた、下で更に詳述するように、下り光リンク２０３に送信されるように、非コヒーレント光波長チャネル及びコヒーレント光波長チャネルを導く又は結合するために、本明細書においては、光導入ノードとも呼ぶ場合がある。
【００３１】
光送信ノード３００は、１つ又はそれ以上の非コヒーレント光波長チャネルを備えている非コヒーレントソース３１１にアクセスすることができる。非コヒーレント光波長チャネルは、光信号の電場の位相及び振幅を測定することなく、直接検出される光波長チャネルである。しかしながら、本明細書で説明している原理は、どれ位の数の非コヒーレント光波長チャネルが非コヒーレントソース３１１により備えられるかに拘わらず、適用することができる。光マルチプレクサ３２１は、非コヒーレント光波長チャネルのすべてを結合する。
【００３２】
光送信ノード３００はまた、１つ又はそれ以上のコヒーレント光波長チャネルを備えるコヒーレントソース３１２にアクセスすることができる。コヒーレント光波長チャネルは、コヒーレントに検出される光波長チャネルである。この実施例においては、コヒーレントソース３１２は、２つのコヒーレント光波長チャネル３０１Ｇ及び３０１Ｈのセットを備えている。しかしながら、本明細書で説明している原理は、どれ位の数のコヒーレント光波長チャネルがコヒーレントソース３１２により備えられるかに拘わらず、適用されることができる。光マルチプレクサ３２２は、コヒーレント光波長チャネルのすべてを結合する。光波長チャネル３０１Ａ乃至３０１Ｈは、例えば、Ｃ帯域及び／又はＬ帯域にあることが可能であり、並びに、波長分割多重方式（ＷＤＭ）信号及び高密度波分割多重方式（ＤＷＤＭ）光チャネルであることが可能である。
【００３３】
非コヒーレント光波長チャネルは１つの分散マップ（以下、“非コヒーレント分散マップ”と呼ばれる）を有するようになっていて、コヒーレント光波長チャネルは他のかなり異なる分散マップ（“コヒーレント分散マップ”と呼ばれる）を有するようになっている。コヒーレント検出機構及び非コヒーレント検出機構は、検出マップに対するそれらの感度がかなり異なっている。非コヒーレント検出（“直接検出”とも呼ばれる）については、現在のシステムは、累積分散の絶対値を比較的低く保つように、リンクにおいて分散周波数を補償する。直接検出は、総累積光分散を低レベルに低減する最後の分散補償にも依存する。他方、コヒーレント検出については、累積分散の絶対値は、かなり高いことが可能であり、略５０，０００ｐｓ／ｎｍ程度に高いことも可能である。更に、分散が略０にかなり近づく場合、非線形歪みは、信号品質又はコヒーレント検出の有効性を低下させ得る。従って、直接検出とは対照的に、異なる分散マップが、コヒーレント検出を受ける光波長チャネルについて策定されることが可能である。
【００３４】
図３においては、６つの非コヒーレント光波長チャネル３０１Ａ乃至３０１Ｆが、送信ノード３００において、１つのファイバにそれらのチャネルを結合し、更に光分散要素（ＤＥ）３０２Ａを介してチャネルを通る、マルチプレクサ３２１に導入される。６つの光波長チャネル３０１Ａ乃至３０１Ｆは、単一の信号としてＤＥ３０２Ａに導入されるように示されているが、それは必要ないことである。同様に、２つのコヒーレント光波長チャネル３０１Ｇ及び３０１Ｈが、送信ノード３００において、１つのファイバにそれらのチャネルを結合し、更にＤＥ３０２Ｂを介してチャネルを通る、マルチプレクサ３２２に導入されるように示されている。２つの光波長チャネル３０１Ｇ及び３０１Ｈが、単一信号としてＤＥ３０２Ｂに導入されるように示されているが、それは必要ないことである。
【００３５】
非コヒーレント光波長チャネル３０１Ａ乃至３０１Ｆのセット（以下、“非コヒーレントチャネルセット”又は“非コヒーレント光波長チャネルセット”とも呼ぶ）及びコヒーレント光波長チャネル３０１Ｇ及び３０１Ｈ（以下、“コヒーレントチャネルセット”又は“コヒーレント光波長チャネルセット”とも呼ぶ）は、送信ノード３００において適用される異なる分散を受ける。実行に依存して、ＤＥ３０２Ａは、非コヒーレント分散マップ及びコヒーレント分散マップにおいて好ましい分離を得るように、非コヒーレントチャネルセットに必要でないために、ＤＥ３０２Ａは任意である。同様に、実行に依存して、ＤＥ３０２Ｂは、非コヒーレント分散マップ及びコヒーレント分散マップにおいて好ましい分離を得るように、コヒーレントチャネルセットに必要でないために、ＤＥ３０２Ｂは任意である。
【００３６】
ＤＥ３０２Ａ及びＤＥ３０２Ｂは、任意の分散機構であることが可能であり、従来型のものでない分散機構でさえあることが可能である。例えば、チャープ変調器が、信号に特定の分散量を導入するように用いられることが可能である。１つ又はそれ以上の非コヒーレント光波長チャネルと比較して、１つ又はそれ以上のコヒーレント光波長チャネルがシフトされた分散マップを有するように、ＤＥ３０２Ａ及び３０２Ｂはそれらの累積において、コヒーレント光波長チャネル及び非コヒーレント光波長チャネルの一方又は両方に異なる分散レベルを導入する分散要素であるように、考慮されることが可能である。
【００３７】
送信ノード３００が光分岐／挿入マルチプレクサである場合、光チャネルの主な流れを表す光波長チャネルは、既に結合された形であり得、それにより、マルチプレクサの必要性を取り除くことが可能である。例えば、非コヒーレント光波長チャネルに対して加えられるコヒーレント光波長チャネルの場合には、非コヒーレント光波長チャネル３０１Ａ乃至３０１Ｆは、既に結合された形であり得、それにより、マルチプレクサの必要性をなくすことが可能である。更に、送信ノード３００が、光波長チャネル３０１Ｇ及び３０１Ｈの生成点にない場合、コヒーレント光波長チャネル３０１Ｇ及び３０１Ｈはまた、既に結合されていることが可能であり、それにより、マルチプレクサの必要性をなくすことが可能である。従って、ソース３１２は、非コヒーレント光波長チャネル３１１のセットに加えられるその光分岐／挿入マルチプレクサに対して、局所的に生成されて又は遠隔的に生成されて、送信されるコヒーレント光波長チャネルのセットを表す。
【００３８】
図１の端末１０１である送信ノード３００の場合には、しかしながら、光波長チャネル３０１Ａ乃至３０１Ｈは各々、別個の送信器を用いて生成されることが可能であり、従って、その場合、マルチプレクサ３２１及び３２２が用いられることが可能である。
【００３９】
光マルチプレクサ３０３は、光リンクへの送信のための単一な混合された信号３０４にコヒーレントチャネルセット及び非コヒーレントチャネルセットの各々を結合する。従って、この場合、非コヒーレントチャネルセットは、コヒーレントチャネルセットとは対照的に、異なる累積分散を伴って光リンクに発信される。従って、非コヒーレントチャネルセット及びコヒーレントチャネルセットが、光リンクを通って進み、分散において同じ増加変化を経験する場合でさえ、第１のチャネルセットの累積分散は、第２のチャネルセットの累積分散からのオフセットを維持する。
【００４０】
一実施形態においては、送信ノード３００における分散要素は、コヒーレント分散マップが０分散ポイントから少なくとも１０００ｐｓ／ｎｍだけシフトされるようにする。コヒーレント分散マップはまた、０分散ポイントから２０００ｐｓ／ｎｍだけシフトされることが可能である。しかしながら、コヒーレント分散マップは最大５０，０００ｐｓ／ｎｍ、シフトされることが可能であるため、更なる分散シフトが実行されることが可能である。
【００４１】
幾つかの分散マップの例について、ここで説明する。先ず、図４Ａ及び４Ｂは、従来のシステムを用いることで可能な分散マップを示している。送信ノード及び受信ノードにおける分散を除く総累積分散が０より大きい（つまり、受信ノードの直後の分散マップが、送信ノードの直後の分散マップに比べて、大きい累積分散を有する）場合、本明細書においては、分散マップは“正”であるという。送信ノード及び受信ノードにおける分散を除く総累積分散が０より小さい（つまり、受信ノードの直後の分散マップが、送信ノードの直後の分散マップに比べて、小さい累積分散を有する）場合、本明細書においては、分散マップは“負”であるという。
【００４２】
図４Ａは、すべてのスパンにおけるＤＣＭとの光リンクの典型的な正の分散マップ４００Ａを示している。ここでは、第１の波長（ラムダ１（実線で表されている））について示されている分散マップ４０１と、第２の波長（ラムダ２（破線で表されている））について示されている分散マップ４０２とが存在する。送信（Ｔｘ）側及び受信（Ｒｘ）側における矢印４０１Ａ及び４０１Ｂはそれぞれ、しばしば、事前補償及び事後補償のそれぞれと呼ばれる、Ｔｘ端末及びＲｘ端末において適用される、ＤＣＭにより適用される分散補償を示している。白抜きの四角形印４０１Ｃは、０に近づくラムダ２の総累積分散を示している。塗りつぶされた四角形印４０２Ｃは、０に近づくラムダ２の総累積分散を示している。この場合、事前補償は、すべてのチャネルについて同じＤＣＭであり、このことは従来の光リンクにおいては比較的一般的である。
【００４３】
図４Ｂにおいては、もう一度、１つの光波長チャネルについての分散マップ４１０を有する２つの分散マップ（ラムダ１（実線で示されている））と、他の光波長チャネルについての他の分散マップ（ラムダ２（破線で示されている））とが示されている。分散マップは光波長の関数であるため、分散マップは同じ波長においては正であり、他の波長においては負であることが可能である。図４Ｂは、ラムダ１波長についての分散マップ４１０は正である一方、ラムダ２波長についての分散マップ４１１は負である状態を示している。海底のシステムについては、しばしば、正分散ラインファイバ及び負分散ラインファイバの混合が用いられ、故に、ＤＣＭは、インラインのＤＣＭを用いないで、事前補償及び事後補償のみについて用いられる。これは、対応するチャネルの光波長に依存して、正分散マップ及び負分散マップの混合をもたらすことが可能である。
【００４４】
図４Ｂにおいては、分散マップ４１０及び４１１の各々についての各々の光波長チャネルにおいて実行される異なる事前補償４１０Ａ及び４１１Ａと、分散マップ４１０及び４１１の各々について実行される異なる事後補償４１０Ｂ及び４１１Ｂとが存在する。もう一度、白抜きの四角形印４１０Ｃ及び塗りつぶされた四角形印４１１Ｃは、事後分散後の最終的な累積分散を示している。図４Ｂの場合には、事前補償は、異なる非コヒーレントチャネルについて異なっている。これは、波長の増加に伴って大きい分散の変化が存在するとき、分散マップの平均値が０に近づくことを続けるように、行われる。分散マップが０分散の周囲において過度に規則的であるとき、直接検出されるチャネルについて生じるある非直線的なペナルティが存在し、故に、それらの場合に事前補償を適用することは一般的である。
【００４５】
図５Ａは、ここで、シフトされた分散マップ５０１が送信ノードにおいて分散５０１Ａを適用することにより生成されることを除いて、図４Ａを同じである。分散をシフトさせることにより、分散マップは、端末間のリンクにおいて０分散を横断する（又は、０に近づき過ぎるようになる）ことを回避する。図示している場合には、送信ノードの後、分散マップは、所与の点で、累積分散が正のまま保たれ、実際には、約５００ｐｓ／ｎｍであるように、保たれる。光波長チャネルがコヒーレントチャネルである場合、図５Ａは、５０，０００ｐｓ／ｎｍの許容範囲内にうまく入っている最終的な累積分散５０１Ｃを明確に示しているため、事後補償の必要はない。しかしながら、この許容範囲のレベルに略等しい又はそのレベルを上回る場合、事後補償が、その許容範囲内に入るように用いられることが可能である。
【００４６】
図５Ａにおいては、送信ノードで導入される分散５０１Ａは、たとえ分散マップの傾向が正方向に傾斜しているとしても、正であることに留意されたい。これは、従来のシステムにおいては、分散累積の傾向において予測される正の傾斜を補償するように、負分散が送信端末で典型的には導入されるため、直感で分かるものではない。例えば、図４Ａにおいては、負分散４０１Ａが、分散累積において予測される正の傾向線を説明するように、追加されている。
【００４７】
同様に、本明細書で説明している原理を用いて、たとえ分散累積の傾向線がまた、負であるとしても、非コヒーレントチャネルにより導入されるようになっている負分散がコヒーレントチャネルに導入されることが可能である。例えば、たとえ分散マップが負であるとしても、負分散が、送信ノードの後に、コヒーレント光波長チャネルに送信ノードにより導入されることが可能であり、負累積分散（−５００ｐｓ／ｎｍより小さい累積分散さえ）を（任意の所与の点で）有する分散マップがもたらされる。
【００４８】
図５Ｂは、ここでシフトされた分散マップ５１０が送信ノードで分散５１０Ａを適用することにより生成され、受信ノードで最終的な累積分散５１０Ｃがもたらされることを除いて、図４Ｂと同じである。シフトされた分散マップ５１０が、ラムダ１に近い波長に対応して表されている。ラムダ２に近い波長についてシフトされた分散マップは、図２には示されていないが、更に負の方に傾向付けられた分散マップがもたらされる。
【００４９】
もう一度、分散をシフトすることにより、分散マップ５１０は、端末間のリンクにおける０分散を横断する（又は、０に近づき過ぎるようになる）ことを回避する。光波長チャネルがコヒーレントチャネルである場合、５０，０００ｐｓ／ｎｍの許容範囲に略等しくない又はその許容範囲を上回らない場合には、事後補償は必要ない。図５Ｂの分散マップ５１０と図４Ｂの分散マップ４１０との間の異なる手法について、留意されたい。ここでは、分散マップ５１０をもたらすコヒーレントチャネルに導入される分散は、コヒーレント分散マップ５１０が非コヒーレントチャネルの分散マップの何れかと交わらない一方、分散マップ４１０が、信号帯域における他の非コヒーレントチャネルの他の分散マップと垂直に交わるためには、十分である。換言すれば、コヒーレント光波長チャネルセットの何れかのコヒーレント光波長チャネルの最小は、導入ノードの後、全体的な光ファイバリンク内の任意の点における非コヒーレント光波長チャネルセットの非コヒーレント光波長チャネルの何れかの分散マップの最大より大きい、又は、コヒーレント光波長チャネルセットの何れかのコヒーレント光波長チャネルの分散マップの最大は、導入ノードの後、全体的な光ファイバリンク内の任意の点における非コヒーレント光波長チャネルセットの非コヒーレント光波長チャネルの何れかの分散マップの最小より小さい。
【００５０】
一実施形態においては、導入される分散は、送信ノードの後、光ファイバリンクにおける任意の所与の点の何れかの非コヒーレント光波長チャネルの分散マップから５００ｐｓ／ｎｍより小さくないように分散マップ５１０をシフトさせるのに十分であり得る。他の実施形態においては、導入される分散は、送信ノードの後、光ファイバリンクの何れかの所与の点で−５００ｐｓ／ｎｍより小さいように分散マップ５１０をシフトさせるのに十分であり得る。
【００５１】
従って、単一光リンクにおいて混合されるコヒーレント光チャネル及び非コヒーレント光チャネルについて分散マップを混合する機構について、説明されている。これは、光リンク自体を変えることがなくても、達成することが可能である。光リンクがかなり長い（例えば、数百ｋｍ又は数千ｋｍ）又は異なる場所（例えば、海の底）に位置付けられている状況下で、光波長チャネルの異なるセットに２つのかなり異なる分散マップを適用する能力は有用である。一実施形態においては、第２分散マップの影響下に置かれる光チャネルのビットレートは、第１分散マップの影響下に置かれる光波長チャネルのビットレートとは異なり得る。例えば、コヒーレントチャネルセットの光波長チャネルは、１００ギガビット／ｓ又はそれ以上のビットレートを有することが可能である一方、非コヒーレントチャネルセットの光波長チャネルは、１０ギガビット／ｓ、２０ギガビット／ｓ又は４０ギガビット／ｓのビットレートを有する。従って、本明細書で説明している原理は、光リンク及びインライン分散補償を修正することなく、既存の光リンクのあるアップグレードを可能にする。実際には、既存のリンクの、あるアップグレードにおいて、従来の構成（例えば、非コヒーレントチャネル）を変えることは全く可能でない。従って、本明細書で説明している原理は、非コヒーレントチャネルが最適化されるようにデザインされた既存の光リンクに対してアップグレードチャネルの付加を可能にする。
【００５２】
本発明は、本発明の主旨及び重要な特徴から逸脱することなく、他の特定の形態に具現化されることが可能である。上記の実施形態は、すべての点で、単に例示であって、限定的なものではないとみなされる必要がある。本発明の範囲は、従って、上記の詳述によるのではなく、特許請求の範囲によるとして意図されている。特許請求の範囲と同等な意味及び範囲内にあるすべての変形は、それらの特許請求の範囲に包含される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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