(57)【要約】【目的】波長分散補償機能を備える光パルス時間拡散器を提供する。【解決手段】第1〜第M-PKFBGを備え、第1〜第M-PKFBGのそれぞれは、N個ずつ単位FBGを備える分散補償型SSFBGである。この第1〜第M-PKFBGがそれぞれ備えるN個の単位FBGに設定されるブラッグ反射波長λ1、λ2、・・・λMは、λ1＜λ2＜・・・＜λMを満たし、第1〜第M-PKFBGは、付与遅延時間をTW、真空中での光の速度をcとして、TW×c/(2・neff)で与えられる配置間隔Lwで順次配置されている。入力光パルスを入力するとチップパルス列が反射光として出力され、この波長スペクトルは、波長λ1、λ2、・・・λMごとに時間軸上で時間遅延TWが与えられて出力される。【選択図】図６
2014066798.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Nを3以上の整数、MをM≦Nを満たす2以上の整数として、第1〜第M超格子構造ファイバブラッグ格子(SSFBG: Superstructured Fiber Bragg Grating）を備え、
第1〜第M-PKFBGのそれぞれは、N個ずつ単位ファイバブラッグ格子(FBG: Fiber Bragg Grating)を備えるFBGであって、
当該第1〜第M-PKFBGがそれぞれ備える前記N個の単位FBGに設定されるブラッグ反射波長λ1、λ2、・・・λMは、λ1＜λ2＜・・・＜λMを満たし、
前記第1〜第M-PKFBGは、付与遅延時間をTW、真空中での光の速度をcとして、TW×c/(2・neff)で与えられる配置間隔Lwで順次配置されている
ことを特徴とする分散補償型光パルス時間拡散器。
【請求項２】
Nを3以上の整数、RをR≦Nを満たす2以上の整数として、第1〜第R超格子構造ファイバブラッグ格子(SSFBG: Superstructured Fiber Bragg Grating）を備え、
第1〜第R-PKFBGのそれぞれは、N個ずつ単位ファイバブラッグ格子(FBG: Fiber Bragg Grating)を備えるSSFBGであって、
当該第1〜第R-PKFBGがそれぞれ備える前記N個の単位FBGに設定されるブラッグ反射波長λ1、λ2、・・・λRは、λ1＜λ2＜・・・＜λRを満たし、
前記第1〜第R-PKFBGは、付与遅延時間をTW、真空中での光の速度をcとして、TW×c/(2・neff)で与えられる配置間隔Lwで順次配置されており、
前記ブラッグ反射波長λ1、λ2、・・・λRは、基準SSFBGの反射スペクトルが有する複数のピーク波長を以って設定され、
当該基準SSFBGは、N個の単位FBGを備え、当該N個の単位FBGに設定されるブラッグ反射波長λBkは、入力光パルスの波長スペクトルのピーク波長をλsとし、該入力光パルスの波長スペクトルの半値全幅をΔλsとして、
Rが奇数の場合は、kを-(R-1)/2〜(R-1)/2の範囲の任意のひとつの整数とし、
Rが偶数の場合は、kを-R/2〜(R/2)-1の範囲の任意のひとつの整数として、
λBk＝λs＋{k＋(1/2)}(Δλs/R)            （1）
で与えられ、
式(1)で与えられるブラッグ反射波長λBkの、最大波長λBmaxと最小波長λBminとの差ΔλR＝λBmax−λBminは、当該基準SSFBGが備えるN個の単位FBGの平均等価屈折率をneffとして、当該基準SSFBGが備えるN個の単位FBGの隣接する中心間隔をLuとして、
ΔλR≦λs2/(2×Lu×neff)             (2)
で与えられる範囲に設定されており、かつλsが、
λBmin≦λs≦λBmax            (3)
で与えられる範囲に設定されており、
当該基準SSFBGが備えるN個の単位FBGのそれぞれは、屈折率変調が回折格子としての屈折率変調にsinc関数が乗算された関数として与えられ、該関数の極大を繋ぐ包絡線を与える前記sinc関数の最大の極大値を取るピーク曲線で包絡される屈折率変調領域から反射されるブラッグ反射光と、隣接する単位FGBにおける前記sinc関数の最大の極大値を取るピーク曲線で包絡される屈折率変調領域から反射されるブラッグ反射光の位相差が当該ブラッグ反射光の半波長の奇数倍に設定されている
ことを特徴とする分散補償型光パルス時間拡散器。
【請求項３】
前記第1〜第M-PKFBGにおいて、当該第1〜第M-PKFBGのそれぞれが備える各単位FBGは、光ファイバの長さ方向に沿って順次当該単位FBGの屈折率変調の振幅の大きさが増大し、中心位置に配置される単位FBGにおいて最大となり、
かつ該中心位置をすぎると光ファイバの長さ方向に沿って順次当該単位FBGの屈折率変調の振幅の大きさが減少する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の分散補償型光パルス時間拡散器。
【請求項４】
前記第1〜第M-PKFBGの隣接するSSFBGの前記配置間隔Lwが当該SSFBGの長さLf以下（Lf≧Lw）であり、
重なり合う部分の長さがLcであって、重なり合う単位FBGの周期がそれぞれΛa、Λbであり、それぞれの屈折率変調振幅がa及びbであって、
当該重なり合う部分の屈折率変調の周期Λcが次式(4)で与えられ、
導波方向をx軸にとって、前記重なり合う部分の屈折率変調振幅のピークを連ねる包絡線を与える関数の絶対値が次式(5)で与えられる
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の分散補償型光パルス時間拡散器。
ここで、α＝2ab、β＝a2＋b2、である。
【数１】
2014066798.tif 000005
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の分散補償型光パルス時間拡散器を、波長スペクトルが唯一の極大を有する光パルスの波長スペクトルを分割してそれぞれのチャンネルに割り当てる擬似的WDM/OCDM光符号の、符号器あるいは復号器として利用する擬似的WDM/OCDMハイブリッド多重方式の光多重伝送システム。
【請求項６】
送信側装置に符号器を備え、受信側装置に復号器を備え、
前記符号器及び前記復号器は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の分散補償型光パルス時間拡散器であり、
前記符号器を構成する前記第1〜第M-PKFBGのそれぞれに設定されるブラッグ反射波長λ1、λ2、・・・λMの順に、真空中での光の速度をcとして、TWc×c/ neffで与えられる配置間隔Lwcで、前記第1〜第M-PKFBGが順次直列に配置され、
前記復号器を構成する前記第1〜第M-PKFBGのそれぞれに設定されるブラッグ反射波長λM、λM-1、・・・λ1の順に、真空中での光の速度をcとして、TWd×c/ neffで与えられる配置間隔Lwdで前記第1〜第M-PKFBGが順次直列に配置され、
波長分散補償に必要とされる遅延時間が付与遅延時間TWに等しいとし、前記符号器の配置間隔Lwcと前記復号器の配置間隔Lwdとが、neff・Lwc/c＋neff・Lwd/c＝TWc＋TWd＝TWの関係を満たすように設定されている
ことを特徴とする光多重伝送システム。
【請求項７】
集中局と、複数のAdd/Dropノードを備え、
前記集中局は、複数の局側光回線終端装置（OLT: Optical Line Terminal）を備え、
前記Add/Dropノードのそれぞれは、前記OLTと複数の加入者側光回線終端装置（ONU: Optical Network Unit）との間で双方向通信を行う受動光ネットワーク（PON: Passive Optical Network）通信システムと、前記集中局とのインターフェースとして機能しており、
前記集中局が備える前記OLTには、配置間隔Lwが0に設定された非分散補償型光パルス時間拡散器が使用され、
前記各Add/Dropノードには、前記配置間隔Lwが、前記OLTと当該Add/Dropノードとを結ぶ光ファイバ伝送路で発生する波長分散の波長分散補償に必要とされる遅延時間を付与遅延時間TWに等しいとし、真空中での光の速度をcとして、TW×c/(2・neff)で与えられる配置間隔Lwに設定された、請求項１〜４のいずれか一項に記載の分散補償型光パルス時間拡散器が使用されており、
前記ONUのそれぞれには、前記配置間隔Lwが0に設定された非分散補償型光パルス時間拡散器が使用されている
ことを特徴とする光通信ネットワークシステム。
【請求項８】
前記集中局を含み複数の前記Add/Dropノードをリング通信網によってループ状に接続して形成され、
前記Add/Dropノードごとに通信エリアを構成し、当該各通信エリアのそれぞれは、当該Add/Dropノードを介して入力される信号を、スターカプラによって各通信エリアが備える加入者に分岐し、あるいは当該通信エリアが備える複数の加入者からの信号を前記スターカプラによって合波して当該通信エリア外に当該Add/Dropノードを介して出力する前記PONシステムとして構成されており、
前記集中局の各OLTにおいて、当該OLTが備える前記非分散補償型光パルス時間拡散器によって、単一波長の光パルスの波長スペクトルを分割してそれぞれのチャンネルに割り当てる擬似的WDM/OCDM光符号で符号化し、あるいは復号化し、
前記各Add/Dropノードでは、前記分散補償型光パルス時間拡散器によって、前記集中局から送信される特定の擬似的WDM/OCDM光符号が割り当てられた信号を選択してAdd/Dropし、当該Add/Dropノードに接続されている各加入者のONUに供給あるいは当該各加入者のONUからの信号を前記集中局に向けて送信し、
前記ONUのそれぞれは、前記非分散補償型光パルス時間拡散器によって、自己に送信された擬似的WDM/OCDM光符号で符号化された信号を前記非分散補償型光パルス時間拡散器で復号化して受信し、あるいは符号器で符号化して送信する構成とされている
ことを特徴とする請求項７に記載の光通信ネットワークシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光多重伝送システムにおいて、符号器あるいは復号器として利用される光パルス時間拡散器に関し、特に、分散補償型光パルス時間拡散器、並びにこの分散補償型光パルス時間拡散器を備える光多重伝送システム及び光通信ネットワークシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネットの普及等により通信需要が急速に増大している。それに対応して通信の大容量化が図られている。光通信において大容量化の手法として注目されるのが、一本の光ファイバ伝送路に複数チャンネル分の光パルス信号をまとめて伝送する光多重伝送技術である。光多重伝送技術として、光時分割多重（OTDM: Optical Time Division Multiplexing）方式、波長分割多重（WDM: Wavelength Division Multiplexing)方式、及び光符号分割多重(OCDM: Optical Code Division Multiplexing)方式が盛んに研究されている。
【０００３】
これらの光多重伝送技術は、一本の光ファイバ伝送路に複数チャンネル分の光パルス信号をまとめて伝送することを可能とする技術であるので、既存の光通信網をそのまま利用して通信の大容量化を実現できる。更に、光多重伝送技術を組み合わせることによって一層通信の大容量化が図られる。例えば、OCDM方式とOTDM方式を組み合わせた多重伝送システムが検討されている（例えば、非特許文献１参照）。あるいは、OCDM方式とWDM方式を組み合わせた多重伝送システムが検討されている（例えば、非特許文献２参照）。
【０００４】
このような研究の状況にあって、光加入者系においては、ギガビットの受動光ネットワーク（PON: Passive Optical Network）通信システムが普及し、通信容量を拡大した10G-EPON (10-Gigabit Ethernet Passive Optical Network)通信システムは標準化作業が完了されている。ここで、Ethernetは登録商標である。
【０００５】
今後は、PON通信システムの普及に向けて、異種サービスの統合化や消費電力が低減されたシステムの実現が期待されている。この研究潮流の一環として、例えば、光波長多重技術や光符号多重技術を用いたPONを仮想化する技術について検討が行われている（非特許文献３参照）。仮想化する技術による光通信ネットワークシステムが備えるAdd/Dropノードには、擬似的WDM/OCDMハイブリッド多重方式の光パルス時間拡散器（特許文献１参照）を用いるのが好適である。以後、特許文献１に記載の光パルス時間拡散器を非分散補償型超格子構造ファイバブラッグ格子(SSFBG: Superstructured Fiber Bragg Grating）あるいは基準SSFBGということもある。
【０００６】
この非分散補償型SSFBGを利用すれば、単一波長光搬送波発生光源を利用してWDM方式及びOCDM方式と類似の光パルス信号の分割多重が実現できる。ここで、WDM方式及びOCDM方式と類似の光パルス信号の分割多重とは、特許文献１において定義されている広義の符号による符号分割多重を意味する。広義の符号とは、光パルス信号を構成する光パルスを時間軸上に拡散する規則であって、通常の意味での符号（狭義の符号ということもある。）に限定せず、一義的に確定する任意の時間拡散規則を指す。
【０００７】
この広義の符号分割多重によれば、特許文献１に記載されているように、光源の波長の揺らぎの影響を受けない。したがって、光搬送波を生成する光源の波長のドリフト(時間経過、雰囲気温度の変動等に伴う波長の変動幅)の絶対値を、単一波長として扱える波長範囲である波長グリッドを基準に収めることは特に求められない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Klaus Grobe, et. al., "PON Evolution from TDMA to WDM-PON", OFC/NFOEC NThD6 (2008)
【非特許文献２】Xu Wang, et. al., "100 km Field Trial of 1.24 Tbit/s, Spectral Efficient Asynchronous 5 WDM×25 DPSK-OCDMA using One Set of 50×50 Ports Large Scale En/Decoder", OFC PDP14 (2007)
【非特許文献３】岩村英志、他、「広域加入者向け適応ネットワーク構成技術の研究開発」電気情報通信学会総合大会  B-10-77、（2011）
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１１−１８２０５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、単一波長光搬送波であってもその波長スペクトル帯域の幅は有限の大きさを持っているので、擬似的WDM/OCDMハイブリッド多重方式による広義の符号で符号化された光パルス信号を構成する光パルスには、光ファイバを伝送中に波長の相違に基づく伝送速度差による時間波形歪が発生する。すなわち、符号化された光パルス信号が、光ファイバの波長分散特性による影響を受けるため、その波長分散を補償する部品を光ファイバ伝送路中に配置する必要がある。
【００１１】
上述の非特許文献２に開示された実験報告では、光ファイバの波長分散の影響を緩和できるシングルモードの分散補償光ファイバが使われている。ただし、この分散補償光ファイバは、分散補償の機能を具えない通常のシングルモードの光ファイバに比べて伝送損失が大きく、この分散補償光ファイバを利用すると通信可能な伝送距離が短くなる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述の特許文献１に開示されている、擬似的WDM/OCDMハイブリッド多重方式の非分散補償型SSFBGを用いる広義の符号による符号分割多重通信は、単一波長の光パルスを利用することが可能であり、かつ単一波長の光パルスの波長が雰囲気温度の変動等に伴って変動しても、この変動の影響を受けない擬似的WDM/OCDMハイブリッド多重方式が採用されている。ここで、単一波長の光パルスとは、波長スペクトルが唯一の極大を有する光パルスをいう。また、擬似的WDM/OCDMハイブリッド多重方式とは、単一波長の光パルスの波長スペクトルを分割してそれぞれのチャンネルに割り当て、チャンネル識別を波長スペクトルの成分の相違、及び後述する光パルスが時間拡散されて生成されるチップパルスの配列の相違に基づき識別する方式を意味する。
【００１３】
したがって、符号及び復号という呼称を、従来の慣習からより拡張して広い意味に使うこととする。すなわち、光パルス信号を構成する光パルスを時間軸上に拡散する規則を、通常の意味での符号（狭義の符号ということもある。）に限定せず、一義的に確定する任意の規則（広義の符号ということもある。）であっても、上述の符号化及び復号化という呼称を用いる。したがって、広義の符号の場合に対しても、符号化光パルス信号、チップパルス等の用語を使うものとする。また、擬似的WDM/OCDMハイブリッド多重方式の非分散補償型超格子構造ファイバブラッグ格子(SSFBG: Superstructured Fiber Bragg Grating）を用いる広義の符号による符号分割多重通信を、広義の符号分割多重通信ということもある。
【００１４】
波長スペクトルとは波長軸に対して表す光スペクトルであるのに対し、周波数スペクトルとは周波数軸に対して表す光スペクトルである。擬似的WDM/OCDMについての説明においては、両者を特に区別する必要がないので、以下の説明においては波長スペクトルと記載する。
【００１５】
通常のWDMでは、波長スペクトルが複数の極大を有する光パルスを、各チャンネルにこの極大波長に対応させて分配し、これらの波長を識別することでチャンネルの識別が実現される。すなわち、通常のWDM方式における波長多重信号の光搬送波の波長スペクトルは複数の極大をとるのに対して、擬似的WDM/OCDM方式における信号の光搬送波の波長スペクトルは単一の極大をとることに相違点がある。
【００１６】
また、広義の符号が設定されたSSFBGから出力されるチップパルスの列は、狭義の符号が設定されたSSFBGから出力されるチップパルスの列のように、厳密な意味での符号に基づいて光パルスが時間拡散されて生成されたものではない。しかしながら、以後の説明においては、便宜上、光パルスをチップパルスの列に変換することを符号化、チップパルスの列を自己相関波あるいは相互相関波として生成することを復号化ということもある。
【００１７】
上述したように、広義の符号分割多重通信で使われる符号化光パルス信号は、有限の波長スペクトル帯域幅を有し、この波長スペクトルの波長帯域を複数に分割された波長帯域に属する波長成分で構成されている。この分割された波長成分のそれぞれが、光ファイバを伝送されるとき、波長分散の影響を受け、分割された波長成分間の伝送速度は異なっている。このため、数十キロメートル伝送させると光パルスの時間波形に歪が生じる。
【００１８】
そこで、この出願の発明者は、鋭意検討した結果、符号化光パルス信号に対しては、それぞれのチャンネルにおいて、上述の分割で割り当てられた波長成分の範囲内で波長分散の補償をすれば信号波形の歪を補償することが可能であるとの認識に至った。
【００１９】
すなわち、光通信ネットワークシステムに備わった光パルス時間拡散器を工夫することによって、伝送された符号化光パルス信号の復号化、及び伝送する光パルス信号の符号化の際に、符号器及び復号器が協同して、あるいは符号器及び復号器のいずれか一方によって波長分散補償機能を付加することにより、光パルス信号の波形の再生が可能であることに思い至った。
【００２０】
更に、符号化と復号化の組み合わせにおいて、符号の一致だけではなく波長分散補償量も合わせて行うことによって、信号の識別によるセキュリティーの更なる向上に寄与することにも気付いた。
【００２１】
従って、この発明の目的は、波長分散補償機能を備える光パルス時間拡散器を提供することにあり、また、この光パルス時間拡散器を備える光多重伝送システム及び光通信ネットワークシステムを提供することにある。
【００２２】
この発明の要旨によれば、以下の構成の分散補償型光パルス時間拡散器が提供される。
【００２３】
この発明の分散補償型光パルス時間拡散器は、波長スペクトルが唯一の極大をもつ入力光パルスを、時間軸上に時間拡散して順次並ぶ、複数個のチップパルスから成るチップパルス列として出力する光パルス時間拡散器である。以後、この発明の分散補償型光パルス時間拡散器を分散補償型SSFBGということもある。
【００２４】
この分散補償型SSFBGは、Nを3以上の整数、MをM≦Nを満たす2以上の整数として、M個の異なる単波長のFBGを備えている。非分散補償型SSFBGまたは分散補償型SSFBGは、波長スペクトルに複数のピークを持つ。異なる単波長のFBGは、その各々のピークの波長スペクトルを持つFBGで、ここではPKFBGと記載する。
【００２５】
第1〜第M-PKFBGのそれぞれは、N個ずつ単位ファイバブラッグ格子(FBG: Fiber Bragg Grating)を備えており、この単位FBGに設定されるブラッグ反射波長は、第1〜第M-PKFBGに対して波長λ1、λ2、・・・λM（λ1＜λ2＜・・・＜λMである）から互いに相異なるように選択された波長である。そして、第1〜第M-PKFBGが、付与遅延時間をTW、真空中での光の速度をcとして、TW×c/(2・neff)で与えられる配置間隔Lwで、設定されているブラッグ反射波長の長さの順に順次配置される。
【００２６】
また、この発明の分散補償型光パルス時間拡散器を形成するに当たって、第1〜第M-PKFBGが備えるN個の単位FBGに設定されるブラッグ反射波長をλ1、λ2、・・・λMとして、特許文献1に開示された擬似的WDM/OCDMハイブリッド多重方式の非分散補償型SSFBG(基準SSFBG)の反射スペクトルが有する複数のピーク波長を以って指定することが可能である。
【００２７】
この場合、第1〜第M-PKFBGのそれぞれに対して設定されるブラッグ反射波長λ1、λ2、・・・λMは、基準SSFBGの反射スペクトルが有する複数のピーク波長λ1、λ2、・・・λMから互いに相異なるように選択された波長である。
【００２８】
中心波長λ1、λ2、・・・λRを与える基準SSFBGは、N個の単位FBGを備え、この基準SSFBGが備えるN個の単位FBGに設定されるブラッグ反射波長λBkは、入力光パルスの波長スペクトルのピーク波長をλsとし、該入力光パルスの波長スペクトルの半値全幅をΔλsとして、Rが奇数の場合は、kを-(R-1)/2〜(R-1)/2の範囲の任意のひとつの整数とし、Rが偶数の場合は、kを-R/2〜(R/2)-1の範囲の任意のひとつの整数として、
λBk＝λs＋{k＋(1/2)}(Δλs/R)            （1）
で与えられる。
【００２９】
また、基準SSFBGの反射スペクトルが有する複数のピーク波長λ1、λ2、・・・λRの、最大波長λBmaxと最小波長λBminとの差ΔλR＝λBmax−λBminは、この基準SSFBGが備えるN個の単位FBGの平均等価屈折率をneffとして、この基準SSFBGが備えるN個の単位FBGの隣接する中心間隔をLuとして、
ΔλR≦λs2/(2×Lu×neff)             (2)
で与えられる範囲に設定されており、かつλsが
λBmin≦λs≦λBmax            (3)
で与えられる範囲に設定されている。
【００３０】
更に、この基準SSFBGが備えるN個の単位FBGのそれぞれは、屈折率変調が回折格子としての屈折率変調にsinc関数が乗算された関数として与えられ、該関数の極大を繋ぐ包絡線を与えるsinc関数の最大の極大値を取るピーク曲線で包絡される屈折率変調領域から反射されるブラッグ反射光と、隣接する単位FGBにおけるsinc関数の最大の極大値を取るピーク曲線で包絡される屈折率変調領域から反射されるブラッグ反射光の位相差が当該ブラッグ反射光の半波長の奇数倍に設定されている。
【発明の効果】
【００３１】
この発明の分散補償型SSFBGは、上述したように、第1〜第M-PKFBGを備え、第1〜第M-PKFBGが、付与遅延時間をTW、真空中での光の速度をcとして、TW×c/(2・neff)で与えられる配置間隔Lwで、設定されているブラッグ反射波長λ1、λ2、・・・λMの順に順次配置されて構成されている。
【００３２】
このため、この発明の分散補償型SSFBGを符号器及び復号器として利用すれば、光通信ネットワークシステム等において、信号光が光ファイバ伝送路を伝播することによって発生する波長分散を、付与遅延時間TWを適宜設定することで補償することができる。
【００３３】
また、上述したように、この発明の分散補償型SSFBGの第1〜第M-PKFBGのそれぞれの単位FBGに設定されるブラッグ反射波長λ1、λ2、・・・λMとして、特許文献1に開示された非分散補償型SSFBGの反射スペクトルが有する複数のピーク波長を以って指定することが可能である。
【００３４】
特許文献１に開示された非分散補償型SSFBGを基準SSFBGとすれば、基準SSFBGは、N個の単位FBGを備え、この単位FBGに設定されるブラッグ反射波長λBkは、上述の式(1)において整数kを指定することによって決定できる。
【００３５】
基準SSFBGの反射スペクトルは、複数のピーク波長λ1、λ2、・・・λMを有する。第1〜第M-PKFBGの単位FBGに設定されるブラッグ反射波長は、複数の波長λ1、λ2、・・・λMからひとつずつ選択して、第1〜第M-PKFBGのM個のPKFBGに対して互いに相異なるように設定される波長であり、第1〜第M-PKFBGのそれぞれの反射スペクトルの総和が、この発明の分散補償型SSFBGの反射スペクトルに等しくなっている。すなわち、基準SSFBGの反射スペクトルと、第1〜第M-PKFBGを備えて構成されるこの発明の分散補償型SSFBGの反射スペクトルとは等しくなる。
【００３６】
ただし、基準SSFBGが第1〜第M-PKFBGに相当する複数のPKFBGが空間的に同一箇所に重なった構成となっているのに対して、この発明の分散補償型SSFBGは、第1〜第M-PKFBGが、配置間隔Lwで、設定されているブラッグ反射波長λ1、λ2、・・・λMの順に順次配置されて構成されている。このため、この発明の分散補償型SSFBGによれば、基準SSFBGと同一の反射スペクトルを有しているにもかかわらず、波長分散補償が実現される。
【００３７】
この発明の分散補償型SSFBGを符号器及び復号器、あるいは符号器または復号器として利用すれば、光通信ネットワークシステムにおいて伝送された符号化光パルス信号の復号化、及び伝送する光パルス信号の符号化の際に、符号器及び復号器が協同して、あるいは符号器及び復号器のいずれか一方によって波長分散補償が実現される。
【００３８】
更に、符号化と復号化の組み合わせにおいて、符号の一致だけではなく波長分散補償量も合わせて行うことによって、信号の識別によるセキュリティーの更なる向上にも寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】擬似的WDM/OCDMハイブリッド多重方式についての説明に供する模式図である。
【図２】基準SSFBGの屈折率変調についての説明に供する図である。
【図３】基準SSFBGに順次配置される単位FBGの屈折率変調の大きさの分布についての説明に供する図である。
【図４】単位FBGのそれぞれを形成する周期的屈折率分布構造の屈折率変調をsinc関数でアポダイズすることについての説明に供する図である。
【図５】第1番目の単位FBGから第32番目の単位FBGまでの屈折率変調の極大点がガウスの誤差関数でアポダイズされており、かつ単位FBGのそれぞれを形成する周期的屈折率分布構造の屈折率変調も、sinc関数でアポダイズされているSSFBGの反射スペクトルの説明に供する図である。
【図６】この発明の実施形態の分散補償型SSFBGの基本的な構成の説明に供する概略図である。
【図７】基準SSFBGの反射スペクトルに基づき、第1〜第M-PKFBGがそれぞれに備える単位FBGに設定するブラッグ反射波長を確定させる、この発明の分散補償型SSFBGの実施形態の説明に供する図であり、(A)は第1〜第4-PKFBGのそれぞれが備える単位FBGに設定されるブラッグ反射波長λ1、λ2、λ3、λ4を規定する基準SSFBGの屈折率変調を示す図であり、(B-1)〜(B-4)はそれぞれ第1〜第4-PKFBGの屈折率変調を示す図である。
【図８】この発明の実施形態の分散補償型SSFBGの屈折率変調構造の説明に供する図である。
【図９】隣接するPKFBG間で重なり合う領域が存在する場合のこの発明の分散補償型SSFBGの屈折率変調構造を概略的に示す図である。
【図１０】単位FBGの屈折率変調が重ね合わさった領域の屈折率変調構造についての説明に供する図である。
【図１１】光信号を40 km伝播させることを想定し、波長分散補償が実現可能であるように、第1〜第4-PKFBGの隣接する配置間隔Lw(40 km)＝56 mmに設定されたこの発明の分散補償型SSFBGによって擬似的WDM/OCDM光符号で符号化した光信号の波長スペクトルと、この波長スペクトルの波長PKごとに発生させた遅延時間の説明に供する図である。
【図１２】光信号を20 km伝播させることを想定し、波長分散補償を実現可能であるように、第1〜第4-PKFBGの隣接する配置間隔Lw(20 km)＝28 mmに設定されたこの発明の分散補償型SSFBGによって擬似的WDM/OCDM光符号で符号化した光信号の波長スペクトルと、この波長スペクトルの波長PKごとに発生させた遅延時間の説明に供する図である。
【図１３】従来型のSSFBGと、この発明の分散補償型SSFBGのそれぞれによって復号化した場合の復号化された光信号のアイパターンの相違についての説明に供する図である。
【図１４】この発明の分散補償型SSFBGを符号器及び復号器として利用する光多重伝送システムの概略的ブロック構成図である。
【図１５】集中局を含み複数のAdd/Dropノードをリング通信網によってループ状に接続して形成された、PONを仮想化する技術によって構成された光通信ネットワークシステムの概略的ブロック構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、図１〜図１５を参照して、この発明の実施形態につき説明する。なお、各図は、この発明による実施形態に係る一構成例及びこれに関連するデータ等についての説明に供する図であり、この発明を図示例に限定するものではない。
【００４１】
＜基準超格子構造ファイバブラッグ格子＞
この発明の実施形態の分散補償型SSFBGの構成及び動作についての理解に資するため、基準SSFBG及び擬似的WDM/OCDMハイブリッド多重方式について説明する。
【００４２】
基準SSFBGは、この発明の分散補償型SSFBGを構成する第1〜第M-PKFBGがそれぞれ備える単位FBGに設定するブラッグ反射波長を規定する。すなわち、基準SSFBGの反射スペクトルの複数のピーク波長から、第1〜第M-PKFBGに対してそれぞれ相異なる波長を選択して、第1〜第M-PKFBGがそれぞれ備える単位FBGに設定する。
【００４３】
図１を参照して、唯一の極大をもつ入力光パルスのスペクトルPKを複数に分割し、その分割されたスペクトルPKのそれぞれにチャンネルを割り当てることによる擬似的WDM/OCDMハイブリッド多重方式について説明する。図１は、横軸に入力光パルスの波長を任意スケールで目盛って示してあり、縦軸は省略してあるが縦軸方向に光強度の大きさを任意スケールで示してある。
【００４４】
図１において、破線で示す釣鐘型の曲線は、入力光パルスの波長スペクトルであり、その半値全幅はΔλsである。このような波長スペクトルを有する光パルスが基準SSFBGに入射すると、基準SSFBGを構成する単位FBGのブラッグ波長λB及び単位FBGの中心間隔Luによって決まる反射波長帯域が決定される。図１では、SSFBGを構成する単位FBGのブラッグ波長λB及び単位FBGの中心間隔Luを特定の値に設定されて形成された非分散補償型SSFBGである第i-SSFBGによる反射スペクトル、及びブラッグ波長λB及び単位FBGの中心間隔Luを第i-SSFBGとは異なる値に設定されて形成された非分散補償型SSFBGである第j-SSFBGによる反射スペクトルをそれぞれ異なるハッチングを付して示してある。ここで、i及びjは、i≠j、1≦i≦R、及び1≦j≦Rを満たす整数である。
【００４５】
SSFBGの反射波長帯域は、入力光パルスの波長スペクトルの範囲に複数箇所存在するようにSSFBGを構成する単位FBGのブラッグ反射波長λB及び単位FBGの中心間隔Luを設定することが可能である。図１では、第i及び第j-SSFBGの反射波長帯域が、それぞれ2箇所に存在する。SSFBGの反射波長帯域の帯域幅（2箇所にある反射波長帯域のそれぞれの帯域における帯域幅）は単位FBGから反射されるチップパルスの時間波形の逆数に比例する値に決定され、2箇所にある反射波長帯域の間隔ΔλBi及びΔλBjは、それぞれ単位FBGの中心間隔Luによって決定される。
【００４６】
基準SSFBGに設定される符号の符号長Nは、多重化されても識別が可能であるチャンネル数Rよりも大きな値に設定される。これは、符号によって識別可能であるチャンネル数Rは符号長Nを上回ることができないためである。
【００４７】
N個の単位FBGを直列に配列されて形成される基準SSFBGの全長は、符号長N×隣接する単位FBGの中心間隔Luで与えられる。基準SSFBGへ入力される入力光パルス一つ分が時間軸上に拡散される拡散時間幅は(2×N×Lu×neff)/cで与えられる。ここで、cは真空中での光の速度、neffは、基準SSFBGを構成する光ファイバの等価屈折率の値である。
【００４８】
入力光パルス列を構成する光パルスのそれぞれが基準SSFBGによって時間軸上に並ぶチップパルスの列として時間軸上に時間拡散されるが、入力光パルス列を構成する隣接する光パルスが時間拡散されたそれぞれのチップパルス列同士が重ならないためには、拡散時間幅が入力光パルス列の隣接する光パルス間の時間軸上での間隔であるデータビット間隔より狭いことが必要である。
【００４９】
従って、入力光パルス列を構成する隣接する光パルスが時間拡散されたそれぞれのチップパルス列同士が重ならないための条件は、Lu≦c/(2×DR×N×neff)で与えられる。ここで、DRは入力光パルス列を構成する隣接光パルスの時間軸上での間隔の逆数で与えられるデータビットレートを与える値である。データビットレートは、時間の逆数(1/秒)の次元を有する。
【００５０】
隣接する単位FBGからのブラッグ反射光の位相は、1/2波長だけシフトするように隣接する単位FBGが配置されている。すなわち隣接する単位FBGは、ブラッグ反射光の波長の整数倍にブラッグ反射光の1/2波長分の長さが加えられた中心間隔で配置されている。単位FBGの中心間隔をLuとして各単位FBGの長さDもLuに等しいとして設計するという場合、厳密には、単位FBGの中心間隔は、Luよりも1/2波長分長いことになるが、1/2波長分の長さは1μm以下であり、典型的な単位FBGの配置間隔Luが1 mm程度であるから無視できる長さである。従って、以後の説明において、単位FBGの中心間隔と各単位FBGの長さとを等しく設定するということもある。
【００５１】
従って、隣接する単位FBGの中心間隔Luとブラッグ反射波長λBkとの関係は2×Lu×neff＝λBk×(m＋(1/2))で与えられる。ここでは基準SSFBGとして構成する単位FBGに設定されるブラッグ反射波長をλBkとしてある。ここで、mは0以上の整数である。
【００５２】
基準SSFBGを擬似的WDM/OCDMハイブリッド多重方式の光通信システムの符号器及び復号器として利用する場合は、このブラッグ反射波長λBkがチャンネル識別標識となる。λBkを単位FBGに設定するには、この基準SSFBGを構成する単位FBGの周期的屈折率構造（回折格子周期）の周期Λpを、λBk＝2×neffΛpを満たすように設定すればよい。
【００５３】
この基準SSFBGが備えるN個の単位FBGに設定されるブラッグ反射波長λBkは、RをR≦Nを満たす1以上の整数、入力光パルスの波長スペクトルのピーク波長をλsとし、該入力光パルスの波長スペクトルの半値全幅をΔλsとして、次式(1)で与えられる。
【００５４】
すなわち、Rが奇数の場合は、kを-(R-1)/2〜(R-1)/2の範囲の任意のひとつの整数とし、Rが偶数の場合は、kを-R/2〜(R/2)-1の範囲の任意のひとつの整数として、
λBk＝λs＋{k＋(1/2)}(Δλs/R)            （1）
で与えられる。
【００５５】
また、式(1)で与えられるブラッグ反射波長λBkの、最大波長λBmaxと最小波長λBminとの差ΔλR＝λBmax−λBminは、この基準SSFBGが備えるN個の単位FBGの平均等価屈折率をneffとして、このN個の単位FBGの隣接する中心間隔をLuとして、
ΔλR≦λs2/(2×Lu×neff)             (2)
で与えられる範囲に設定される。
【００５６】
すなわち、λBmax値は、以下に示すように、λBmax＝λs2/(2×Lu×neff)で与えられるからである。
(c/λBmin)−(c/λBmax)＝c/(2×Lu×neff)
λRmax/(λBmin×λBmax)≒λRmax/λs2＝1/(2×Lu×neff)
λRmax＝λs2/(2×Lu×neff)となる。
【００５７】
その上、λsが
λBmin≦λs≦λBmax            (3)
で与えられる範囲に設定される。
【００５８】
また、この基準SSFBGが備えるN個の単位FBGの屈折率分布構造は、回折格子としての周期的屈折率変調にsinc関数が乗算された関数として与えられ、該関数の極大を繋ぐ包絡線を与えるsinc関数の最大の極大値を取るピーク曲線で包絡される屈折率変調領域から反射されるブラッグ反射光と、隣接する単位FGBにおけるsinc関数の最大の極大値を取るピーク曲線で包絡される屈折率変調領域から反射されるブラッグ反射光の位相差が当該ブラッグ反射光の半波長の奇数倍に設定される。
【００５９】
図２(A)及び(B)を参照して、基準SSFBGの等価屈折率変調（以後、等価屈折率変調を単に屈折率変調ということもある。）について説明する。図２(A)及び(B)は、SSFBGの屈折率変調についての説明に供する図であり、図２(A)は、SSFBGの長さ方向の位置座標を横軸方向にとって、屈折率変調の様子を模式的に示した図である。単位FBGを矩形によって模式的に示してあり、矩形の縦軸方向の辺の長さは屈折率変調の度合いの大きさに比例させて示してある。また、矩形の横軸方向の辺の長さは、単位FBGの長さを示している。図２(A)において、横軸に並行に引かれた中心線は、SSFBGの屈折率の平均値を示している。
【００６０】
図２(B)は、単位FBGの内の2つ分を取り出して、屈折率変調の様子を拡大して示した図である。波型の曲線の振幅は屈折率変調の大きさを示し、この波型の曲線の中心はSSFBGの屈折率の平均値を示している。単位FBGの回折格子周期Λは、屈折率変調を与える波型の曲線の隣接する極大間の間隔で与えられる。
【００６１】
入力光パルスの波長スペクトルのピーク波長λsを1550 nm、単位FBGの中心間隔Luを1 mm、SSFBGを構成する光ファイバの等価屈折率neffを1.45とすると、単位FBGに設定されるブラッグ反射波長λBkの、最大波長λBmaxと最小波長λBminとの差ΔλR＝λBmax−λBminは、上述した式(2)によって、
ΔλR＝15502/[2×(1×106)×1.45]≒0.8（nm）
となる。
【００６２】
基準SSFBGは、SSFBGの中央部分に配置される単位FBGの屈折率変調の大きさが最大となるようにアポダイズされている。図３を参照して基準SSFBGに順次配置される単位FBGの屈折率変調の大きさの分布について説明する。図３は、横軸にSSFBGの一方端に配置される単位FBGを「1」とし、他方端に配置される単位FBGを「32」として示し、縦軸にそれぞれの単位FBGの屈折率変調の大きさを、屈折率変調強度の割合として示してある。
【００６３】
図３の縦軸は、SSFBGの中央部分に配置される16番目の単位FBG及び17番目の単位FBGの屈折率変調の大きさを1に規格化して、これ以外の単位FBGの屈折率変調の大きさを16番目の単位FBG及び17番目の単位FBGの屈折率変調の大きさとの比として示してある。
【００６４】
図３において、N＝32として、第1番目の単位FBGから第32番目の単位FBGまでの屈折率変調の最大の極大点を滑らかな曲線で繋げた場合、この曲線を与える関数は、次式(6)で与えられる。
exp[-1×ln2×{2×(M-32/2)}2]
＝exp[-1×ln2×{2×(M-16)}2]        (6)
ここで、expは指数関数を表す記号であり、ln2は2の自然対数を表す。また、Mは単位FBGの配置順の番号であり、例えば、第1番目の単位FBGではM＝1、第32番目の単位FBGではM＝32である。
【００６５】
図４(A)、図４(B)、図４(C-1)、図４(C-2)及び図４(C-3)を参照して、単位FBGのそれぞれを形成する周期的屈折率分布構造に対して、この周期的屈折率分布構造の屈折率変調がsinc関数でアポダイズされた場合について説明する。図４(A)は、SSFBGが作りつけられた光ファイバの長さ方向の位置座標を横軸方向にとって、屈折率変調の様子を模式的に示した図である。図４(A)では、屈折率変調の極大の位置を滑らかに繋げる包絡線を模式的に示してある。図４(B)では、実線で示す波型の曲線の振幅は屈折率変調の大きさを示している。単位FBGの回折格子周期Λは、屈折率変調を与える波型の曲線の隣接する極大間の間隔で与えられる。
【００６６】
図４(C-1)、図４(C-2)及び図４(C-3)は、単位FBGのsinc関数によるアポダイズについての説明に供する図であり、図４(C-1)に示す回折格子周期がΛである正弦波状の屈折率変調に対して、図４(C-2)に示すアポダイズを与えるsinc関数との積を算出することによって、図４(C-3)に示すアポダイズされた屈折率変調が得られることを示している。図４(C-3)に示す屈折率変調が単位FBGの屈折率変調として設定される。
【００６７】
上述の単位FBGのアポダイズを与える関数であるsinc関数は、次式(7)で与えられる。
【００６８】
sin[Q×{x-(D/2)}]/[Q×{x-(D/2)}]＝sinc[Q×{x-(D/2)}]    (7)
ただし、x＝D/2のときは、sinc[Q×{x-(D/2)}]＝1と定義する。ここで、xはSSFGBが形成されている光ファイバの長手方向（導波方向）に沿って設定した位置座標の値であり、Dは単位FBGの長さである。また、Qは正の整数であり、後述するように、SSFBGの反射スペクトルの帯域幅を規定するパラメータである。
【００６９】
図５(A)〜図５(C)を参照して、基準SSFBGの反射スペクトルにつき説明する。図５(A)〜図５(C)の縦軸は、反射率をdB目盛で示し、横軸は、入射光スペクトル波長の中心波長を0として示す相対波長をnm単位で目盛って示してある。ここでは、入射光スペクトル波長の中心波長は、1550 nmである。すなわち図５(A)〜図５(C)の横軸において0と示してある座標が、波長1550 nmを意味している。また、単位FBGの中心間隔Luと単位FBGの長さDは共に1 mmである。
【００７０】
図５(A)はQ＝1である場合、図５(B)はQ＝2である場合、図５(C)はQ＝3である場合を示している。図５(A)〜図５(C)から明らかなように、Qの値を大きくとるに従って、SSFBGの反射スペクトルの帯域幅が広がっていることが分かる。すなわちQ＝1である場合は、反射スペクトル強度の顕著なピークは、入射光スペクトル波長の中心波長を挟んで2つであるのに対して、Q＝2である場合は4つ、Q＝3である場合は6つと増大している。
【００７１】
＜分散補償型SSFBGの実施形態＞
図6を(A)〜(E)を参照して、この発明の実施形態の分散補償型SSFBGについて説明する。図6(A)は、この発明の実施形態の分散補償型SSFBGの基本的な構成を示す概略図である。この発明の分散補償型SSFBGは、第1〜第M-PKFBGを備え、第1〜第M-PKFBGのそれぞれは、N個ずつ単位FBGを備えるSSFBGである。この第1〜第M-PKFBGがそれぞれ備えるN個の単位FBGに設定されるブラッグ反射波長λ1、λ2、・・・λMは、λ1＜λ2＜・・・＜λMを満たし、第1〜第M-PKFBGは、付与遅延時間をTW、真空中での光の速度をcとして、TW×c/(2・neff)で与えられる配置間隔Lwで順次配置されている。ここで、Nは3以上の整数、MはM≦Nを満たす2以上の整数である。第1〜第M-PKFBGのそれぞれが備える単位FBGの個々の長さはDであり、これら隣接する単位FBGはその中心間隔がLuになるように配列されている。また、第1〜第M-PKFBGのそれぞれの全長はLfである。
【００７２】
すなわち、図6(A)に示すように、第1-PKFBGは、ブラッグ反射波長がλ1に設定されたN個の単位FBGが、その中心間距離Luの等間隔に配列されて構成されている。同様に第2-PKFBG、第3-PKFBG、・・・第M-PKFBGがそれぞれN個ずつ備える単位FBGに設定されるブラッグ反射波長は、それぞれλ2、λ3、・・・λMであり、第1〜第M-PKFBGが隣接して配置される配置間隔はLwとなっている。
【００７３】
この分散補償型SSFBGに波長スペクトルが唯一の極大をもつ入力光パルス（図6(B)参照）を入力すると、それぞれの第ｘ-PKFBGからチップパルスに時間拡散されたN個のチップパルスからなるチップパルス列が反射光（図6(C)参照）として出力される。このチップパルス列の波長スペクトルは、波長λXに単一のピークを持っている波長λ1、λ2、・・・λMのいづれかである（図6(D)参照）。そして、この分散補償型SSFBGは、第1〜第M-PKFBGから波長λ1、λ2、・・・λMごとに時間軸上で時間遅延TWが与えられて出力され、波長スペクトルは複数のピークを持つことになる（図6(E)参照）。
【００７４】
上述したように、第1〜第M-PKFBGが備えるN個の単位FBGに設定されるブラッグ反射波長をλ1、λ2、・・・λMとして、擬似的WDM/OCDMハイブリッド多重方式の非分散補償型SSFBGの反射スペクトルが有する複数のピーク波長を以って指定することが可能である。そこで、以下にこの擬似的WDM/OCDMハイブリッド多重方式の非分散補償型SSFBGを基準SSFBGとして採用し、この基準SSFBGの反射スペクトルに基づいたブラッグ反射波長λ1、λ2、・・・λMを第1〜第M-PKFBGがそれぞれに備える単位FBGに設定する実施の形態を説明する。
【００７５】
図７(A)及び図７(B-1)〜図７(B-4)を参照して、基準SSFBGの反射スペクトルに基づき、第1〜第M-PKFBGがそれぞれに備える単位FBGに設定するブラッグ反射波長を確定させる、この発明の実施形態の分散補償型SSFBGについて説明する。ここでは、一例として、第1〜第4-PKFBGを備える分散補償型SSFBGについて説明するが、この発明の分散補償型SSFBGはこれに限定されることはない。図７(A)は基準SSFBGの屈折率変調を示す図であり、図７(B-1)〜図７(B-4)はそれぞれ第1〜第4-PKFBGの屈折率変調を示す図である。
【００７６】
この発明の実施形態の分散補償型SSFBGは、図５(B)に示した基準SSFBGの反射スペクトルが有するピーク波長λ1、λ2、λ3、及びλ4を、それぞれ第1〜第4-PKFBGを構成する単位FBGのブラッグ反射波長として設定されている。
【００７７】
分散補償型SSFBGは、図８及び図９を参照して後述するように、第1〜第4-PKFBGが配置間隔Lwで、設定されているブラッグ反射波長λ1、λ2、λ3、及びλ4の順に順次配置されて構成される。ここでは、M＝4、第1〜第4-PKFBGのそれぞれが備える単位FBGの個数Nを48、λs＝1550 nm、隣接する単位FBGの中心間隔Luを1 mm、単位FBGの平均等価屈折率neffを1.45、である場合を一例に説明するが、この発明の分散補償型SSFBGはこれらのパラメータに限定されることはない。
【００７８】
この条件下では、反射スペクトルの帯域ΔλRが、ΔλR＝λs2/(2×Lu×neff)＝15502/[2×(1×106)×1.45]≒0.8 nm、となり、基準SSFBGの全長LfはLu×Nであるから、Lu×N＝1×48＝48 mm、となる。
【００７９】
ここで、入力光パルスの波長スペクトルの半値全幅をΔλsとした場合、上述したように、反射スペクトルの帯域ΔλRが0.8 nmであるから、Δλs＝0.8 nm/16＝0.05 nmであれば、16チャンネル分割多重システムの全チャンネルの波長帯域をカバーできることになる。
【００８０】
したがって、基準SSFBGを16チャンネル多重の擬似的WDM/OCDMハイブリッド多重方式の符号器あるいは復号器として利用することを想定すると、隣接するチャンネル間のブラッグ反射波長の差を0.05 nmと設定できる。
【００８１】
ここでは、16チャンネルのいずれかひとつのチャンネルに割り当てられる基準SSFBGが備える単位FBGのアポダイズを与える関数であるsinc関数が上述の式(7)で与えられるものとし、Q＝2である場合を想定する。
【００８２】
上述したようにこの基準SSFBGの反射スペクトルは、図５(B)に示すとおりであり、ブラッグ反射波長λ1、λ2、λ3、及びλ4は、それぞれ、
λ1＝1548.10μm
λ2＝1548.95μm
λ3＝1549.72μm
λ4＝1550.50μm
である。
【００８３】
したがって、第1-PKFBGが備える単位FBGに設定されるブラッグ反射波長λ1は1548.10 nmであり、第2-PKFBGが備える単位FBGに設定されるブラッグ反射波長λ2は1548.95 nmであり、第3-PKFBGが備える単位FBGに設定されるブラッグ反射波長λ3は1549.72 nmであり、第4-PKFBGが備える単位FBGに設定されるブラッグ反射波長λ4は1550.50 nmである。
【００８４】
第1〜第4-PKFBGがそれぞれ備える単位FBGの屈折率変調構造の周期Λと、ブラッグ反射波長λとの関係は、λ＝2・neff・Λで与えられるから、Λ＝λ/(2・neff)である。すなわち、第1-PKFBGが備える単位FBGの屈折率変調構造の周期Λ1は、
λ1/(2・neff)＝(1548.10 nm)/(2×(1.45))＝533.83nmである。同様に、
第2-PKFBGが備える単位FBGの屈折率変調構造の周期Λ2は、534.12nm、
第3-PKFBGが備える単位FBGの屈折率変調構造の周期Λ3は、534.39nm、
第4-PKFBGが備える単位FBGの屈折率変調構造の周期Λ4は、534.66nmとなる。
【００８５】
この発明の分散補償型SSFBGは、その反射スペクトルのピーク波長がこの基準SSFBGの反射スペクトルのピーク波長と一致するように形成されるので、第1〜第4-PKFBGのそれぞれが備える単位FBGに設定されるブラッグ波長は、λ1、λ2、λ3、及びλ4である。
【００８６】
図７(A)に示す屈折率変調は、上述のパラメータが設定された基準SSFBGの屈折率変調を示している。基準SSFBGが備える各単位FBGは、上述した式(7)で与えられるQ＝2に設定されたsinc関数でアポダイズされており、かつ第1番目の単位FBGから第32番目の単位FBGまでの屈折率変調の最大の極大点を滑らかな曲線で繋げた場合、この曲線を与える関数は、上述した式(6)で与えられる関数で規準SSFBGの全体がアポダイズされている。
【００８７】
一方、図７(B-1)に示す屈折率変調は第1-PKFBGの屈折率変調を示し、図７(B-2)に示す屈折率変調は第2-PKFBGの屈折率変調を示し、図７(B-3)に示す屈折率変調は第3-PKFBGの屈折率変調を示し、図７(B-4)に示す屈折率変調は第4-PKFBGの屈折率変調を示している。第1〜第4-PKFBGがそれぞれ備える単位FBGは、その個別の屈折率変調にはアポダイズが施されておらず一定となっている。
【００８８】
また、図７(A)に示す基準SSFBGと同様に、第1番目の単位FBGから第32番目の単位FBGまでの単位FBGの中心位置の屈折率変調振幅の極大点を通るように滑らかな曲線で繋げた場合、この曲線を与える関数は、上述した式(6)で与えられる。
【００８９】
図７(A)に示す基準SSFBGの屈折率変調は、図７(B-1)〜図７(B-4)に示す第1〜第4-PKFBGの屈折率変調を重ね合わせて得られることが確かめられている。すなわち、基準SSFBGの屈折率変調は、第1〜第4-PKFBGの屈折率変調を空間的に同一領域に重なった構成となっている。したがって、基準SSFBGの反射スペクトルは、第1〜第4-PKFBGの反射スペクトルを重ね合わせたものとなる。すなわち、図７(A)に示す基準SSFBGの屈折率変調を有する基準SSFBGの反射スペクトルと、第1〜第4-PKFBGの屈折率変調を空間的に同一領域に重なった構成のこの発明の分散補償型SSFBGの反射スペクトルとは等しい。また、第1〜第4-PKFBGを配置間隔Lwで順次配置して形成されるこの発明の分散補償型SSFBGの反射スペクトルも基準SSFBGの反射スペクトルと等しい。
【００９０】
ただし、波長スペクトルが唯一の極大をもつ入力光パルスを基準SSFBGに入力し、出力光である時間軸上に時間拡散して順次並ぶチップパルスを、波長分散を有する光ファイバを伝播させた場合、伝播後のチップパルスの時間波形は、光ファイバの波長分散の影響を受け時間波形歪が加わっている。
【００９１】
これに対して、第1〜第4-PKFBGを配置間隔Lwで順次配置して形成されるこの発明の分散補償型SSFBGによって、上述と同様に得られるチップパルスを、同様の光ファイバを伝播させた場合、第1〜第4-PKFBGを配置する間隔Lwを調整することによって光ファイバの波長分散を補償し、伝播後のチップパルスの時間波形の歪を補整することが可能である。
【００９２】
例えば、シングルモード光ファイバ（SMF: Single Mode Fiber）の伝送による波長分散特性を示す分散係数が17 ps/(nm・km)とすると、基準SSFBGの反射スペクトルのピーク波長λ1、λ2、λ3、及びλ4の、波長λ1とλ4とに発生する時間間隔（遅延量）は、反射スペクトルの帯域ΔλRに等しいとみなせて、0.8（nm）であるから、
伝送距離が20 kmである場合は、17(ps/(nm・km)×20 km×0.8 nm＝272 ps、
伝送距離が40 kmである場合は、17(ps/(nm・km)×40 km×0.8 nm＝544 ps、
伝送距離が60 kmである場合は、17(ps/(nm・km)×60 km×0.8 nm＝816 ps、
となる。
【００９３】
したがって、この波長分散を補償するようにこの発明の分散補償型SSFBGを形成するには、第1〜第M-PKFBGを、付与遅延時間TWを波長分散補償に必要とされる遅延時間に等しく設定し、真空中での光の速度をcとして、TW×c/(2・neff)で与えられる配置間隔Lwで、波長λ1、λ2、λ3、及びλ4の順に順次配置すればよい。
【００９４】
上述したように、伝送距離が20 kmである場合は、付与遅延時間TWが272 psであるから、第1〜第M-PKFBGの隣接する配置間隔Lwを
Lw(20 km)＝TW×c/(2・neff)
＝272×10-12(s)×(3×108(m/s))÷(2×1.45)≒28.14×10-3 m≒28 mm
に設定すればよいことがわかる。
【００９５】
同様に、伝送距離が40 kmである場合、60 kmである場合はそれぞれ、
Lw(40 km)≒56 mm
Lw(60 km)≒84 mm
に設定すればよいことがわかる。
【００９６】
以上の計算結果を整理すると、表１に示すとおりとなる。
【００９７】
【表１】
2014066798.tif 000003
【００９８】
この発明の分散補償型SSFBGは、図８に示すように、第1-PKFBG、第2-PKFBG、第3-PKFBG、及び第4-PKFBGが、配置間隔Lwを設けてブラッグ反射波長λ1、λ2、・・・λ4の順に順次配置されて構成される。図８は、この発明の分散補償型SSFBGの屈折率変調構造を概略的に示す図であり、横軸はSSFBGが形成された光ファイバの長さ方向の位置座標を示し、縦軸は屈折率変調量を、それぞれ任意スケールで示してある。
【００９９】
第1-PKFBGを構成する単位FBGに設定されるブラッグ反射波長λ1は、上述したように1548.105μmであり、同様に第2-PKFBG〜第4-PKFBGをそれぞれ構成する単位FBGに設定されるブラッグ反射波長λ2〜λ4は、λ2＝1548.95μm、λ3＝1549.72μm、及びλ4＝1550.50μmである。
【０１００】
上述したように基準SSFBGの全長Lfが48 mmであるので、第1-PKFBG、第2-PKFBG、第3-PKFBG、及び第4-PKFBGのそれぞれの全長もLfと等しく48 mmである。
【０１０１】
図８に示すように、第1〜第4-PKFBGの隣接するPKFBGの配置される間隔Lwが当該PKFBGの長さLf以上（Lf≦Lw）である場合は、隣接するPKFBG間で重なり合う領域が存在しない。
【０１０２】
伝送距離が40 kmである場合、上述したようにLw(40 km)＝56 mmであるから、この発明の分散補償型SSFBGの全長Lf≒48 mmとの関係は、Lf≦Lwの関係を満たしている。同様に伝送距離が60 kmである場合もLw(60 km)≒84 mmであるから、Lf≦Lwの関係を満たしている。
【０１０３】
したがって、少なくとも伝送距離が40 kmより長い場合は、Lf≦Lwの関係を満たしているので、第1-PKFBG、第2-PKFBG、第3-PKFBG、及び第4-PKFBGの、隣接するPKFBG間で重なり合う領域が存在しない。すなわち、この場合は、この発明の分散補償型SSFBGの屈折率変調構造は、図８に示す形状となる。
【０１０４】
一方、伝送距離が20 kmである場合は、上述したようにLw(20 km)≒28 mmであるから、第1-PKFBG、第2-PKFBG、第3-PKFBG、及び第4-PKFBGのそれぞれの全長Lfと、第1〜第4-PKFBGを配置する間隔Lwとの関係がLf≧Lwとなる。この場合は、隣接するPKFBG間で重なり合う領域が存在する。この場合の第1-PKFBG、第2-PKFBG、第3-PKFBG、及び第4-PKFBGに対する配置関係を、図９を参照して説明する。
【０１０５】
図９は、隣接するSSFBG間で重なり合う領域が存在する場合のこの発明の分散補償型SSFBGの屈折率変調構造を概略的に示す図であり、横軸はSSFBGが形成された光ファイバの長さ方向の位置座標を示している。また、第1-PKFBG、第2-PKFBG、第3-PKFBG、及び第4-PKFBGのそれぞれを上下にその位置をずらして図９の上方に示してあり、第1-PKFBG、第2-PKFBG、第3-PKFBG、及び第4-PKFBGを重ねて構成された屈折率変調構造を図９の最下部に示してある。図９において、B、C、Dと示す領域は隣接するPKFBG間で重なり合っている領域を示している。また、A及びEと示す領域は重なり合いが生じていない領域を示している。
【０１０６】
伝送距離が20 kmである場合であって、波長分散補償を実現させるための第1-PKFBG、第2-PKFBG、第3-PKFBG、及び第4-PKFBGの配置は、図９に示すようになる。A及びEと示す重なり合いが生じていない領域（第1-PKFBGの一部及び第4-PKFBGの一部）では、第1-PKFBG及び第4-PKFBGの屈折率変調構造そのままである。
【０１０７】
一方、図９において、B、C、Dと示す隣接するPKFBG間で重なり合っている領域は、それぞれの単位FBGの屈折率変調を重ね合わせた構造となっている。いま、一般的に説明するため、この重なり合っている領域のそれぞれのPKFBGを構成している単位FBGの屈折率変調振幅が、それぞれa及びbであるとする。そして、単位FBGの屈折率変調の周期をそれぞれΛa及びΛbであるとする。
【０１０８】
図１０(A)〜図１０(C)を参照して、この単位FBGの屈折率変調が重ね合わさった領域の屈折率変調構造について説明する。図１０(A)〜図１０(C)において、横軸は単位FBGが形成された光ファイバの長さ方向の位置座標（x軸）を示し、縦軸は屈折率変調量を任意スケールで示してある。図１０(A)は屈折率変調振幅がaであり、屈折率変調の周期がΛaである単位FBGの一部を示し、図１０(B)は屈折率変調振幅がbであり、屈折率変調の周期がΛbである単位FBGの一部を示し、図１０(C)は、図１０(A)及び図１０(B)に示す単位FBGの屈折率変調構造を重ね合わせて実現される屈折率変調構造を示している。屈折率変調振幅及び屈折率変調の周期が異なる二つの単位FBGの重ねあわせとして得られる屈折率変調構造は、図１０(C)に示すように、その重なり合う部分の屈折率変調の周期Λcが次式(4)で与えられ、導波方向をx軸にとって、屈折率変調振幅のピークを連ねる包絡線（envelope）を与える関数の絶対値が次式(5)で与えられる。
【０１０９】
【数２】
2014066798.tif 000004
【０１１０】
ここで、α＝2ab、β＝a2＋b2、である。
【０１１１】
次に、波長スペクトルが唯一の極大をもつ入力光パルスで構成される光信号の波長（極大をとる波長に相当する）が1550 nmであるとして、この光信号を分散係数が17 ps/(nm・km)であるSMFを、それぞれ40 km及び20 km伝送させた場合に発生する波長分散について説明する。
【０１１２】
図１１(A)及び図１１(B)を参照して、光信号を40 km伝播させることを想定し、波長分散補償を実現可能であるように、第1〜第4-PKFBGの隣接する配置間隔Lw(40 km)＝56 mmに設定された分散補償型SSFBGによって擬似的WDM/OCDM光符号で符号化した光信号の波長スペクトルと、この波長スペクトルの波長成分PKごとに発生させた遅延時間を説明する。図１１(A)は、反射波長スペクトルを示し、図１１(B)は、波長スペクトルの波長成分ごとに発生する遅延時間を示している。図１１(A)の横軸は波長をnm単位で示し、縦軸は光強度をdB目盛で示してある。図１１(B)の横軸は波長をnm単位で示し、縦軸は遅延時間をps単位で示してある。
【０１１３】
図１１(A)に示すように、ブラッグ反射波長λ1、λ2、λ3、及びλ4が、それぞれ、λ1＝1548.10μm、λ2＝1548.95μm、λ3＝1549.72μm、及びλ4＝1550.50μmとなっている。また、Lw(40 km)と設定されていることから、波長ごとに発生している時間遅延は、図１１(B)に示すように、波長λ1とλ2との間の時間遅延量、波長λ2とλ3との間の時間遅延量、及び波長λ3とλ4との間の時間遅延量は、すべて544 psとなっている。すなわち、伝送距離が40 kmである場合に発生すると想定される時間遅延量544 psと合致していることがわかる。したがって、図１１(A)及び図１１(B)を参照して説明したこの発明の分散補償型SSFBGを符号器あるいは復号器として利用することによって、伝送距離が40 kmである場合に発生すると想定される波長分散を補償することが可能となることがわかる。
【０１１４】
次に、図１２(A)及び図１２(B)を参照して、光信号を20 km伝播させることを想定し、波長分散補償を実現可能であるように、第1〜第4-PKFBGの隣接する配置間隔Lw(20 km)＝28 mmに設定された分散補償型SSFBGによって擬似的WDM/OCDM光符号で符号化した光信号の波長スペクトルと、この波長スペクトルの波長成分ごとに発生させた遅延時間を説明する。図１２(A)は、反射波長スペクトルを示し、図１２(B)は、波長スペクトルの波長成分ごとに発生する遅延時間を示している。図１２(A)の横軸は波長をnm単位で示し、縦軸は光強度をdB目盛で示してある。図１２(B)の横軸は波長をnm単位で示し、縦軸は遅延時間をps単位で示してある。
【０１１５】
図１２(A)に示すように、ブラッグ反射波長λ1、λ2、λ3、及びλ4が、それぞれ、λ1＝1548.10μm、λ2＝1548.95μm、λ3＝1549.72μm、及びλ4＝1550.50μmとなっている。また、Lw(20 km)と設定されていることから、波長ごとに発生している時間遅延は、図１２(B)に示すように、波長λ1とλ2との間の時間遅延量、波長λ2とλ3との間の時間遅延量、及び波長λ3とλ4との間の時間遅延量は、すべて272 psとなっている。すなわち、伝送距離が20 kmである場合に発生すると想定される時間遅延量272 psと合致していることがわかる。したがって、図１２(A)及び図１２(B)を参照して説明したこの発明の分散補償型SSFBGを符号器あるいは復号器として利用することによって、伝送距離が20 kmである場合に発生すると想定される波長分散を補償することが可能となることがわかる。
【０１１６】
図１３を参照して、特許文献１に開示された非分散補償型SSFBGと、この発明の分散補償型SSFBGのそれぞれによって復号化した場合の差について、アイパターンの差から検討する。ここに示すシミュレーション結果は、送信光信号を非分散補償型SSFBG（従来のSSFBG）によって符号化し、分散係数が17 ps/(nm・km)であるSMFを、それぞれ0 km、20 km、40km、及び60 km伝送させた後に、従来のSSFBGと、この発明の分散補償型SSFBGで復号化して得られる復号信号のアイパターンを求めたものである。
【０１１７】
送信光信号は、入力光パルスの波長スペクトルのピーク波長(中心波長)λsを1550 nmとし、この入力光パルスからなる光パルス列をデジタル信号で変調して得られる光パルス信号である。従来のSSFBGとは、第1〜第4-PKFBGのそれぞれの隣接する配置間隔Lwが0 mmに設定されているSSFBGを意味し、この発明の分散補償型SSFBGとは、伝送距離20 km、40km、及び60 kmで発生すると想定される波長分散を補償可能なように、第1〜第4-PKFBGの隣接する配置間隔Lwが設定されているSSFBGを意味する。すなわち、図１３に、20 km、40km、及び60 kmに対応しての分散補償型として示した右欄に提示されているアイダイアグラムは、それぞれLw(20 km)＝28 mm、Lw(40 km)＝56 mm、及びLw(60 km)＝84 mmに設定されたこの発明の分散補償型SSFBGによって復号化された光信号のアイダイアグラムである。一方、左欄に従来型として示したアイダイアグラムは、いずれも従来型のSSFBGによって復号化された光信号のアイダイアグラムである。すなわち、左欄に示すアイダイアグラムは、光ファイバ伝送路で発生する波長分散を保証しない場合のアイダイアグラムである。
【０１１８】
図１３に示すように、左欄に示すアイダイアグラムは、伝送距離が20 km、40km、及び60 kmのいずれの場合も、アイが明確に開いていないか、あるいはアイの開いている面積が小さいことがわかる。特に、伝送距離が60 kmである場合は、アイの形状は単一の釣鐘型となっているにもかかわらずアイの開いている面積が小さい。これは、60 km伝送すると、送信光信号が符号化されて生成される光チップパルス列の隣り合うチップパルスが、波長分散の影響で重なってしまっているためであると推定される。すなわち、アイの形状そのものの乱れが少ないにもかかわらず、アイの開いている面積が小さくなっているものと推定される。
【０１１９】
光ファイバ伝送路として使用する光ファイバの一例として、Cバンド用分散補償光ファイバ（DCG：Dispersion Compensating Fiber）を取り上げて、この発明の分散補償型SSFBGで発生する光損失が十分小さいことを説明する。DCGの光損失量は、20 km、40km、及び60 kmで、それぞれ3.4 dB以下、4.7 dB以下、及び6.1 dB以下である。それに対して、この発明の分散補償型SSFBGで発生する光損失量は、シミュレーションの結果、20 km、40km、及び60 kmで発生する波長分散を補償するSSFBGにおいて、それぞれ、1.1 dB、1.5 dB、及び1.6 dBであった。
【０１２０】
分散補償光ファイバは、通常のSMFに比べて伝送損失が大きく、分散補償光ファイバを利用すれば通信可能な伝送距離が短くなるとされているが、この発明の分散補償型SSFBGを復号器として利用すれば、伝送損失の小さい通常のSMFを用い、しかも波長分散による時間波形の歪が発生しにくい光通信が可能となる。
【０１２１】
＜光多重伝送システム＞
上述したこの発明の分散補償型SSFBGによれば、擬似的WDM/OCDM光符号が設定された符号器あるいは復号器として利用する擬似的WDM/OCDMハイブリッド多重方式の光多重伝送システムを構築することができる。
【０１２２】
この擬似的WDM/OCDMハイブリッド多重方式の光多重伝送システムの一例を、図１４を参照して説明する。ここでは、4チャンネル多重伝送システムを前提に説明するが、4チャンネルに限定されることはない。
【０１２３】
図１４において信号の経路に付された番号は、経路そのものを指示するほか、それぞれの経路を伝播する光パルスあるいはチップパルスの列等の信号を意味することもある。
【０１２４】
この発明の光多重伝送システムは、送信側装置140に符号器150-1〜150-4を具え、受信側装置180に復号器184-1〜184-4を具え、符号器150-1〜150-4及び復号器184-1〜184-4は、この発明の分散補償型SSFBGが使われる。
【０１２５】
送信側装置140において、符号器150-1〜150-4によって第1〜第4チャンネルの光パルス信号を符号化して符号化光パルス信号を生成し、第1〜第4チャンネルの符号化光パルス信号を多重して多重光パルス信号を生成し、受信側装置180において、復号器184-1〜184-4によって多重光パルス信号をチャンネルごとに復号化して第1〜第4チャンネルのそれぞれの光パルス信号を再生する機能を具えている。
【０１２６】
符号器150-1〜150-4と示されている部分の構成要素に、送信側に設置されるこの発明の分散補償型SSFBGが利用される。符号器150-1〜150-4に対応させてこの発明の第1-分散補償型SSFBG、第2-分散補償型SSFBG、第3-分散補償型SSFBG、及び第4-分散補償型SSFBGのそれぞれの単位FBGに設定される波長の組（λ1、λ2、λ3、及びλ4）がそれぞれ異なる値の組に設定され、第1-分散補償型SSFBG、第2-分散補償型SSFBG、第3-分散補償型SSFBG、及び第4-分散補償型SSFBGが、送信側装置140と受信側装置180との距離に応じて設定されている。
【０１２７】
すなわち、符号器150-1〜150-4と示されている部分の構成要素が、符号器として利用されるこの発明の分散補償型SSFBGである。また、復号器184-1〜184-4と示されている部分の構成要素が、復号器として利用されるこの発明の分散補償型SSFBGである。
【０１２８】
送信側装置140と受信側装置180とを結ぶ光ファイバ伝送路で発生する総遅延時間がTである場合、符号器150-1及び184-1として利用されるSSFBGは、次のように構成されている。
【０１２９】
符号器150-1を構成する第1〜第4-分散補償型SSFBGのそれぞれに設定されるブラッグ反射波長λ1〜λ4の順に、真空中での光の速度をcとして、TWc×c/ neffで与えられる配置間隔Lwcで、第1〜第4-PKFBGが順次直列に配置されている。
【０１３０】
復号器184-1を構成する第1〜第4-PKFBGのそれぞれに設定されるブラッグ反射波長λ4〜λ1の順に、真空中での光の速度をcとして、TWd×c/ neffで与えられる配置間隔Lwdで第1〜第4-PKFBGが順次直列に配置されている。
【０１３１】
そして、波長分散補償に必要とされる遅延時間が付与遅延時間TWに等しいとし、符号器150-1の間隔Lwcと復号器184-1の配置間隔Lwdとが、neff・Lwc/c＋neff・Lwd/c＝TWc＋TWd＝TWの関係を満たすように、設定されている。
【０１３２】
符号器150-2〜150-4及び復号器184-2〜184-4として利用されるSSFBGについても同様である。ただし、符号器を構成する第1〜第4-PKFBGのそれぞれに設定されるブラッグ反射波長の組は、上述のブラッグ反射波長の組（λ1、λ2、λ3、及びλ4）とは異なる値に設定されている。このように第1〜第4-PKFBGのそれぞれに設定されるブラッグ反射波長をチャンネルごとに相異なるように設定すれば、この波長の相違によってチャンネル識別が実現される。
【０１３３】
この発明の光多重伝送システムは、送信側装置140でチャンネルごとにチップパルスの列を生成して、合波器170で全てのチャンネルのチップパルスの列を多重して送信信号172aとして、光ファイバ伝送路172を伝播させて受信側装置180に伝送する構成である。
【０１３４】
受信側装置180に伝送された全てのチャンネルのチップパルスの列が多重された送信信号172aは、分岐器182によって、チャンネル数と等しい数に強度分割される。そして強度分割された多重化されたチップパルスの列181a、181b、181c及び181dはそれぞれ、受信側装置180の受信部第1チャンネル200、受信部第2チャンネル202、受信部第3チャンネル204及び受信部第4チャンネル206に入力される。
【０１３５】
まず、各チャンネルの送信信号である光パルス信号を生成するための基となる光パルス列を発生させてその光パルス列を各チャンネルに供給する機能部分について説明する。この部分はパルス光源142と分岐器144を具えて構成される。
【０１３６】
パルス光源142は、例えば、分布帰還型半導体レーザ（DFB-LD）を用いて構成することができる。このDFB-LDから出力される連続波光を光変調器（図示せず。）で光パルス列に変換してこの光パルス列を一本の光ファイバ端から出力するように構成された光源が、パルス光源142である。パルス光源142の出力光143は分岐器144によって、チャンネル数分（ここでは4つ）に強度分割されて、各チャンネルに分配される。すなわち第1から第4チャンネルに対してそれぞれ、光パルス列145a、光パルス列145b、光パルス列145c及び光パルス列145dとして強度分割されて供給される。
【０１３７】
以下で行なうチップパルス生成部の説明は、各チャンネル共通の事項であるので、ここでは第1チャンネルを例にとって説明する。第1チャンネルの符号化部である送信部第1チャンネル160は、変調電気信号発生部146と、変調器148と、符号器150-1とを具えて構成される。送信部第2チャンネル162、送信部第3チャンネル164及び送信部第4チャンネル166は、送信部第1チャンネル160と同様の構造である。
【０１３８】
送信部第1チャンネル160は、第1チャンネルの光パルス信号を、第1チャンネル用に設置された符号器を用いて時間拡散して、チップパルス列を生成するチップパルス変換ステップを実行する部分である。
【０１３９】
変調電気信号発生部146は、送信信号を担う電気パルス信号147を発生させる。電気パルス信号147は、第1チャンネルに割り当てられた送信情報が反映された2値デジタル電気信号として生成された電気信号である。変調器148は、光パルス列145aを、電気パルス信号147によって、光パルス信号149に変換する。光パルス列145aは、変調器148によって電気パルス信号147を反映したRZ(Return-to-zero)フォーマットに強度変調されて、光パルス信号149として生成される。
【０１４０】
符号器150-1は、光パルス信号149を、時間拡散してチップパルスの列161を生成する。また、受信側装置180の受信部第1チャンネル200に具えられる復号器184-1には、符号器150-1と同一の擬似的WDM/OCDM光符号が設定された分散補償型SSFBGが使われる。すなわち、復号器184-1は、強度分割されて第1チャンネルに割り当てられた符号化光パルス信号181aを、第1チャンネルの符号器と同一の擬似的WDM/OCDM光符号でチップパルスの列を復号化する。その結果、復号器184-1では、第1チャンネルの光パルス信号の自己相関波成分及び第2から第4チャンネルの光パルス信号の相互相関波成分を含む再生光パルス信号が生成される。
【０１４１】
復号器184-1において、再生された自己相関波成分185は、受光器190によって電気信号に変換されて、第1チャンネルの受信信号191が生成される。この受信信号191の波形は、送信側装置140の送信部第1チャンネル160が具えている変調電気信号発生部146から出力される電気パルス信号147を反映した信号である。こうして、第1チャンネルを通じて送信されるべき電気パルス信号147は、受信側装置180によって第1チャンネルの受信信号191として受信される。
【０１４２】
受信側装置180の受信部第2チャンネル202、受信部第3チャンネル204及び受信部第4チャンネル206においても、受信側装置第1チャンネル200と同様に、それぞれの多重化されたチップパルスの列から自己相関波が再生される。この自己相関波から、それぞれのチャンネルを通じて送信された電気パルス信号が生成される過程は同一であるので、その説明を省略する。
【０１４３】
＜PONを仮想化する技術によって構成された光通信ネットワークシステム＞
上述したこの発明の分散補償型SSFBGによれば、擬似的WDM/OCDM光符号の符号器あるいは復号器として利用する擬似的WDM/OCDMハイブリッド多重方式の光通信ネットワークシステムを構築することができる。
【０１４４】
この擬似的WDM/OCDMハイブリッド多重方式の光通信ネットワークシステムの一例を、図１５を参照して説明する。図１５は、PONを仮想化する技術によって構成された光通信ネットワークシステムの概略的ブロック構成図である。
【０１４５】
この光通信ネットワークシステムは、集中局210を含み複数のAdd/Dropノード212-1〜212-3をリング通信網によってループ状に接続して形成されている。
【０１４６】
集中局210は、例えば、複数の局側光回線終端装置（OLT: Optical Line Terminal）を備え、Add/Dropノード212-1〜212-3のそれぞれは、OLTと複数の加入者側光回線終端装置（ONU: Optical Network Unit）との間で双方向通信を行うPON通信システムと、集中局210とのインターフェースとして機能する。
【０１４７】
この光通信ネットワークシステムでは、OLTから出力される信号が、集中局210において、擬似的WDM/OCDM光符号が割り当てられ、割り当てられた光符号で符号化される。または集中局210において、ONUから送信された信号を複合化して受信される。
【０１４８】
Add/Dropノード212-1〜212-3のそれぞれは、分岐挿入装置（Add-Drop-Multiplexer）を備え、これらのノードを通過する光信号から特定の光信号を分岐し、あるいは、当該ノードが接続されたリング通信網に光信号を新たに挿入する機能を果たす。
【０１４９】
Add/Dropノード212-1〜212-3ごとに、第1通信エリア220、第2通信エリア222、及び第3通信エリア224が接続されている。例えば、第1通信エリア220では、Add/Dropノード212-1を介して入力される信号を、スターカプラ214によって各加入者（加入者216等）に分岐して送信し、あるいはAdd/Dropノード212-1を介して出力される信号を第1通信エリア220外に出力するPONシステムとして構成されている。
【０１５０】
すなわち、第1通信エリア220、第2通信エリア222、及び第3通信エリア224のそれぞれでは、Add/Dropノードを通過する光信号から特定の光信号を分岐して取り出し、当該通信エリア内の各加入者に送られる。あるいは、当該通信エリア内の各加入者から送信される光信号が、この光通信ネットワークをつなぐリング通信網に挿入されてこの通信エリア外に出力される。
【０１５１】
Add/Dropノード212-1〜212-3のそれぞれは、集中局210から送信される特定の擬似的WDM/OCDM光符号が割り当てられた信号を選択する波長フィルタとして機能を果たす分散補償型SSFBGを備え、この分散補償型SSFBGによって、集中局210から送信される信号を分岐(Drop)し、当該Add/Dropノードに接続されている各加入者のONUに供給する経路切換をパッシブなルーティングで行うことが可能な構成とされている。もちろん、Add/Dropノード212-1〜212-3のそれぞれは、集中局210へ送信される信号を、当該ノードが接続された通信路に光信号を新たに挿入(Add)し、当該Add/Dropノードに接続されている各加入者のONUから集中局210に送るため信号の経路切換も行う。
【０１５２】
各Add/Dropノードに接続されている各通信エリアに属するONUのそれぞれは、自己に割り当てられた擬似的WDM/OCDM光符号で符号化された光信号を非分散補償型SSFBGで復号化して受信する構成とされている。
【０１５３】
集中局210が備えるOLTには、符号器としてこの発明の分散補償型SSFBGが使用され、第1〜第4-PKFBGの配置間隔である間隔Lwが0に設定されている。すなわち、集中局210が備えるOLTには従来型の非分散補償型SSFBGが使われる。
【０１５４】
また、Add/Dropノード212-1〜212-3のそれぞれは、この発明の分散補償型SSFBGが使用され、集中局210が備えているOLTとAdd/Dropノード212-1〜212-3とを結ぶそれぞれの光ファイバ伝送路で発生する波長分散の波長分散補償に必要とされる遅延時間を付与遅延時間TWに等しいものとし、真空中での光の速度をcとして、TW×c/(2・neff)で与えられる間隔Lwで、当該SSFBGを構成する第1〜第M-PKFBGのそれぞれに設定されるブラッグ反射波長の順に、第1〜第4-PKFBGが配置されている。
【０１５５】
また、各Add/Dropノード212-1〜212-3に接続されているONUのそれぞれでは、ONUごとに割り当てられた擬似的WDM/OCDM光符号が設定された非分散補償型SSFBG(Lw＝0)によってAdd/Dropノードで波長フィルタされてDropされた信号から自己に送信された信号が復号化されて受信される。
【０１５６】
このように、各Add/Dropノードに設置される分散補償型SSFBGにおいて配置間隔Lwを設定することにより、上述したように集中局210が備えているOLTとAdd/Dropノード212-1〜212-3とを結ぶそれぞれの光ファイバ伝送路で発生する波長分散が補償される。すなわち、Add/Dropノード212-1〜212-3のそれぞれで問題となる波長分散補償を、集中局210が備えるOLTの符号器及びONUが備える復号器には関与させず、Add/Dropノード212-1〜212-3のそれぞれが備えるこの発明の分散補償型SSFBGによって行う構成となっている。
【０１５７】
例えば、第1通信エリア220の加入者のそれぞれには、互いに異なる擬似的WDM/OCDM光符号が割り当てられているので、第1通信エリア220が備えるAdd/Dropノード212-1には、加入者ごとに割り当てられた擬似的WDM/OCDM光符号が設置された分散補償型SSFBGが全て備えられており、こられの分散補償型SSFBGによって、第1通信エリア220の加入者のそれぞれに向けて送信された光信号、あるいは第1通信エリア220の加入者から送信される光信号の波長分散補償がなされる。第2〜第4通信エリアについても同様である。
【０１５８】
すなわち、図１５に示す光通信ネットワークシステムよれば、Add/Dropノードが有する経路切換機能によって、集中局あるいは加入者から送信される特定の波長の信号あるいは特定の光符号が割り当てられた光信号を、選択（フィルタリング）及び波長分散補償をして、当該Add/Dropノードに接続されている各通信エリアに属する加入者のONUに供給し、あるいは集中局で波長分散補償された状態で受信されるように集中局に向けて送信することができる。
【０１５９】
また、この光通信ネットワークシステムによれば、異なる通信エリアの加入者（異なるAdd/Dropノードに接続されている各加入者）を同一のOLTに収容することも可能であり、OLTの稼動数を節約することが可能となる。この場合は、このOLTには、異なる通信エリアの加入者のそれぞれに割り当てられた擬似的WDM/OCDM光符号で符号化する非分散補償型SSFBG、及び擬似的WDM/OCDM光符号で符号化された信号を複合化する非分散補償型SSFBGも備えられている。このように、異なる通信エリアの加入者を同一のOLTに収容すれば、光通信ネットワークシステム全体の消費電力の低減を図ることができる。
【０１６０】
なお、PONを仮想化する技術によって構成された光通信ネットワークシステムは、図１５に示す以外にさまざまなトポロジーの光通信ネットワークシステムが検討されている。この発明の分散補償型SSFBGを符号器あるいは復号器として利用して好適な光ネットワークは、図１５に示す光通信ネットワークシステムに限定されることなく、OLTとONUの接続を仮想化することにより、新規に交換局を設置することなく広域サービスを対応可能とされた適応ネットワークであれば、適宜利用することが可能である。
【符号の説明】
【０１６１】
140：送信側装置
142：パルス光源
144、182：分岐器
146: 変調電気信号発生部
148：変調器
150-1、150-2、150-3、150-4：符号器
160：送信部第1チャンネル
162：送信部第2チャンネル
164：送信部第3チャンネル
166：送信部第4チャンネル
170：合波器
172：光ファイバ伝送路
180：受信側装置
184-1、184-2、184-3、184-4：復号器
200：受信部第1チャンネル
202：受信部第2チャンネル
204：受信部第3チャンネル
206：受信部第4チャンネル
210：集中局
212-1〜212-3：Add/Dropノード
214：スターカプラ
216：加入者
220：第1通信エリア
222：第2通信エリア
224：第3通信エリア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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