(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長多重された信号光を伝送する伝送路光ファイバと、
この伝送路光ファイバに挿入されこの伝送路光ファイバの波長分散を補償する分散補償手段と
を備えた波長多重伝送装置において、
前記伝送路光ファイバの波長分散は負分散であり、
前記分散補償手段は、前記伝送路光ファイバにより伝送されるパルスのスーパーガウシアン波形ｅｘｐ｛−（１／２）・（Ｔ／Ｔ０  ）２ｍ｝（ｍはスーパーガウシアンの指数）のＴ０  と、その中心波長λ〔ｎｍ〕と、前記伝送路光ファイバ内における光速ｃ〔ｋｍ／ｓ〕と、前記中心波長λ〔ｎｍ〕における前記伝送路光ファイバの分散値Ｄ〔ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ〕とにより表される分散長
Ｌｄ  ＝Ｔ０  ２  ／｜λ２  Ｄ／２πｃ｜
に対し、
０．１＜Ｌｃｏｍｐ／Ｌｄ  ＜０．４
で表される間隔Ｌｃｏｍｐ〔ｋｍ〕ごとに配置された
ことを特徴とする光波長多重伝送装置。
【請求項２】
前記伝送路光ファイバにより伝送されるパルスはその波形がハイパブリックセカント波形ｓｅｃｈ（Ｔ／Ｔ０  ）である請求項１記載の光波長多重伝送装置。
【請求項３】
前記伝送路光ファイバにより伝送されるパルスはその波形がローレンツ形波形（１＋（Ｔ／Ｔ０  ）２  ）−１／２である請求項１記載の光波長多重伝送装置。
【請求項４】
前記伝送路光ファイバの分散値Ｄは−１ないし−２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍである請求項１ないし３のいずれか記載の光波長多重伝送装置。
【請求項５】
前記伝送路光ファイバには信号光を増幅する光増幅器が挿入された請求項１ないし４のいずれか記載の光波長多重伝送装置。
【請求項６】
前記伝送路光ファイバに波長多重光を送出する光送信手段と、前記伝送路光ファイバから波長多重光を受信する光受信手段とを備え、
前記光送信手段は、互いに波長の異なる信号光を発生する複数の光送信器と、この複数の光送信器からの信号光を合波する合波器とを含み、
前記光受信手段は、伝送された波長多重光を各波長の信号光に分波する分波器と、分波された信号光を受信する受信器とを含み、
前記光受信手段はさらに、前記分波器により分波された信号光をその波長ごとに分散補償する分散媒質を含む
請求項１ないし５のいずれか記載の光波長多重伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光波長多重伝送に関する。特に、光波長多重伝送に特有な光ファイバの非線形効果（四光波混合、相互位相変調）と波長分散との複合効果による波形劣化と、光単一波長通信での非線形効果である自己位相変調と波長分散との複合効果による波形劣化との抑圧に対して最適化する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光波長多重伝送方式では、信号光間のクロストークによる伝送特性劣化が問題となる。このクロストークの主因は、伝送路光ファイバ中で起こる四光波混合、相互位相変調などの現象によるものである。これらの現象は、伝送路光ファイバ中を波長の異なる複数の光信号が伝搬するとき、光信号間に相互作用が起こることにより生じる。この相互作用により、それぞれの波長差に応じた光信号成分が生成される現象が四光波混合であり、光信号に位相変調が起こる現象が相互位相変調である。
【０００３】
従来、四光波混合および相互位相変調を抑圧する手段として、伝送路光ファイバの分散値を大きく設定し、一定距離ごとに伝送路の光ファイバと逆の分散をもつ分散補償器を配置する分散マネジメントが知られている。例えば、
文献：”  ＷＤＭ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ  ｏｖｅｒ  ２６４０ｋｍ  ｏｆ  Ｅｉｇｈｔ  ＮＲＺ，  １０−Ｇｂ／ｓ  Ｄａｔａ  ｃｈａｎｎｅｌｓ”，  ＯＡＡ’９６，  ＴｈＢ２
には、分散値が−０．７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの伝送路光ファイバにおいて、６００ｋｍの間隔で分散補償を行った例が示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来は分散補償を数百ｋｍの間隔で分散補償を行うのが一般的であったが、実際にその分散補償間隔が最適か否かは不明であり、必要以上の数の分散補償器を手間をかけて伝送路光ファイバに挿入している可能性があった。
【０００５】
本発明は、このような課題を解決し、信号光間のクロストークによる伝送特性劣化が最適化された光波長多重通信装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の光波長多重伝送装置は、波長多重された信号光を伝送する伝送路光ファイバと、この伝送路光ファイバに挿入されこの伝送路光ファイバの波長分散を補償する分散補償手段とを備えた波長多重伝送装置において、伝送路光ファイバの波長分散は負分散であり、分散補償手段は、伝送路光ファイバにより伝送されるパルスのスーパーガウシアン波形ｅｘｐ｛−（１／２）・（Ｔ／Ｔ０  ）２ｍ｝（ｍはスーパーガウシアンの指数）のＴ０  と、その中心波長λ〔ｎｍ〕と、伝送路光ファイバ内における光速ｃ〔ｋｍ／ｓ〕と、中心波長λ〔ｎｍ〕における伝送路光ファイバの分散値Ｄ〔ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ〕とにより表される分散長
Ｌｄ  ＝Ｔ０  ２  ／｜λ２  Ｄ／２πｃ｜
に対し、
０．１＜Ｌｃｏｍｐ／Ｌｄ  ＜０．４
で表される間隔Ｌｃｏｍｐ〔ｋｍ〕（以下「分散補償間隔」という）ごとに配置されたことを特徴とする。
【０００７】
伝送路光ファイバにより伝送されるパルスとして、ハイパブリックセカント波形ｓｅｃｈ（Ｔ／Ｔ０  ）あるいはローレンツ形波形（１＋（Ｔ／Ｔ０  ）２  ）−１／２のものを用いることができる。
【０００８】
スーパーガウシアンおよびハイパブリックセカント波形については、例えば、Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ社発行の”ＮＯＮＬＩＮＥＡＲ  ＦＩＢＥＲ  ＯＰＴＩＣＳ”に詳しく説明されている。スーパーガウシアンの指数ｍ＝１の場合は通常のガウシアン波形である。ローレンツ波形については、丸善株式会社発行の「光エレクトロニクスの基礎」に詳しく説明されている。
【０００９】
伝送路光ファイバとして正分散（異常分散）のものを用いた場合には、信号光にスペクトル広がりが生じてクロストークの原因となり、波形劣化の原因となる。このため、負分散伝送路よりも伝送距離が制限されることになる。そこで本発明では、伝送路光ファイバとして負分散のものを用いる。また、分散補償間隔Ｌｃｏｍｐを最適化することで、信号光間のクロストークによる伝送特性劣化を最適化することができる。分散補償手段としては、分散補償光ファイバまたは光ファイバグレーティングを用いることができる。
【００１０】
本発明によれば、送信信号の符号形式によってＴ０  への換算式は異なるものの、その換算さえ行えば、設計時には送信信号の符号形式とそのビットレートを考慮する必要がなく、システム設計が容易になる。また、波長多重数についても考慮する必要がない。
【００１１】
伝送路光ファイバの分散値Ｄは−１ないし−２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであることがよい。この範囲の値であれば、信号光間のクロストークによる伝送特性劣化を最適化する分散補償間隔Ｌｃｏｍｐを大きくとることができ、システム設計上有利である。
【００１２】
伝送路光ファイバには信号光を増幅する光増幅器を挿入することができる。また、伝送路光ファイバに波長多重光を送出する光送信手段と、伝送路光ファイバから波長多重光を受信する光受信手段とを備え、光送信手段は、互いに波長の異なる信号光を発生する複数の光送信器と、この複数の光送信器からの信号光を合波する合波器とを含み、光受信手段は、伝送された波長多重光を各波長の信号光に分波する分波器と、分波された信号光を受信する受信器とを含み、光受信手段はさらに、分波器により分波された信号光をその波長ごとに分散補償する分散媒質を含むことができる。分散媒質としては、伝送路光ファイバに挿入される分散補償手段と同様に、分散補償光ファイバまたは光ファイバグレーテンィグを用いることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施形態を示すブロック構成図であり、光波長多重伝送装置の構成例を示す。ここでは、４波長多重の場合を例に説明する。図１に示す装置は、光波長多重送信端局１０と、光伝送路２０と、光波長多重受信端局３０とを備える。光波長多重送信端局１０は、互いに波長の異なる信号光を発生する４個の送信器１１ａ〜１１ｄと、これらの光送信器１１ａ〜１１ｄからの信号光を合波する合波器１２とを備える。光伝送路２０は、波長多重された信号光を伝送する伝送路光ファイバ２１と、この伝送路光ファイバ２１に伝送される信号光を増幅する光増幅器２２と、この伝送路光ファイバ２１に挿入されこの伝送路光ファイバ２１の波長分散を補償する分散補償媒質２３とにより構成される。光波長多重受信端局３０は、伝送された波長多重光を各波長の信号光に分波する分波器３１と、分波された信号光をその波長ごとに分散補償する受信用分散媒質３２と、分波され分散補償された信号光を受信する受信器３３ａ〜３３ｄとを備える。
【００１４】
分散補償媒質２３および受信用分散媒質３２としては、分散補償光ファイバまたは光ファイバグレーティングを用いる。分散補償媒質２３は、光伝送路２０により伝送されるパルスのスーパーガウシアン波形ｅｘｐ｛−（１／２）・（Ｔ／Ｔ０  ）２ｍ｝（ｍはスーパーガウシアンの指数）のＴ０  を用いて表される分散長
Ｌｄ  ＝Ｔ０  ２  ／｜λ２  Ｄ／２πｃ｜
ただし、
λ：中心波長〔ｎｍ〕
ｃ：伝送路光ファイバ２１内における光速ｃ〔ｋｍ／ｓ〕
Ｄ：中心波長〔ｎｍ〕における伝送路光ファイバ２１の分散値Ｄ〔ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ〕
に対し、
０．１＜Ｌｃｏｍｐ／Ｌｄ  ＜０．４
で表される分散補償間隔Ｌｃｏｍｐ〔ｋｍ〕ごとに配置される。
【００１５】
図２ないし図４はＬｃｏｍｐ／Ｌｄ  と伝送距離Ｌｅ  との関係を計算機シミュレーションにより求めた結果を示す。
【００１６】
図２は、送信器１１ａ〜１１ｄのビットレートをそれぞれ１０Ｇｂｉｔ／ｓ（総ビットレート４０Ｇｂｉｔ／ｓ）とし、平均信号光電力（光増幅器出力電力）Ｐａｖを−３ｄＢｍ／ｃｈ、０ｄＢｍ／ｃｈ、３ｄＢｍ／ｃｈと変化させた場合について、最悪のチャネルでアイパターンの開口劣化が１ｄＢとなる距離を伝送距離Ｌｅ  として求めたものである。伝送路光ファイバの分散値は−１．０、−２．０、−１０．０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとした。この結果、分散補償間隔ＬｃｏｍｐがＬｃｏｍｐ／Ｌｄ  ≦０．１では、光波長多重伝送に特有な光ファイバの非線形効果（４光波混合、相互位相変調）と波長分散との複合効果により波形劣化が生じ、Ｌｃｏｍｐ／Ｌｄ  ≧０．４では、光単一波長通信での非線形効果である自己位相変調と波長分散との複合効果により波形劣化が生じている。一方、分散補償間隔Ｌｃｏｍｐが０．１＜Ｌｃｏｍｐ／Ｌｄ  ＜０．４のときに伝送距離Ｌｅがピークとなり、最適な補償間隔であることがわかる。四光波混合および相互位相変調は、チャネル間のウォークオフ（各チャネル間の波長分散に起因するパルスの相対的な時間差）に依存するため、分散補償間隔が大きい、あるいは伝送路光ファイバの分散値の絶対値が大きい程、波形劣化が生じにくくなるが、自己位相変調と波長分散との複合効果による波形劣化の制約のため、波形劣化が最小になる補償間隔が存在することになる。
【００１７】
図３は、送信器１１ａ〜１１ｄのビットレートをそれぞれ１０Ｇｂｉｔ／ｓ（総ビットレート４０Ｇｂｉｔ／ｓ）、平均信号光電力Ｐａｖを０ｄＢｍ／ｃｈとし、伝送路光ファイバの分散値を−０．５、−１．０、−２．０、−４．０、−１０．０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとした場合について、図２と同様に伝送距離Ｌｅ  を求めたものである。この結果から、伝送路光ファイバの分散値を−０．５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとした場合には、Ｌｃｏｍｐ／Ｌｄ  ＜０．２では伝送距離Ｌｅ  が急速に劣化することがわかる。したがって、システム設計上、伝送路光ファイバの分散値は−１．０〜−２．０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの範囲であることが望ましい。
【００１８】
図４は、伝送路光ファイバに伝送されるパルスをハイパブリックセカント波形あるいはローレンツ形波形とし、送信器１１ａ〜１１ｄのビットレートをそれぞれ１０Ｇｂｉｔ／ｓ（総ビットレート４０Ｇｂｉｔ／ｓ）、平均信号光電力Ｐａｖを０ｄＢｍ／ｃｈとし、伝送路光ファイバの分散値を−１．０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとした場合について、伝送距離Ｌｅ  を求めたものである。この結果から、ハイパブリックセカント波形およびローレンツ形波形ともに、分散補償間隔Ｌｃｏｍｐが
０．１＜Ｌｃｏｍｐ／Ｌｄ  ＜０．４
のときに伝送距離Ｌｅ  がピークになり、最適な補償間隔であることがわかる。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、伝送路光ファイバの波長分散を負分散（正常分散）に設定することにより信号光のスペクトル広がりを抑圧し、かつ分散補償間隔Ｌｃｏｍｐを分散長Ｌｄ  に対して最適に設定することにより、信号光間のクロストークによる伝送特性劣化を最適化することができる。分散補償間隔Ｌｃｏｍｐを最適化できるので、必要以上の数の分散補償器を手間をかけて伝送路光ファイバに挿入することもない。
【００２０】
また、伝送路光ファイバの分散値を−１〜−２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍに設定することにより、信号光間のクロストークによる伝送特性劣化を最適化する分散補償間隔Ｌｃｏｍｐを大きくとることができ、システムの設計上有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示すブロック構成図。
【図２】シミュレーション結果を示す図。
【図３】シミュレーション結果を示す図。
【図４】シミュレーション結果を示す図。
【符号の説明】
１０  光波長多重送信端局
１１ａ〜１１ｄ  送信器
１２  合波器
２０  光伝送路
２１  伝送路光ファイバ
２２  光増幅器
２３  分散補償媒質
３０  光波長多重受信端局
３１  分波器
３２  受信用分散媒質
３３ａ〜３３ｄ  受信器
【図１】
0003595119.tif 000002
【図２】
0003595119.tif 000003
【図３】
0003595119.tif 000004
【図４】
0003595119.tif 000005