(57)【要約】【課題】  分散補償装置で使用する分散補償手段の数を削減することにより、分散補償装置の小型化および低コスト化を図る。【解決手段】  分散補償手段の両端に各々方向性結合器を接続して、当該分散補償手段の入出力端子の一端に第一の波長の光信号を入力して他端から出力するとともに、当該他端に第二の波長の光信号を入力して前記一端から出力するよう構成することにより、異なる２波長の光信号の分散を、１つの分散補償手段で補償する。【選択図】    図１
2006287696.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光通信システムに用いられる、１または複数の分散補償手段を具備する分散補償器において、少なくとも１つの分散補償手段の入出力端子の一端に第一の波長の光信号を入力し他端から出力するとともに、該他端に第二の波長の光信号を入力し前記一端から出力するよう構成したことを特徴とする、分散補償器。
【請求項２】
前記分散補償手段の入出力両端に方向性結合器が接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の分散補償器。
【請求項３】
前記分散補償手段の入出力両端に光サーキュレータが接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の分散補償器。
【請求項４】
前記方向性結合器が光カプラと光アイソレータとからなることを特徴とする、請求項２に記載の分散補償器。
【請求項５】
波長多重光信号を分波する分波器と、該分波器の出力する光信号の分散を補償する分散補償装置と、該分散補償装置の出力する光信号を受信する光受信器とを含む光通信装置において、前記分散補償装置は、請求項１乃至４に記載の分散補償器を少なくとも１つ用いて構成したことを特徴とする、光通信装置。
【請求項６】
光源と、該光源の出力する光信号の分散を補償する分散補償装置と、該分散補償装置の出力する光信号を合波し伝送路に出力する合波器とを含む光通信装置において、前記分散補償装置は、請求項１乃至４に記載の分散補償器を少なくとも１つ用いて構成したことを特徴とする、光通信装置。
【請求項７】
波長多重光信号を分波する分波器と、該分波器の出力する光信号の分散を補償する分散補償装置と、該分散補償装置の出力する光信号を合波し伝送路に出力する合波器とを含む光通信装置において、前記分散補償装置は、請求項１乃至４に記載の分散補償器を少なくとも１つ用いて構成される光通信装置。
【請求項８】
前記分波器が、ＡＷＧ(Arrayed Waveguide Grating)とインターリーバからなる事を特徴とする、請求項５に記載の光通信装置。
【請求項９】
前記合波器が、ＡＷＧとインターリーバとからなる事を特徴とする、請求項６に記載の光通信装置。
【請求項１０】
前記合波器および前記分波器のうち少なくとも１つが、ＡＷＧとインターリーバからなる事を特徴とする、請求項７に記載の光通信装置。
【請求項１１】
請求項５乃至１０に記載の光通信装置のうち少なくとも１つを用いる事を特徴とする、波長多重光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高密度波長多重(DWDM:Dense Wavelength Division Multiplexing)光通信システムの光信号伝送路で発生する波長分散の補償に関するものであり、特に、従来より少ない分散補償手段で波長分散を補償可能な分散補償器およびそれを用いた光通信装置、光通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の情報通信産業の急成長に伴い、高速かつ大容量な光通信システムの需要が高まっている。たとえば、ここ数年で一般家庭向けに急速に普及の進んでいるＡＤＳＬ（Asymmetric Digital Subscriber Line）、ＦＴＴＨ（Fiber To The Home）、無線等のインターネット接続サービスの基幹通信系は光通信システムで構成されており、加入者、および伝送されるデータ量の増加に伴い、その通信トラフィック需要は急激に増大している。また、従来アナログ信号を用いていた固定電話なども、ＩＰ（Internet Protocol）化の進展により上記光通信システム（基幹通信系）に収容されつつある。このように、光通信システムへの高速かつ大容量化のニーズは一層高まっている。
【０００３】
そしてこの光通信の高速化、大容量化へのニーズに伴い、光信号の高ビットレート化、波長多重数の増加（以下、高多重化と称する）が急速に進んでいる。高ビットレート化では、一般的な光通信システムの伝送速度は、ここ数年で２．５Ｇｂｐｓから１０Ｇｂｐｓに増大し、現在は４０Ｇｂｐｓレベルの普及に向けた開発が進められている。また、高多重化では、一般的な光通信システムの多重数は、ここ数年で４波程度から１００波以上に増大しており、現在はさらなる高多重化に向けた開発が進められている。
【０００４】
ところで、上記基幹通信系のうち、主要大都市間などの長距離を伝送するシステムでは、光信号のビットレートを高くするにつれ、当該光信号の受信端で受信した各ビットの識別が困難となり、受信エラーを生じる。これは波長分散と呼ばれる現象によるもので、媒質中の光の伝搬速度が波長により異なるために、伝送距離に比例して信号波形が歪むことに起因する。歪みが大きくなると、光信号の受信端で受信したあるビットとその前後のビットとが識別できなくなる。
【０００５】
この問題の解決策として、分散補償器を用いて波長分散を補償する方法が知られている（例えば特許文献１参照）。分散補償器は、伝送路に用いる光ファイバ等とは分散特性の傾向が逆の分散補償ファイバ等を用い、伝送路で生じた波長分散を補償する。
【０００６】
ところが、高多重化により波長帯域が広くなると、ひとつの分散補償器では全波長帯域にわたって適切に分散を補償することが困難になる。これは、分散補償器の分散特性と、伝送路に用いる光ファイバ等の分散特性とを広帯域にわたって精密に逆転させることが困難なため、全域にわたって精密に波長分散を補償しきれないからである。広帯域にわたって精密に波長分散を補償するには、帯域を分け、複数の分散補償器を用いることが必要となる。具体的には、波長多重光信号を波長（チャネル）毎に分波し、それぞれ別個の分散補償器で分散を補償する技術が知られている(例えば特許文献２および特許文献３参照) 。特許文献２には、図１１に示すように、伝送路を伝搬してきた波長多重光信号を、分波器４でそれぞれの波長の光信号に分波し、波長ごとに分散補償器１を設けて分散を補償し、光受信機５で受信する構成が開示されている。また特許文献３には、図１２に示すように、まず全波長の分散を一括して補償した後、各波長に分波して、それぞれ別個の分散補償器で各波長の残りの分散を補償する構成が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開昭６２−６５５２９号公報
【特許文献２】特開平０９−１１６４９３号公報
【特許文献３】特開平１１−１０３２８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記従来例のようにチャネルごとに分散補償器を用いる方法では、当該分散補償器を収容する光通信装置が大型化し、高コスト化する問題があった。分散補償器は一般に、分散補償ファイバ(分散補償手段)をリールに巻き、ケースに収容して構成する。このリールは、１つの外径・幅が数十ｃｍに及ぶため、たとえば６４波多重で500kmを伝送する光通信システムを構成する場合、６４個の分散補償器は、奥行き30cm×幅60cm×高さ200cmの機器収容架２架分の大きさとなる。これは、全体で４架の端局装置の約半分である。
上記問題に鑑み、本発明では、分散補償器所要数を削減し、光通信装置を小型化、低コスト化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、２つの光信号の分散を１つの分散補償手段で補償するよう構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、光通信装置に収容すべき分散補償器の数を半減できるので、当該光通信装置の大幅な小型化および低コスト化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の分散補償器は、分散補償手段の入出力端子の一端に第一の波長の光信号を入力し他端から出力するとともに、該他端に第二の波長の光信号を入力し前記一端から出力するよう構成する。好ましくは、隣接チャネルの２信号を、１つの分散補償器でそれぞれ分散が略ゼロとなるよう補償する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明の第１の実施例を示したもので、２つの光信号の分散をひとつの分散補償手段で補償する分散補償器の構成図である。図中の１０は分散補償手段、２０および３０は方向性結合器である。方向性結合器は光の分岐結合デバイスであり、本実施例に用いた方向性結合器は、例えば同図のポート２１から入力した光信号をポート２２に出力し、同２２から入力した光信号を同２３に出力する。
【００１３】
ここで、波長λ1の光信号を入力１から、波長λ2の光信号を入力２からそれぞれ入力する場合の動作について説明する。まず波長λ1の光信号は、方向性結合器２０(ポート21に入力、ポート22から出力)を介して、分散補償手段１０に入力される。そして分散補償手段１０で分散補償され、方向性結合器３０(ポート31に入力、ポート32から出力)を介して、出力１から出力される。
【００１４】
一方、波長λ2の光信号は、方向性結合器３０(ポート33に入力、ポート31から出力)を介して、波長λ1とは逆方向に分散補償手段１０に入力される。そして分散補償手段１０で分散補償され、方向性結合器２０(ポート22に入力、ポート23から出力)を介して、出力２から出力される。
【００１５】
このようにして、波長の異なる２信号を１つの分散補償器で分散補償する。好ましくは、隣接チャネルの２信号を、１つの分散補償器でそれぞれ分散が略ゼロとなるよう補償する。当該２信号は波長が異なるため、それぞれの分散をともに最適に補償することはできないが、隣接チャネル間の分散量の差は少なく、システム設計上の誤差範囲内に収まるので、許容できる。こうして波長の異なる２つの信号の分散を１つの分散補償手段で補償する構成を採用したことにより、本発明では分散補償手段の数を半減できた。
【００１６】
本実施例では、分散補償手段の両端に方向性結合器を追加しているが、この方向性結合器は分散補償ファイバと比較して大幅に小型かつ安価なものである。従い、方向性結合器を２個追加して分散補償手段を１つ削減したことで、分散補償装置を大幅に小型化、低コスト化する、格別の効果を奏することができた。
【実施例２】
【００１７】
図２は本発明の第２の実施例であり、第１の実施例における方向性結合器２０および３０をそれぞれ、光サーキュレータ200と光サーキュレータ300に置き換えたものである。光サーキュレータの挿入損失は一般的に１dB程度であり、方向性結合器(一般的に挿入損失は３dB以上)を用いた第１の実施例に比べて挿入損失を低減できる特徴がある。
【００１８】
本実施例では、分散補償手段の両端に光サーキュレータを追加しているが、この光サーキュレータは分散補償ファイバと比較して大幅に小型かつ安価なものである。従い、光サーキュレータを２個追加して分散補償手段を１つ削減したことで、分散補償装置を大幅に小型化、低コスト化する、格別の効果を奏することができた。
【実施例３】
【００１９】
図３は本発明の第３の実施例であり、第１の実施例における方向性結合器２０および３０をそれぞれ、３ｄＢ光カプラ201(301)と光アイソレータ202(302)で構成したものである。３ｄＢ光カプラとは、入射してきた光を２ポートに等分(パワー等分)する光デバイスである。
【００２０】
ここで、波長λ1の光信号を入力１から入力する場合の動作について説明する。波長λ1の光信号は、方向性結合器２０のポート21から入力され、光アイソレータ202を通り光カプラ201に入力され、ポート22側と光カプラ開放端に等分配される。したがってポート22側から出力される波長λ1の光信号は、約３dBの損失を伴って、分散補償手段１０に入力される。分散補償手段１０で分散補償され、出力された波長λ1の光信号は、方向性結合器３０のポート31から入り、光カプラ301によりポート32側とポート33側に等分配される。ここでポート33側に分岐した波長λ1の光信号は光アイソレータ302により阻止されるため、ポート32からのみ出力される。従い、３dBの損失を伴ってポート32からのみ出力することになる。このように、本実施例では方向性結合器２０(３０)の挿入損失(３dB)が、光サーキュレータ200(300)(挿入損失１dB)に比べて大きくなるが、光カプラ及び光アイソレータという、サーキュレータよりも安価なデバイスを用いることに特徴がある。従い、実施例１や実施例２に開示したような、方向性結合器や光サーキュレータを用いて構成される分散補償装置に比べ、さらにコストが削減される。また、光アイソレータ及び光カプラは共に、分散補償ファイバと比較して大幅に小型であり、分散補償装置の大幅な小型化も可能となる。従い、本実施例に示す構成の方向性結合器を２個追加して分散補償手段を１つ削減したことで、分散補償装置を大幅に小型化、低コスト化する、格別の効果を奏することができた。
【実施例４】
【００２１】
図４は本発明の第４の実施例であり、本発明の分散補償器1-1〜1-32を用いた、６４波長多重光信号の受信側の光通信装置の構成図である。分波器４で波長多重光信号を波長λ１〜λ64に分波し、分波した各波長の光信号の内、隣接する２波長(たとえば図４のλ1とλ2)の光信号を、分散補償器1-1の各入力ポート(λ1→入力１、λ2→入力2)に入力する。そして当該分散補償器で分散補償された波長λ1とλ2の光信号は、分散補償器1-1の出力ポート(出力1→λ1、出力2→λ2)から出力する。これらの光信号は、光受信器5-1と光受信器5-2でそれぞれ電気信号に変換される。なお本図は、分波器４の前段に全波長一括補償用の分散補償器を配置する／しないに係らず、分波器４から後段の構成は同様になるため、一括補償用の分散補償器は図示していない。分波器４の前段に全波長一括補償用の分散補償器を配置する場合においても、本実施例を適用可能なことはいうまでもない。また多重する波長数が変わっても(例えば３２波、１２８波など)、２種類の光信号の分散を１つの分散補償手段で同時に補償できるようにする本実施例の構成に特段の変化は無い。
【００２２】
本実施例により、分散補償器の所要量が従来に比べて半減し、光通信装置を大幅に小型化、低コスト化する、格別の効果を奏することができた。
【実施例５】
【００２３】
図５は本発明の第５の実施例であり、本発明の分散補償器1-1〜1-32を用いた、６４波長多重光信号の送信側の光通信装置の構成である。前記実施例４では、光信号が伝送路を伝搬した後に、各波長の光信号の分散を補償するシステムを開示したが、本実施例は光信号が伝送路を伝搬する前に、当該伝送路を伝搬する事により発生する分散量相当分をあらかじめ補償しておく実施例である。光送信器8-1〜8-64から出力された、波長λ１〜λ64の光信号の内、隣接する２波長(たとえばλ1とλ2)の光信号を、分散補償器1-1の各入力ポート(λ1→入力１、λ2→入力2)に入力する。そして当該分散補償器で分散補償された波長λ1とλ2の光信号は、分散補償器11の出力ポート(出力1→λ1、出力2→λ2)から出力される。以下同様に、隣接する２波長の光信号をそれぞれ１つの分散補償器に通した後、それぞれの分散補償器から出力された波長λ１〜λ64の光信号を、合波器９に入力し、波長多重光信号にした後、伝送路に出力する。なお本図は、合波器９の後段に全波長一括補償用の分散補償器を配置する／しないに係らず、合波器９より前段の構成は同様になるため、一括補償用の分散補償器は図示していない。合波器９の後段に全波長一括補償用の分散補償器を配置する場合においても、本実施例を適用可能なことはいうまでもない。また多重する波長数が変わっても(例えば３２波、１２８波など)、２種類の光信号の分散を１つの分散補償手段で同時に補償できるようにする本実施例の構成に特段の変化は無い。
【００２４】
本実施例により、分散補償器の所要量が従来に比べて半減し、光通信装置を大幅に小型化、低コスト化する、格別の効果を奏することができた。
【実施例６】
【００２５】
図６は本発明の第６の実施例であり、本発明の分散補償器1-1〜1-32を用いた、６４波長多重光信号の光中継装置の構成例である。前記実施例４および５では、光信号の受信端局および送信端局における分散補償の例を開示したが、本実施例は、光中継装置内で光信号の分散を補償する例である。伝送路を伝搬してきた波長多重光信号を分波器４で波長λ１〜λ64に分波し、分波した各波長の光信号の内、隣接する２波長(たとえばλ1とλ2)の光信号を、分散補償器11の各入力ポート(λ1→入力１、λ2→入力2)に入力する。そして当該分散補償器で分散補償された波長λ1とλ2の光信号は、分散補償器11の出力ポート(出力1→λ1、出力2→λ2)から出力される。以下同様に、隣接する２波長の光信号をそれぞれ１つの分散補償器に通した後、それぞれの分散補償器から出力された波長λ１〜λ64の光信号を、合波器９に入力し、波長多重光信号にした後、伝送路に出力する。なお本図は、分波器４の前段や合波器９の後段に全波長一括補償用の分散補償器を配置する／しないに係らず、分波器４から合波器９までの構成は同様になるため、一括補償用の分散補償器は図示していない。分波器４の前段や合波器９の後段に全波長一括補償用の分散補償器を配置する場合においても、本実施例を適用可能なことはいうまでもない。また多重する波長数が変わっても(例えば３２波、１２８波など)、２種類の光信号の分散を１つの分散補償手段で同時に補償できるようにする本実施例の構成に特段の変化は無い。
【００２６】
本実施例により、分散補償器の所要量が従来に比べて半減し、光通信装置を大幅に小型化、低コスト化する、格別の効果を奏することができた。
【実施例７】
【００２７】
図７は本発明の第７の実施例であり、第４の実施例における分波器４が、インターリーバ６とＡＷＧ(Arrayed Waveguide Grating)７を用いて構成されている光通信装置である。インターリーバとは、波長多重光信号を、波長間隔が２倍の２組の信号系列に分波したり、逆に２組の波長多重光信号を波長間隔が半分の１つの信号系列に合波する機能を有するデバイスである。０．４nm間隔などの小さな間隔で波長を多重するDWDM光伝送システムにおいては、このように分波器をインターリーバ６および倍の波長間隔を有する分波器で構成することが多い。本実施例では、波長多重光信号を、分波器４中のインターリーバ６により奇数チャネル波長(λ1、λ3、・・・λ63)と偶数チャネル波長(λ2、λ4、・・・λ64)に分波し、その後それぞれをAWG７により各波長ごとに分波する。以下、前記の第４の実施例と同様に、波長の隣接した光信号を、１つの分散補償器で分散補償する。なお本図においても図４と同じく、分波器４の前段に全波長一括補償用の分散補償器を配置する／しないに係らず、分波器４から後段の構成は同様になるため、一括補償用の分散補償器は図示していない。分波器４の前段に全波長一括補償用の分散補償器を配置する場合においても、本実施例を適用可能なことはいうまでもない。また多重する波長数が変わっても(例えば３２波、１２８波など)、２種類の光信号の分散を１つの分散補償手段で同時に補償できるようにする本実施例の構成に特段の変化は無い。
【実施例８】
【００２８】
図８は本発明の第８の実施例であり、第５の実施例における合波器９が、インターリーバ６とAWG７を用いて構成されている光通信装置である。前記の第５の実施例と同様に、波長の隣接した光信号を、１つの分散補償器で分散補償を行う。その後合波器９中のAWG７により、奇数チャネル波長(λ1、λ3、・・・λ63)と、偶数チャネル波長(λ2、λ4、・・・λ64)をそれぞれ合波し、その後それらをインターリーバ６に入射させ、前記奇数チャネル及び前記偶数チャネルを合わせた波長λ１〜λ64の波長多重光信号として伝送路に出力する。なお本図においても図５と同じく、合波器９の後段に全波長一括補償用の分散補償器を配置する／しないに係らず、合波器９より前段の構成は同様になるため、一括補償用の分散補償器は図示していない。合波器９の後段に全波長一括補償用の分散補償器を配置する場合においても、本実施例を適用可能なことはいうまでもない。また多重する波長数が変わっても(例えば３２波、１２８波など)、２種類の光信号の分散を１つの分散補償手段で同時に補償できるようにする本実施例の構成に特段の変化は無い。
【実施例９】
【００２９】
図９は本発明の第９の実施例であり、第６の実施例における分波器４および合波器９のうち少なくとも１つが、インターリーバ６とAWG７によって構成されている光中継装置である。本実施例では、分波器４および合波器９が共にインターリーバ６とAWG７によって構成されている例を示すが、インターリーバ６とAWG７によって構成されるのは分波器のみでもよく、また合波器のみでもよい。分波器４中のインターリーバ６により波長多重光信号を、奇数チャネル波長(λ1、λ3、・・・λ63)と、偶数チャネル波長(λ2、λ4、・・・λ64)に分波し、その後それぞれをAWG７により各波長に分波する。以下、前記の第６の実施例と同様に、波長の隣接した光信号を、１つの分散補償器で分散補償を行う。その後、それぞれの分散補償器から出力された波長λ１〜λ64の光信号を、合波器９中のAWG７により、奇数チャネル波長(λ1、λ3、・・・λ63)と、偶数チャネル波長(λ2、λ4、・・・λ64)をそれぞれ合波し、その後それらをインターリーバ６に入射させ、前記奇数チャネル及び前記偶数チャネルを合わせた波長λ１〜λ64の波長多重光信号として伝送路に出力する。なお本図においても図６と同じく、分波器４の前段や合波器９の後段に全波長一括補償用の分散補償器を配置する／しないに係らず、分波器４から合波器９までの構成は同様になるため、一括補償用の分散補償器は図示していない。分波器４の前段や合波器９の後段に全波長一括補償用の分散補償器を配置する場合においても、本実施例を適用可能なことはいうまでもない。また多重する波長数が変わっても(例えば３２波、１２８波など)、２種類の光信号の分散を１つの分散補償手段で同時に補償できるようにする本実施例の構成に特段の変化は無い。
【実施例１０】
【００３０】
図１０は本発明の第１０の実施例であり、海底系や、陸上基幹系の中長距離光通信伝送路に適用される光通信システムにおいて、前記実施例４〜９に記載の光通信装置のうち少なくとも１つを用いる事を特徴とする光通信システムの一例である。このように、光通信装置に搭載される分散補償器数を半減する事により、当該光通信システムを構成するためのコストを大幅に低減する、格別の効果を奏することができた。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１の実施例を示す図
【図２】本発明の第２の実施例を示す図
【図３】本発明の第３の実施例を示す図
【図４】本発明の第４の実施例を示す図
【図５】本発明の第５の実施例を示す図
【図６】本発明の第６の実施例を示す図
【図７】本発明の第７の実施例を示す図
【図８】本発明の第８の実施例を示す図
【図９】本発明の第９の実施例を示す図
【図１０】本発明の第１０の実施例を示す図
【図１１】波長多重光信号に対する従来の分散補償方法を示す図
【図１２】波長多重光信号に対する従来の分散補償方法を示す図
【符号の説明】
【００３２】
１                        ：分散補償器
１０                      ：分散補償手段
２０、３０            ：方向性結合器
２１、２２、２３、    
３１、３２、３３      ：入出力端
２００、３００            ：光サーキュレータ
２０１、３０１            ：３ｄＢ光カプラ
２０２、３０２            ：光アイソレータ
４                        ：分波器
５                        ：光受信器
６                        ：インターリーバ
７                        ：ＡＷＧ(Arrayed Waveguide Grating)
８                        ：光送信器
９                        ：合波器
１１                      ：光通信装置(送信側)
１２                      ：光中継装置
１３                      ：光通信装置(受信側)
【図１】
2006287696.tif 000003
【図２】
2006287696.tif 000004
【図３】
2006287696.tif 000005
【図４】
2006287696.tif 000006
【図５】
2006287696.tif 000007
【図６】
2006287696.tif 000008
【図７】
2006287696.tif 000009
【図８】
2006287696.tif 000010
【図９】
2006287696.tif 000011
【図１０】
2006287696.tif 000012
【図１１】
2006287696.tif 000013
【図１２】
2006287696.tif 000014