(57)【要約】  分散検出の方法およびデバイスが複雑な構成を有し、小さな分散に対して敏感でないという先行技術における欠点を、分散検出方法は改善することができる。前記方法は、受信された光信号から、予め設定された帯域幅の範囲中の信号を得るステップと、前記予め設定された帯域幅の範囲中の信号に対してコンピュータ処理を実行して、電力の計算値を得るステップと、電力の計算値とシステムの分散値との間の対応する関係にしたがって、システムの分散値を引き出すステップとを有する。さらに、分散検出デバイスを提供する。前記デバイスは、光電フィルタリング計算ユニットと、処理ユニットとを含み、前記光電フィルタリング計算ユニットの出力端子は、前記処理ユニットの入力端子に接続されている。
2009537100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分散を検出する方法において、
受信された光信号から、予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号を取得することと、
前記予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号に対する演算により、電力の演算された値を取得することと、
前記電力の演算された値と、システムの分散量との間の対応関係にしたがって、前記システムの分散量を取得することとを含む方法。
【請求項２】
前記予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号は、
前記受信された光信号に対する光電変換を通して前記電気信号を取得することと、
電力スペクトル密度の分散の第１の極小点に対応する周波数値よりも低い上方境界を有する、前記予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号を選択することとにより取得される請求項１記載の分散を検出する方法。
【請求項３】
前記予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号は、
電力スペクトル密度の分散の第１の極小点に対応する周波数値よりも低い上方境界を有する、予め定められた帯域幅の範囲内の光信号を選択することと、
前記予め定められた帯域幅の範囲内の光信号に対する光電変換を通して前記電気信号を取得することとにより取得される請求項１記載の分散を検出する方法。
【請求項４】
前記予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号の総電力は、前記予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号に対する合計演算により取得され、
前記システムの分散量は、前記総電力と前記システムの分散量との間の対応関係にしたがって取得される請求項２または３記載の分散を検出する方法。
【請求項５】
前記予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号の平均電力は、前記予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号に対する平均演算により取得され、
前記システムの分散量は、前記平均電力と前記システムの分散量との間の対応関係にしたがって取得される請求項２または３記載の分散を検出する方法。
【請求項６】
前記予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号に対する加算演算により、前記予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号の総電力を取得することと、
次に、前記予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号の前記総電力と、非線形感度領域内の電気信号の総電力とに対する除算演算により、前記予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号の前記総電力と、前記非線形感度領域内の電気信号の前記総電力との間の比を取得することと、
前記総電力の比と、前記システムの分散量との間の対応関係にしたがって、前記システムの分散量を取得することとをさらに含む請求項２または３記載の分散を検出する方法。
【請求項７】
前記予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号に対する平均演算により、前記予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号の平均電力を取得することと、
次に、前記予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号の前記平均電力と、非線形感度領域内の電気信号の平均電力とに対する除算演算により、前記予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号の前記平均電力と、前記非線形感度領域内の電気信号の前記平均電力との間の比を取得することと、
前記平均電力の比と、前記システムの分散量との間の対応関係にしたがって、前記システムの分散量を取得することとをさらに含む請求項２または３記載の分散を検出する方法。
【請求項８】
光電フィルタ演算ユニットと、処理ユニットとを具備する、分散を検出するデバイスにおいて、
前記光電フィルタ演算ユニットは、受信された光信号から、予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号を取得し、前記予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号に対する演算により、電力の演算された値を取得するように適合されており、
前記処理ユニットは、前記電力の演算された値と、システムの分散量との間の対応関係にしたがって、前記システムの分散量を取得するように適合されている、分散を検出するデバイス。
【請求項９】
前記光電フィルタ演算ユニットは、光電変換モジュールと、フィルタと、演算モジュールとを備えており、
前記光電変換モジュールは、前記光信号を前記電気信号に変換するように適合されており、
前記フィルタは、前記光電変換モジュールから出力された、前記予め定められた帯域幅の範囲内の前記電気信号をフィルタアウトするように適合されており、前記予め定められた帯域幅の範囲の上方境界は、電力スペクトル密度の分散の第１の極小点に対応する周波数値よりも低く、
前記演算モジュールは、前記予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号に対する前記演算により、前記電力の演算された値を取得するように適合されている請求項８記載の分散を検出するデバイス。
【請求項１０】
前記光電フィルタ演算ユニットは、光電変換モジュールと、フィルタと、演算モジュールとを備えており、
前記光電変換モジュールは、前記フィルタから出力された前記光信号を前記電気信号に変換するように適合されており、
前記フィルタは、予め定められた帯域幅の範囲内の光信号をフィルタアウトするように適合されており、前記予め定められた帯域幅の範囲の上方境界は、電力スペクトル密度の分散の第１の極小点に対応する周波数値よりも低く、
前記演算モジュールは、前記予め定められた帯域幅の範囲内の信号に対する前記演算により、前記電力の演算された値を取得するように適合されている請求項８記載の分散を検出するデバイス。
【請求項１１】
前記演算モジュールは、積分器であり、前記処理ユニットは、総電力ルックアップモジュールである請求項９または１０記載の分散を検出するデバイス。
【請求項１２】
前記演算モジュールは、平均電力計算モジュールであり、前記処理ユニットは、平均電力ルックアップモジュールである請求項９または１０記載の分散を検出するデバイス。
【請求項１３】
前記演算モジュールは、電力比計算モジュールであり、前記処理ユニットは、電力比ルックアップモジュールである請求項９または１０記載の分散を検出するデバイス。
【請求項１４】
アナログ信号をデジタル信号に変換するように適合されているＡ／Ｄコンバータをさらに具備し、前記Ａ／Ｄコンバータの入力は、前記光電フィルタ演算ユニットの出力に接続され、前記Ａ／Ｄコンバータの出力は、前記処理モジュールの入力に接続されている請求項１３記載の分散を検出するデバイス。
【請求項１５】
光ファイバパスにおいて直列に接続されている、調整可能な分散補償モジュールおよび光分割モジュールと、前記光分割モジュールから検出光を取得し、システムの分散量を検出するように適合されている分散検出モジュールと、前記調整可能な分散補償モジュールと前記分散検出モジュールとの間に直列に接続されている制御モジュールとを具備し、
前記分散検出モジュールは、光電フィルタ演算ユニットと処理ユニットとを含み、
前記光電フィルタ演算ユニットは、受信された光信号から、予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号を取得し、前記予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号に対する演算により、電力の演算された値を取得するように適合されており、
前記処理ユニットは、前記電力の演算された値と、前記システムの分散量との間の対応関係にしたがって、前記システムの分散量を取得するように適合されている光信号伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【優先権の主張】
【０００１】
本出願は、２００６年５月１３日に中国特許庁に出願された、“分散検出のための方法およびデバイス”と題する、中国特許出願第２００６１００８００３０．３号の利益を主張し、その内容は、全体として、参照によりここに組み込まれている。
【発明の分野】
【０００２】
本発明は、光伝送の分野に関し、特に、適応分散補償システムにおいて分散を検出するための方法およびデバイスに関する。
【発明の背景】
【０００３】
光ファイバ中で伝送される信号の、さまざまな周波数成分またはさまざまなモード成分は、異なる伝送速度を有し、結果として、信号の波形歪みを生じる。このような現象は、分散と呼ばれている。分散が光伝送に与える影響により、データパルス間でシンボル間干渉が生じる。それゆえに、システムの伝送性能を保証するためには、分散補償が必要である。約４０Ｇｂ／ｓの速度の高速光伝送システムまたはダイナミックに構成されることが望まれる光伝送ネットワークに対して、適応的に調整可能な分散補償の解法が必要である。適応分散補償システムを実現するためには、分散検出およびフィードバック制御の、メカニズムが必要である。
【０００４】
現在、主として、調整可能な分散補償の３つの解法がある。すなわち、調整可能なチャープ光ファイバブラッググレーティングに基づく分散補償と、伝送側における、歪み前に基づく分散補償と、受信側における平衡に基づく分散補償である。
【０００５】
上記の分散補償システムにおける分散検出の３つの解法は、主として次のように説明される。
【０００６】
解法１において、分散量は、クロック信号間の位相差の比較により決定される。
【０００７】
図１を参照すると、光波技術ジャーナル（ＪＴＬ）、第２０巻、第１２号の、“側波帯光フィルタリングとクロック位相シフト検出とを使用する色分散監視技術”と題する文書において開示された分散検出方法が示されている。この方法において、受信側における光電変換の前に、信号スペクトル上の、残留側波帯上方（ＶＳＢ−Ｕ）信号または残留側波帯下方（ＶＳＢ−Ｌ）信号は、光フィルタ１０１によりフィルタアウトされ、次に、光電コンバータ１０２により、光電変換が、ＶＳＢ−Ｕ信号またはＶＳＢ−Ｌ信号に対して実行される。クロック信号が、クロック回復ユニット１０３により抽出され、側波帯信号の位相情報が明らかにされる。続いて、それぞれ側波帯信号とベースバンド信号とに対応する２つのクロック信号間の位相差の比較により、分散量が決定される。
【０００８】
この解法は、高速光電変換および処理構成の２つのセットを必要とし、構成において複雑である。さらに、周期的な繰り返しが、クロック位相差に対して起こり、それゆえに、１つのクロックサイクルの範囲までに対応する分散量だけしか測定できず、測定可能な分散量の範囲は制限される。
【０００９】
解法２において、伝送信号に、高調波検出信号が加えられ、高調波検出信号は、受信側において光電変換後に抽出され、受信側における高調波検出信号の強度により、システムの分散量が決定される。
【００１０】
図２を参照すると、ＷＨ４、ＯＦＣ２００１において開示された、単一の帯域内副搬送波トーンを使用する、分散の監視および補償の解法が示されている。この解法において、伝送ラインに伝送される信号に対して、変調器により高調波検出信号が加えられ、受信側における、光信号の光電変換後に、高調波検出信号のスペクトル電力が電気フィルタにより分離され、電力量の減少にしたがって、システムの分散量が決定される。
【００１１】
この方法においては、伝送側に追加の同調デバイスを加えることが必要であり、これにより、システムの複雑性が増大する。
【００１２】
解法３において、光信号は、電気信号に変換され、電力スペクトルにおける分散の第１の極小点の変化を検出することにより、システムの分散量が決定される。
【００１３】
分散検出の解法は、米国特許番号ＵＳ６４８７３５２中に開示されている。図３中で示したように、この検出の解法の構成は、次の通りである。光信号の光電変換後に、信号は、いくつかのＲＦ狭帯域フィルタによりフィルタリングされ、いくつかの狭帯域スペクトル成分の解析により、システムの分散量の値が決定される。この解法において、２乗受信機の電力スペクトルの、コサイン展開の次数と、信号の分散量との間の対応関係が利用される。ここで、図３中の参照番号は、それぞれ次の通りである。３００は入力光信号を表し、３０１は光電コンバータを表し、３０２は調整可能な増幅器を表し、３０３はバンドパスフィルタを表し、３０４は調整可能な増幅器を表し、３０５はバンドパスフィルタを表し、３０６は２乗検出器を表し、３０７はローパスフィルタを表し、３０８はＡ／Ｄコンバータを表し、３０９はデジタル信号プロセッサを表し、３１０は分散制御信号を表す。
【００１４】
上記の特許において、電力スペクトルに対する高密度サンプリングにより、電力スペクトルの、波の谷の位置がサーチされ、波の谷の位置の、オフセット方向とオフセット量とにより、信号の分散量が決定される。波の谷の位置を正確に位置付けるためには、高密度のサンプリングが必要であり、それにより、検出システムの構成が複雑になり、検出システムのコストを増加させる。さらに、高速システムにおいては、信号の分散量からの小さな変化でさえも、検出および補償することを必要とする。しかしながら、波の谷の位置の変化は、分散量における小さな変化に対して敏感ではなく、それにより、高速システムにおけるこの解法の適用が制限される。さらに、この解法では、各フィルタの出力における電力を増幅させることが必要であり、それにより、システムの電力消費が増加する。
【発明の概要】
【００１５】
本発明の目的は、先行技術における、複雑であり、小さな分散に対して敏感でない、分散を検出する方法およびデバイスの短所を克服することである。本発明は、検出方法およびデバイスを提供し、検出方法およびデバイスは、簡単な構成を有する適応分散補償システムと、光信号伝送システムとに対して使用される。
【００１６】
本発明において提供される、分散を検出する方法は、次のステップを含む。
【００１７】
受信された光信号から、予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号を取得すること。
【００１８】
予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号に対する演算により、電力の演算された値を取得すること。
【００１９】
電力の演算された値と、システムの分散量との間の対応関係から、システムの分散量を取得すること。
【００２０】
本発明において提供される、分散を検出するデバイスは、光電フィルタ演算ユニットと、処理ユニットとを含む。
【００２１】
光電フィルタ演算ユニットは、受信された光信号に基づいて、予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号を取得し、予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号に対する演算により、電力の演算された値を取得するように適合されている。
【００２２】
処理ユニットは、電力の演算された値と、システムの分散量との間の対応関係により、システムの分散量を取得するように適合されている。
【００２３】
本発明において提供される光信号伝送システムは、光ファイバパスにおいて直列に接続されている、調整可能な分散補償モジュールおよび光分割モジュールと、光分割モジュールから検出光を取得し、システムの分散量を検出するように適合されている分散検出モジュールと、調整可能な分散補償モジュールと分散検出モジュールとの間に直列に接続されている制御モジュールとを含んでいる。分散検出モジュールは、光電フィルタ演算ユニットと処理ユニットとを含んでいる。
【００２４】
光電フィルタ演算ユニットは、受信された光信号に基づいて、予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号を取得し、予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号に対する演算により、電力の演算された値を取得するように適合されている。
【００２５】
処理ユニットは、電力の演算された値と、システムの分散量との間の対応関係により、システムの分散量を取得するように適合されている。
【００２６】
本発明は次のような利点を有する。
【００２７】
１．先行技術における解法１と比較して、本発明における分散検出および補償のシステムは、複雑で高価なクロック回復ユニットがない。
【００２８】
２．先行技術における解法２と比較して、本発明においては、追加の検出光を伝送側において追加する必要がなく、それにより、帯域幅リソースが節約され、検出光の、信号光に与える影響が回避される。
【００２９】
３．先行技術における解法３と比較して、本発明においては、総電力または平均電力を監視することが望まれる。それらを取得する方法は、簡単で、ユニークであり、実際的なシステムアプリケーションにおいて、より実行可能である。
【００３０】
４．本発明は、不変のリンクを有するシナリオに対してだけでなく、可変のリンクを有するシナリオに対しても適用可能である。
【００３１】
５．本発明において、平均電力または総電力は、ある帯域幅の範囲内で計算され、それゆえに、小さな分散に対して比較的敏感である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、先行技術における、クロック信号間の位相差の比較により、分散を検出するデバイスの概略構造図である。
【図２】図２は、先行技術における、高調波検出信号により分散を検出するデバイスの概略構造図である。
【図３】図３は、先行技術における、電力スペクトル中の分散の第１の極小点の変化を検出することにより、分散を検出するデバイスの概略構造図である。
【図４】図４は、スペクトル強度が正規化されている、電気信号の振幅−周波数特性曲線を図示する概略図であり、電気信号は、光ファイバ上で伝送された光信号パルスの２乗検出から取得される。
【図５】図５は、本発明の実施形態にしたがった、分散を検出する方法のフローチャートである。
【図６】図６は、本発明の実施形態にしたがった、分散を検出するデバイスの構造図である。
【図７ａ】図７ａは、本発明にしたがった、積分器が演算モジュール中で用いられている、分散を検出するデバイスの構造図である。
【図７ｂ】図７ｂは、本発明にしたがった、平均電力計算モジュールが演算モジュール中で用いられている、分散を検出するデバイスの構造図である。
【図７ｃ】図７ｃは、本発明にしたがった、電力比計算モジュールが演算モジュール中で用いられている、分散を検出するデバイスの構造図である。
【図８】図８は、本発明の別の実施形態にしたがった、分散を検出するデバイスの構造図である。
【図９】図９は、本発明において提供される光電フィルタ演算ユニットの構造を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施形態にしたがって、伝送側およびラインに適用可能な、分散を検出するデバイスを用いる、適応補償システムの構造図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施形態にしたがった、受信側に適用可能な、分散を検出するデバイスを用いる、適応補償システムの構造図である。
【図１２】図１２は、電力スペクトル密度のシミュレーション結果を示す図である。
【実施形態の詳細な説明】
【００３３】
添付図面に関連して本発明の好ましい実施形態を以下で記述する。
【００３４】
単一周波数のレイズドコサイン信号を例にとることにより、本発明の原理を最初に説明する。
【００３５】
信号Ｉ＝Ｉ0（１＋ｍｃｏｓ（２πｆｔ））、ｍ＜＜１を仮定する。ここで、Ｉ0は、信号の平均電力を表し、ｍは、変調度を表す。２乗検出後に出力される電力スペクトル密度は、Ｉf＝Ｉ0ｍ｜ｃｏｓ（πλ2Ｄrｆ2／ｃ）｜であり、ここでλは、搬送波の波長を表し、Ｄrは、伝送システムの分散を表し、ｃは、真空における光の速度を表す。
【００３６】
分散の第１の極値点は、分散のシステムインパルス応答スペクトルにおける第１の零点を示し、分散の第２の極値点は、分散のシステムインパルス応答スペクトルにおける第２の零点を示す、等々である。分散の第１の極値点に対応する周波数点Ｆは、計算することにより取得され、ここでＦ＝（ｃ／２Ｄrλ2）1/2である。システムの分散Ｄrが増加するとき、分散の第１の極小点Ｆに対応する周波数の値は減少し、システムの分散Ｄrが減少するとき、分散の第１の極小点Ｆに対応する周波数の値は増加することが、分散の第１の極値点Ｆと、システムの分散Ｄrとの間の対応関係から理解できる。
【００３７】
スペクトル強度Ｉf＝Ｉ0ｍ｜ｃｏｓ（πλ2Ｄrｆ2／ｃ）｜に関して、選択された帯域幅の範囲において合計を計算してもよく、選択された帯域幅の範囲における、総電力とシステムの分散Ｄrとの間の関係を、上のスペクトル強度の式から取得してもよい。総電力と、システムの分散Ｄrとの間には、１対１の対応関係が存在する。システムの分散Ｄrが増加するとき、総電力は減少し、Ｄrが減少するとき、総電力は増加する。
【００３８】
図４を参照すると、図４は、スペクトル強度が正規化されている、電気信号の振幅−周波数特性曲線を図示する概略図である。図４において、電気信号は、光ファイバ上で伝送された光信号パルスの２乗検出から取得される。スペクトル強度の分散の第１の極小点は、Ｆに位置している（分散の第２の極小点と他の極小点は、示していない）。分散の影響のために、この振幅−周波数特性は、分散のない理想的な振幅−周波数特性と異なる。システムの分散が一定である場合、Ｆの位置は固定される。さもなければ、Ｆの位置は、システムの分散とともに変化する。信号の分散が増加するとき、分散の第１の極小点は、周波数点Ｆから、図４中の周波数点Ｆ’により示されるような、より低い周波数の方にシフトする。信号の分散が減少するとき、分散の第１の極小点Ｆは、図４中の周波数点Ｆ”により示されるような、より高い周波数の方にシフトする。スペクトル密度における変化により、アークＭＮは、Ｍ’Ｎ’またはＭ”Ｎ”の方に移動し、したがって、文字Ｍ、Ｎ、ＰおよびＱにより囲まれるエリアにおける総電力が変化する。すなわち、システムの分散Ｄrが増加するとき、文字Ｍ、Ｎ、ＰおよびＱにより囲まれるエリアにおける総電力は減少し、システムの分散Ｄrが減少するとき、文字Ｍ、Ｎ、ＰおよびＱにより囲まれるエリアにおける総電力は増加する。
【００３９】
スペクトル強度Ｉf＝Ｉ0ｍ｜ｃｏｓ（πλ2Ｄrｆ2／ｃ）｜に関して、選択された帯域幅の範囲において平均値が計算される場合、選択された帯域幅の範囲における平均電力とシステムの分散Ｄrとの間の関係を、上のスペクトル強度の式から取得してもよい。平均電力とシステムの分散Ｄrとの間には、１対１の対応関係が存在する。システムの分散Ｄrが増加するとき、平均電力は減少し、Ｄrが減少するとき、平均電力は増加する。
【００４０】
非線形性を防ぐために、ローカル分散と、システムの分散との両方が、ゼロでなくてもよい。さもなければ、分散の第１の極小点は存在しないか、または分散の第１の極小点は、無限の距離にある。標準の、システムの分散がＤrs≠０である場合、分散の標準の第１の極小点は、実システムにおいて存在することが保証され、分散の実の第１の極小点は、分散の標準の第１の極小点あたりで、システムの分散により変化する。
【００４１】
標準分散がＤrsである場合、対応する正規化された強度曲線は、図４中の一点鎖線として示される。システムの実の分散がＤrであると仮定すると、ＤrはＤrl≦Ｄr≦Ｄrhを満たす。分散がＤrlである場合、対応する正規化された強度曲線は、図４中の点線として示される。分散がＤrhである場合、対応する正規化された強度曲線は、図４中の実線示される。
【００４２】
本発明において、周波数点ＰおよびＱに対応する上方および下方の境界を有する、帯域幅の範囲Δｆ１内の信号の電力を測定することにより、システムの分散量が決定される。帯域幅の範囲Δｆ１内の、総電力または平均電力と、システムの分散量との間の対応関係により、システムの分散量が取得され、システムの分散補償量が、システムの分散量と、標準分散量との間の差の計算から取得され、次に、システムにおける分散補償に対する制御量が、システムの特定の分散補償解法にしたがって取得され、その結果、分散補償がシステムに対して実行される。
【００４３】
図５を参照すると、本発明の実施形態にしたがった、分散を検出する方法は、次のステップを含む。
【００４４】
ステップ２０１において、電気信号が、光信号の光電変換により取得される。実施形態において、強度の変調されたレイズドコサインパルスを例にとり、光パルスの強度がＩ＝Ｉ0（１＋ｍｃｏｓ（２πｆｔ））、ｍ＜＜１であると仮定する。ここで、Ｉ0は、パルスの平均電力を表し、ｍは、変調度を表す。光電変換における２乗検出後に出力される電力スペクトルは、Ｉf＝Ｉ0ｍ｜ｃｏｓ（πλ2Ｄrｆ2／ｃ）｜として表され、ここでλは、搬送波の波長を表し、Ｄrは、伝送システムの分散を表し、ｃは、真空における光の速度を表す。
【００４５】
実施形態において、強度変調が、光変調のアプローチとして使用される。位相変調や、周波数変調や、分極変調のような、他の変調アプローチを使用してもよい。
【００４６】
ステップ２０２において、帯域幅の範囲であるΔｆ１が選択され、上方の周波数値Ｐが電気信号の電力スペクトル密度の分散の第１の極小点に対応する周波数値よりも低く、分散の変化に対して電力が最も敏感になるような周波数値に、下方の周波数値Ｑが選択されるという原理の下で、帯域幅の範囲の、上方および下方の周波数の境界が選択され、最適点における周波数値は０である。
【００４７】
実際には、点Ｐと点Ｆとの間の周波数差よりも小さいガードバンドΔｆ２が設定されてもよい。Ｐの周波数点は、より高い周波数を有するＦの側に移ることなく、できるだけ小さいという原理の下で、Δｆ２が選択される。
【００４８】
ステップ２０３において、取得された電力信号をフィルタリングすることにより、帯域幅の範囲であるΔｆ１内にあり、ＱおよびＰの、上方および下方の周波数の境界を有する電力スペクトルが分離され、その結果、バンドパスまたはローパス信号が取得される。
【００４９】
上のステップ２０１は、ステップ２０３後に実行されてもよく、言い換えれば、最初に、光バンドパスフィルタにより光信号をフィルタリングすることにより、帯域幅の範囲であるΔｆ１を有する光信号が取得され、次に、フィルタリングされた光信号に対する光電変換により、電気信号が取得される。実施形態において、電気信号は、電力信号である。
【００５０】
ステップ２０４において、フィルタによる分離を通して取得された、バンドパスまたはローパスフィルタ信号が合計され、それにより、ＱおよびＰの、上方および下方の周波数の境界と、Δｆ１の帯域幅の範囲とを有する、信号の総電力が取得される。
【００５１】
ステップ２０５において、システムの分散量が、総電力とシステムの分散量との間の対応関係に基づいて取得される。
【００５２】
取得された総電力と、システムの分散量との間には、固定の対応関係があり、Ｉf＝Ｉ0ｍ｜ｃｏｓ（πλ2Ｄrｆ2／ｃ）｜から、固定の対応関係を導き出してもよい。それゆえに、総電力の検出により、システムの分散量を取得してもよい。さらに、取得された総電力を、分散補償量および制御の量に変換してもよく、分散補償量および制御の量は、分散を補償するために、分散補償システムの制御の量として使用される。
【００５３】
構成において、総電力と、分散量と、分散補償量と、分散補償の制御量との間の関係を、ＲＡＭのような記憶デバイス中に記憶されるルックアップテーブルに組み込んでもよい。実際には、分散補償の制御量を取得するために、このルックアップテーブルをリアルタイムで呼び出し、そして、この分散補償の制御量を制御モジュールに対して入力し、分散補償モジュールを制御して、対応する分散補償量を発生させてもよい。
【００５４】
ルックアップテーブルを呼び出す前に、総電力のアナログ信号をデジタル信号に変換してもよく、デジタル信号は、ルックアップテーブル中の対応する分散補償の制御量をサーチするためのインデックスとして使用される。表１を参照すると、表１は、ルックアップテーブルの例を示す。
【表１】
2009537100.tif 000003
【００５５】
上の表におけるデータを取得するために、次の実験条件が含まれている。
【００５６】
４０Ｇｂｉｔ／ｓのガウスパルスシーケンスが使用され、パルスの半波高全幅値（ＦＷＨＭ）は、６．２５ｐｓであり、入力信号のピーク電力は、１０ｄＢｍであり、システムの標準分散は、４２ｐｓ／ｎｍであり、分散の第１の極小点は、３６．８ＧＨｚにおけるものであり、Ｐ＝３６ＧＨｚ、Ｑ＝０ＧＨｚである。Ａ／Ｄコンバータの出力電力は、帯域幅内の総電力である。
【００５７】
図１２を参照すると、図１２は、実験条件として使用される上のデータを有する、電力スペクトル密度のシミュレーション結果を図示する図を示す。ここで曲線１は、源信号の電力スペクトル密度を表し、一方、曲線２は、分散が５５ｐｓ／ｎｍであるというケースにおける、信号の電力スペクトル密度を表し、曲線３は、分散が４１．６ｐｓ／ｎｍであるというケースにおける、信号の電力スペクトル密度を表す。
【００５８】
分散補償の制御量は、特定の分散補償技術に左右される。上のデータは、分散補償ファイバ（ＤＣＦ）により発生される。
【００５９】
リンクが不変であるケースにおいて、固有の標準分散がある。ステップ２０５において、ルックアップテーブルを呼び出す前に、電力のアナログ信号をデジタル信号に変換しなくてもよく、代わりに、ルックアップテーブルを直接サーチしてもよい。表２を参照すると、ルックアップテーブルは、表１をサーチする１対１のアプローチの代わりに、複数対１のアプローチにおいてサーチされる。
【表２】
2009537100.tif 000004
【００６０】
上記の実施形態において、周波数点ＰおよびＱに対応する上方および下方の境界を有する帯域幅の範囲であるΔｆ１内の、信号の総電力における変化を測定することにより、システムの分散量が決定される。さらに、平均電力における変化を計算することにより、システムの分散量を決定してもよく、他のステップは、上記の実施形態におけるステップと実質的に同じであり、したがって、ここでは詳細に記述しない。
【００６１】
上記の実施形態は、システムにおける非線形性の影響を無視してもよいケースに適している。システムにおける非線形性の影響が比較的重大である場合、非線形性の影響の影響力を低減させるために、最初に、選択された帯域幅の範囲内の総電力（または平均電力）が、上記の実施形態にしたがって計算され、次に、非線形感度領域内の別の総電力（または平均電力）が計算される。ここで非線形感度領域の上方周波数境界は、非線形感度領域が属する、選択された帯域幅の範囲の下方周波数境界よりも小さい。非線形感度領域は、より低い周波数領域に位置していることから、下方の周波数点は、０におけるものである。２つの領域の、総電力または平均電力の比が取得される。比はまた、システムの分散量と１対１の対応関係を有しており、それゆえに、比により、システムの分散量を取得し、分散補償システムの制御量としてこのシステムの分散量を使用してもよい。後続のステップは、ステップ２０５と同じであり、したがって、ここでは詳細に記述しない。
【００６２】
本発明の方法の別の実施形態において、最初に、予め定められた帯域幅の範囲内で光信号を選択してもよい。予め定められた帯域幅の範囲の上方境界は、電力スペクトル密度の分散の第１の極小点に対応する周波数の値より小さく、予め定められた帯域幅の範囲における光信号の光電変換により、電気信号が取得される。電気信号に対するさらなる処理を、図５中で示した実施形態に関連して実行してもよい。さらに、本発明において提供される、分散を検出するデバイスの実施形態を図６中で示す。分散を検出するデバイスは、光電フィルタ演算ユニット６１と、Ａ／Ｄコンバータ６２と、処理ユニット６３とを含んでいる。
【００６３】
光電フィルタ演算ユニット６１は、選択された帯域幅の範囲中の電気信号を分離し、予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号に対する演算により、電力の演算された値を取得し、光信号を電気信号に変換するように適合されている。
【００６４】
Ａ／Ｄコンバータ６２は、アナログ信号をデジタル信号に変換するように適合されている。
【００６５】
処理ユニット６３は、電力の演算された値と、システムの分散量との間の対応関係により、システムの分散量を取得し、システムの分散補償量と、システムの分散補償の制御量とをさらに取得するように適合されている。
【００６６】
光電フィルタ演算ユニット６１の出力から出力された電気信号６４は、Ａ／Ｄコンバータ６２の入力に入力され、Ａ／Ｄコンバータ６２の出力から出力されたデジタル信号６５は、処理ユニット６３の入力に入力される。
【００６７】
図７ａを参照すると、光電フィルタ演算ユニットは、光電変換モジュール７１と、フィルタ７２と、演算モジュールとを含んでいる。実施形態において、演算モジュールは、周波数積分器７３であり、処理ユニットは、総電力ルックアップモジュール７４である。
【００６８】
ｆcの光搬送波を有する光信号が光電変換モジュール７１に入力されて、電気信号８１が取得される。次に、帯域幅の範囲であるΔｆ１内にあり、ＱおよびＰの、上方および下方の周波数の境界を有する電力スペクトルが、フィルタ７２により分離されて、バンドパスまたはローパス信号８２が取得される。バンドパスまたはローパス信号８２は、次に、周波数積分器７３に入力される。ＱおよびＰの、上方および下方の周波数の境界を有し、Δｆ１の帯域幅の範囲を有する信号の総電力を示す、総電力のアナログ信号８３が、周波数積分器７３から出力される。Ａ／Ｄコンバータ６２により、総電力のアナログ信号８３は、総電力のデジタル信号８４に変換され、総電力のデジタル信号８４は、総電力ルックアップモジュール７４中の対応するシステムの分散量をサーチするためのインデックスとして使用され、その結果、システムの分散補償量およびシステムの分散補償の制御量６６が取得される。ルックアップテーブルの例を表１中で示す。光電変換モジュール７１は、ＰＩＮトランジスタまたは他の光電検出デバイスにより実現してもよい。検出されたエネルギーと、信号の分散量との間には、固定の対応関係があることから、総電力ルックアップモジュールは、検出された電力と、システムの分散量との間の関係が記憶されるＲＡＭのような記憶デバイスである。実際には、総電力ルックアップモジュール中のルックアップテーブルが、リアルタイムで呼び出される。加えて、電力と、分散量と、分散補償量と、分散補償の制御量との間の対応関係が、総電力ルックアップモジュール中に記憶されてもよい。この方法で、システムの分散補償量およびシステムの分散補償の制御量６６を、総電力ルックアップモジュール７４から直接取得してもよい。
【００６９】
図７ｂを参照すると、演算モジュール中の周波数積分器７３を、平均電力計算モジュール７５に交換してもよく、処理ユニット中の総電力ルックアップモジュール７４を、平均電力ルックアップモジュール７６に交換してもよい。
【００７０】
フィルタ７２から出力されたバンドパスまたはローパス信号８２は、平均電力計算モジュール７５に入力されて、選択された帯域幅の範囲中の電気信号の、平均電力のアナログ信号８５が取得される。Ａ／Ｄコンバータ６２により、平均電力のアナログ信号８５は、平均電力のデジタル信号８６に変換され、平均電力のデジタル信号８６は、平均電力ルックアップモジュール７６中の対応するシステムの分散量をサーチするためのインデックスとして使用され、その結果、システムの分散補償量およびシステムの分散補償の制御量６６が取得される。信号間の他の関係は、上記の実施形態における信号間の関係と同じであり、したがって、ここでは詳細に記述しない。
【００７１】
図７ｃを参照すると、処理ユニット中の周波数積分器７３を、電力比計算モジュール７７に交換してもよく、処理ユニット中の総電力ルックアップモジュール７４を、電力比ルックアップモジュール７８に交換してもよい。
【００７２】
フィルタ７２から出力されたバンドパスまたはローパス信号８２は、電力比計算モジュール７７に入力されて、選択された帯域幅の範囲中の電気信号の、平均電力または総電力と、非線形感度領域中の電気信号の、平均電力または総電力と、の間の比８７が取得される。Ａ／Ｄコンバータ６２により、電力比のアナログ信号８７は、電力比のデジタル信号８８に変換され、電力比のデジタル信号８８は、電力比ルックアップモジュール７８中の対応するシステムの分散量をサーチするためのインデックスとして使用され、その結果、システムの分散補償量およびシステムの分散補償の制御量６６が取得される。信号間の他の関係は、上記の実施形態における信号間の関係と同じであり、したがって、ここでは詳細に記述しない。
【００７３】
リンクが不変であるケースに対して、デバイスには、Ａ／Ｄコンバータ６２を含める必要がない。図８中で示したように、デバイスは、光電フィルタ演算ユニット６１と、処理ユニット６３とを含む。光電フィルタ演算ユニット６１の出力は、処理ユニット６３の入力に接続されている。光電フィルタ演算ユニット６１から出力されたアナログ信号６４は、サーチを実行するために、処理ユニットのルックアップモジュールに直接入力される。したがって、ルックアップモジュール中のルックアップテーブルは、複数対１のアプローチでサーチされる。積分器、平均電力計算モジュール、または電力比計算モジュールが演算モジュールにおいて用いられ、Ａ／Ｄコンバータが含まれていなくてもよい構造に、このケースは適している。これは、上記の実施形態における構造と類似の構造を有し、ここでは詳細に記述しない。
【００７４】
上記の実施形態において、光電変換モジュール７１は、光電フィルタ演算ユニットにおいて、フィルタ７２の前に位置している。実際には、図９中で示したように、フィルタ７２が、光電変換モジュール７１の前に位置し、フィルタ７２の出力が光電変換モジュール７１の入力に接続されていてもよい。そして、フィルタは、光バンドパスフィルタである。
【００７５】
本発明において提供される、分散を検出するデバイスを使用して、調整可能な分散補償システムを構築してもよい。
【００７６】
図１０を参照すると、図１０は、調整可能な分散補償モジュールが伝送側に適用可能であるシステムの実施形態を示す。図１１において、調整可能な分散補償モジュールが受信側に適用可能であるシステムの実施形態を示す。図１０または図１１中で示したシステムは、光ファイバパスにおいて直列に接続されている、調整可能な分散補償モジュールおよび光分割モジュール（すなわち、光分波器）と、光分割モジュールから検出光を取得し、システムの分散量を検出するように適合されている分散検出モジュールと、調整可能な分散補償モジュールと分散検出モジュールとの間に直列に接続されている制御モジュールとを含んでいる。分散検出モジュールは、光電フィルタ演算ユニットと、処理ユニットとを含んでいる。光電フィルタ演算ユニットは、受信された光信号から、予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号を取得し、予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号に対する演算から、電力の演算された値を取得するように適合されている。処理ユニットは、電力の演算された値と、システムの分散量との間の対応関係を使用することにより、システムの分散量を取得するように適合されている。
【００７７】
図１０中で示したシステムにおいて、光信号は、ライン上への伝送後に調整可能な分散補償モジュール４ａ１に入力される。分散補償が実行されている出力光の一部は、光分波器４ａ２により分割されて、分散検出モジュール４ａ３に入力される検出光として使用される。制御モジュール４ａ４は、分散検出モジュールにより検出された分散量の結果にしたがって、調整可能な分散補償モジュールに対して制御信号をフィードバックし、それにより、分散補償量を調整して、システムの最適性能を達成する。調整可能な分散補償モジュール４ａ１と光分波器４ａ２との間に、伝送セグメントを設けてもよく、または設けなくてもよい。
【００７８】
図１１中で示したシステムにおいて、ライン上へ伝送された後に、光信号の一部は、光分波器４ａ２により最初に分割されて、分散検出モジュール４ａ３に入力される検出光として使用される。制御モジュール４ａ４は、分散検出モジュールにより検出された分散量の結果にしたがって、調整可能な分散補償モジュール４ａ１に対して制御信号をフィードバックし、それにより、分散補償量を調整して、システムの最適性能を達成する。
【００７９】
先の記述により、本発明の好ましい実施形態を説明した。本発明の範囲から逸脱することなく、本発明に対して修正および代替を実施でき、すべての修正および代替は、本発明の範囲内にあるように向けられていることが当業者に明らかになるだろう。
【図１】
2009537100.tif 000005
【図２】
2009537100.tif 000006
【図３】
2009537100.tif 000007
【図４】
2009537100.tif 000008
【図５】
2009537100.tif 000009
【図６】
2009537100.tif 000010
【図７ａ】
2009537100.tif 000011
【図７ｂ】
2009537100.tif 000012
【図７ｃ】
2009537100.tif 000013
【図８】
2009537100.tif 000014
【図９】
2009537100.tif 000015
【図１０】
2009537100.tif 000016
【図１１】
2009537100.tif 000017
【図１２】
2009537100.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成21年3月3日(2009.3.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分散を検出する方法において、
受信された光信号から、予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号を取得することと、
前記予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号に対する演算により、電力の演算された値を取得することと、
前記電力の演算された値と、システムの分散量との間の対応関係にしたがって、前記システムの分散量を取得することとを含む方法。
【請求項２】
前記予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号は、
前記受信された光信号に対する光電変換を通して前記電気信号を取得することと、
電力スペクトル密度の分散の第１の極小点に対応する周波数値よりも低い上方境界を有する、前記予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号を選択することとにより取得される請求項１記載の分散を検出する方法。
【請求項３】
前記予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号は、
電力スペクトル密度の分散の第１の極小点に対応する周波数値よりも低い上方境界を有する、予め定められた帯域幅の範囲内の光信号を選択することと、
前記予め定められた帯域幅の範囲内の光信号に対する光電変換を通して前記電気信号を取得することとにより取得される請求項１記載の分散を検出する方法。
【請求項４】
前記予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号の総電力は、前記予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号に対する合計演算により取得され、
前記システムの分散量は、前記総電力と前記システムの分散量との間の対応関係にしたがって取得される請求項２または３記載の分散を検出する方法。
【請求項５】
前記予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号の平均電力は、前記予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号に対する平均演算により取得され、
前記システムの分散量は、前記平均電力と前記システムの分散量との間の対応関係にしたがって取得される請求項２または３記載の分散を検出する方法。
【請求項６】
前記予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号に対する加算演算により、前記予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号の総電力を取得することと、
次に、前記予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号の前記総電力と、非線形感度領域内の電気信号の総電力とに対する除算演算により、前記予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号の前記総電力と、前記非線形感度領域内の電気信号の前記総電力との間の比を取得することと、
前記総電力の比と、前記システムの分散量との間の対応関係にしたがって、前記システムの分散量を取得することとをさらに含む請求項２または３記載の分散を検出する方法。
【請求項７】
前記予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号に対する平均演算により、前記予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号の平均電力を取得することと、
次に、前記予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号の前記平均電力と、非線形感度領域内の電気信号の平均電力とに対する除算演算により、前記予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号の前記平均電力と、前記非線形感度領域内の電気信号の前記平均電力との間の比を取得することと、
前記平均電力の比と、前記システムの分散量との間の対応関係にしたがって、前記システムの分散量を取得することとをさらに含む請求項２または３記載の分散を検出する方法。
【請求項８】
光電フィルタ演算ユニットと、処理ユニットとを具備する、分散を検出するデバイスにおいて、
前記光電フィルタ演算ユニットは、受信された光信号から、予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号を取得し、前記予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号に対する演算により、電力の演算された値を取得するように適合されており、
前記処理ユニットは、前記電力の演算された値と、システムの分散量との間の対応関係にしたがって、前記システムの分散量を取得するように適合されている、分散を検出するデバイス。
【請求項９】
前記光電フィルタ演算ユニットは、光電変換モジュールと、フィルタと、演算モジュールとを備えており、
前記光電変換モジュールは、前記光信号を前記電気信号に変換するように適合されており、
前記フィルタは、前記光電変換モジュールから出力された、前記予め定められた帯域幅の範囲内の前記電気信号をフィルタアウトするように適合されており、前記予め定められた帯域幅の範囲の上方境界は、電力スペクトル密度の分散の第１の極小点に対応する周波数値よりも低く、
前記演算モジュールは、前記予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号に対する前記演算により、前記電力の演算された値を取得するように適合されている請求項８記載の分散を検出するデバイス。
【請求項１０】
前記光電フィルタ演算ユニットは、光電変換モジュールと、フィルタと、演算モジュールとを備えており、
前記光電変換モジュールは、前記フィルタから出力された前記光信号を前記電気信号に変換するように適合されており、
前記フィルタは、予め定められた帯域幅の範囲内の光信号をフィルタアウトするように適合されており、前記予め定められた帯域幅の範囲の上方境界は、電力スペクトル密度の分散の第１の極小点に対応する周波数値よりも低く、
前記演算モジュールは、前記予め定められた帯域幅の範囲内の信号に対する前記演算により、前記電力の演算された値を取得するように適合されている請求項８記載の分散を検出するデバイス。
【請求項１１】
前記演算モジュールは、積分器であり、前記処理ユニットは、総電力ルックアップモジュールである請求項９または１０記載の分散を検出するデバイス。
【請求項１２】
前記演算モジュールは、平均電力計算モジュールであり、前記処理ユニットは、平均電力ルックアップモジュールである請求項９または１０記載の分散を検出するデバイス。
【請求項１３】
前記演算モジュールは、電力比計算モジュールであり、前記処理ユニットは、電力比ルックアップモジュールである請求項９または１０記載の分散を検出するデバイス。
【請求項１４】
アナログ信号をデジタル信号に変換するように適合されているＡ／Ｄコンバータをさらに具備し、前記Ａ／Ｄコンバータの入力は、前記光電フィルタ演算ユニットの出力に接続され、前記Ａ／Ｄコンバータの出力は、前記処理ユニットの入力に接続されている請求項１３記載の分散を検出するデバイス。
【請求項１５】
光ファイバパスにおいて直列に接続されている、調整可能な分散補償モジュールおよび光分割モジュールと、前記光分割モジュールから検出光を取得し、システムの分散量を検出するように適合されている分散検出モジュールと、前記調整可能な分散補償モジュールと前記分散検出モジュールとの間に直列に接続されている制御モジュールとを具備し、
前記分散検出モジュールは、光電フィルタ演算ユニットと処理ユニットとを含み、
前記光電フィルタ演算ユニットは、受信された光信号から、予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号を取得し、前記予め定められた帯域幅の範囲内の電気信号に対する演算により、電力の演算された値を取得するように適合されており、
前記処理ユニットは、前記電力の演算された値と、前記システムの分散量との間の対応関係にしたがって、前記システムの分散量を取得するように適合されている光信号伝送システム。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
図７ｃを参照すると、演算モジュール中の周波数積分器７３を、電力比計算モジュール７７に交換してもよく、処理ユニット中の総電力ルックアップモジュール７４を、電力比ルックアップモジュール７８に交換してもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2009537100.tif 000019
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１２】
2009537100.tif 000020
【国際調査報告】
2009537100.tif 000021
2009537100.tif 000022
2009537100.tif 000023
2009537100.tif 000024