(57)【要約】【課題】  光伝送路における波長分散をシステム導入時およびインサービス時、主信号に影響を与えることなく高精度に測定してこれを補償する。【解決手段】  伝送路の波長分散をモニタするためのトーン信号などの強度変調信号を重畳する。伝送後のトーン変調された信号を帯域分割し、帯域分割した各信号を受信する。モニタするベースバンド周波数成分を抽出し、位相差を検出する。帯域分割は、帯域分割手段の透過率が最大となる光周波数をＤＰＳＫ信号およびＦＳＫ信号の中心キャリア周波数からの光周波数差が等しくなる周波数に合わせる。分割した帯域はそれぞれ異なる光周波数（波長）を持つため、分散によって異なる群遅延を受ける。伝送後の二つのトーン信号の遅延（位相）差Δτをモニタすることによって、波長分散の絶対値と符号とをモニタする。【選択図】  図１
2006262452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位相変調信号光を出力する光送信器と、
受信した前記位相変調信号光を２分岐し、その一方の信号光を遅延させた後に両信号光を互いに干渉させて強度変調信号光に変換するマッハツェンダ干渉計と、このマッハツェンダ干渉計の２つの出力ポートからの信号光をそれぞれ光電変換し、変換された電気信号の差分を出力するバランス型受光器とを備えた光受信器と
を含む光伝送システムにおいて、
前記光送信器には、位相変調信号にトーン信号を重畳するトーン信号重畳手段を備え、
前記光受信器には、
光伝送路の波長分散を補償する補償値が可変であるところの可変波長分散補償手段と、
この可変波長分散補償手段から出力された前記光送信器からの位相変調信号光を分岐してその一方を前記マッハツェンダ干渉計に出力する光分岐手段と、
この光分岐手段により分岐された他方の位相変調信号の変調帯域を帯域分割する帯域分割手段と、
この帯域分割手段により帯域分割された位相変調信号をそれぞれ受光する受光器と、
この受光器によりそれぞれ受光した２つのベースバンド信号におけるトーン変調周波数成分の位相状態を検出するトーン位相検出手段と、
このトーン位相検出手段により検出された位相状態に基づき波長分散を算出する位相差演算手段と
を備え、
前記可変波長分散補償手段は、前記位相差演算手段により算出された波長分散値に基づき前記光送信器から受信した位相変調信号光に対して分散補償する手段を備えた
ことを特徴とする自動分散補償型光伝送システム。
【請求項２】
位相変調信号光を出力する光送信器と、
受信した前記位相変調信号光を２分岐し、その一方の信号光を遅延させた後に両信号光を互いに干渉させて強度変調信号光に変換するマッハツェンダ干渉計と、このマッハツェンダ干渉計の２つの出力ポートからの信号光をそれぞれ光電変換し、変換された電気信号の差分を出力するバランス型受光器とを備えた光受信器と
を含む光伝送システムにおいて、
前記光受信器には、
光伝送路の波長分散を補償する分散値が可変であるところの可変波長分散補償手段と、
この可変波長分散補償手段から出力された前記光送信器からの位相変調信号光を分岐してその一方を前記マッハツェンダ干渉計に出力する光分岐手段と、
この光分岐手段により分岐された他方の位相変調信号の変調帯域を帯域分割する帯域分割手段と、
この帯域分割手段により帯域分割された２つの位相変調信号をそれぞれ受光する受光器と、
この受光器により受光した２つのベースバンド信号の所定の周波数成分をそれぞれ抽出するバンドパスフィルタと、
このバンドパスフィルタにより抽出された２つのベースバンド信号の周波数成分の位相状態を検出する位相検出手段と、
この位相検出手段により検出された位相状態に基づき波長分散を算出する位相差演算手段と
を備え、
前記可変波長分散補償手段は、前記位相差演算手段により算出された波長分散値に基づき前記光送信器から受信した位相変調信号光に対して分散補償する手段を備えた
ことを特徴とする自動分散補償型光伝送システム。
【請求項３】
周波数変調信号光を発生させる光送信器と、
受信した前記周波数変調信号光の変調帯域を分割する帯域分割手段と、この帯域分割手段の２つの出力ポートからの信号光をそれぞれ光電変換し、変換された電気信号の差分を出力するバランス型受光器とを備えた光受信器と
を含む光伝送システムにおいて、
前記光送信器には、周波数変調信号光にトーン信号を重畳するトーン信号重畳手段を備え、
前記光受信器には、
前記光送信器から受信した周波数変調信号光を前記帯域分割手段に出力し、光伝送路の波長分散を補償する分散値が可変であるところの可変波長分散補償手段と、
前記帯域分割手段の２つの出力ポートから出力される信号光をそれぞれ分岐してその一方の２つの信号光を前記バランス型受光器に出力する光分岐手段と、
この光分岐手段により分岐された他方の２つの信号光をそれぞれ受光する受光器と、
この受光器により受光された信号光の２つのベースバンド信号におけるトーン変調周波数成分の位相状態を検出するトーン位相検出手段と、
このトーン位相検出手段により検出された位相状態に基づき波長分散を算出する位相差演算手段と
を備え、
前記可変波長分散補償手段は、前記位相差演算手段により算出された波長分散値に基づき前記光送信器から受信した周波数変調信号光に対して分散補償する手段を備えた
ことを特徴とする自動分散補償型光伝送システム。
【請求項４】
周波数変調信号光を発生させる光送信器と、
受信した前記周波数変調信号光の変調帯域を分割する帯域分割手段と、この帯域分割手段の２つの出力ポートからの信号光をそれぞれ光電変換し、変換された電気信号の差分を出力するバランス型受光器とを備えた光受信器と
を含む光伝送システムにおいて、
前記光受信器には、
前記光送信器から受信した周波数変調信号光を前記帯域分割手段に出力し、光伝送路の波長分散を補償する分散値が可変であるところの可変波長分散補償手段と、
前記帯域分割手段の２つの出力ポートから出力される信号光をそれぞれ分岐してその一方の２つの信号光を前記バランス型受光器に出力する光分岐手段と、
この光分岐手段により分岐された他方の２つの信号光をそれぞれ受光する受光器と、
この受光器により受光された信号光の２つのベースバンド信号における所定の周波数成分を抽出するバンドパスフィルタと、
このバンドパスフィルタにより抽出されたベースバンド信号の周波数成分の位相状態を検出する位相検出手段と、
この位相検出手段により検出された位相状態に基づき波長分散を算出する位相差演算手段と
を備え、
前記可変波長分散補償手段は、前記位相差演算手段により算出された波長分散値に基づき前記光送信器から受信した周波数変調信号光に対して分散補償する手段を備えた
ことを特徴とする自動分散補償型光伝送システム。
【請求項５】
前記可変波長分散補償手段と前記光分岐手段との間には、ＰＭＤ（Polarisation  mode  dispersion：偏波モード分散）が可変であるところの可変ＰＭＤ補償手段が設けられ、
前記受光器から出力されるベースバンド信号における周波数成分の強度をモニタする強度検出手段と、
この強度検出手段により検出された強度が最大となるように前記可変ＰＭＤ補償手段を制御するＰＭＤ制御手段と
を備えた請求項１ないし４のいずれかに記載の自動分散補償型光伝送システム。
【請求項６】
前記光受光器は、線形中継区間において線形中継器毎に波長分散値が固定の分散補償器により分散補償された信号光を受光し、伝送後のチャネル毎の残留分散を補償する手段を備えた請求項１ないし５のいずれかに記載の自動分散補償型光伝送システム。
【請求項７】
前記位相変調光は、ＤＰＳＫ信号、ＲＺ−ＤＰＳＫ信号、ないしＣＳＲＺ−ＤＰＳＫ信号のいずれかである請求項１、２、５、６のいずれかに記載の自動分散補償型光伝送システム。
【請求項８】
前記位相変調光は、ＤＱＰＳＫ信号、ＲＺ−ＤＱＰＳＫ信号、ないしＣＳＲＺ−ＤＱＰＳＫ信号のいずれかである請求項１、２、５、６のいずれかに記載の自動分散補償型光伝送システム。
【請求項９】
光送信器は、位相変調信号光を出力し、
光受信器は、マッハツェンダ干渉計により、受信した前記位相変調信号光を２分岐し、その一方の信号光を遅延させた後に両信号光を互いに干渉させて強度変調信号光に変換し、バランス型受光器により、このマッハツェンダ干渉計の２つの出力ポートからの信号光をそれぞれ光電変換し、変換された電気信号の差分を出力する
光伝送方法において、
前記光送信器は、トーン信号重畳手段により、位相変調信号にトーン信号を重畳し、
前記光受信器は、
光分岐手段により、前記光送信器からの位相変調信号光を分岐し、
帯域分割手段により、この分岐された位相変調信号の変調帯域を帯域分割し、
受光器により、この帯域分割された２つの位相変調信号をそれぞれ受光し、
トーン位相検出手段により、この受光器によりそれぞれ受光した２つのベースバンド信号におけるトーン変調周波数成分の位相状態を検出し、
位相差演算手段により、このトーン位相検出手段により検出された位相状態に基づき波長分散を算出し、
光伝送路の波長分散を補償する分散値が可変であるところの可変波長分散補償手段により、前記位相差演算手段により算出された波長分散値に基づき前記光送信器から受信した位相変調信号に対して分散補償する
ことを特徴とする自動分散補償を行う光伝送方法。
【請求項１０】
光送信器は、位相変調信号光を出力し、
光受信器は、マッハツェンダ干渉計により、受信した前記位相変調信号光を２分岐し、その一方の信号光を遅延させた後に両信号光を互いに干渉させて強度変調信号光に変換し、バランス型受光器により、このマッハツェンダ干渉計の２つの出力ポートからの信号光をそれぞれ光電変換し、変換された電気信号の差分を出力する
光伝送方法において、
前記光受信器は、
光分岐手段により、前記光送信器からの位相変調信号光を分岐し、
帯域分割手段により、分岐された位相変調信号の変調帯域を帯域分割し、
受光器により、この帯域分割された２つの位相変調信号をそれぞれ受光し、
バンドパスフィルタにより、この受光器により受光した２つのベースバンド信号の所定の周波数成分をそれぞれ抽出し、
位相検出手段により、このバンドパスフィルタにより抽出された２つのベースバンド信号の周波数成分の位相状態を検出し、
位相差演算手段により、この位相検出手段により検出された位相状態に基づき波長分散を算出し、
光伝送路の波長分散を補償する分散値が可変であるところの可変波長分散補償手段により、前記位相差演算手段により算出された波長分散値に基づき前記光送信器から受信した位相変調信号に対して分散補償する
ことを特徴とする自動分散補償を行う光伝送方法。
【請求項１１】
光送信器は、周波数変調信号光を発生させ、
光受信器は、帯域分割手段により、受信した前記周波数変調信号光の変調帯域を分割し、バランス型受光器により、この帯域分割手段の２つの出力ポートからの信号光をそれぞれ光電変換し、変換された電気信号の差分を出力する
光伝送方法において、
前記光送信器は、トーン信号重畳手段により、周波数変調信号光にトーン信号を重畳し、
前記光受信器は、
光分岐手段により、前記帯域分割手段の２つの出力ポートから出力される信号光をそれぞれ分岐してその一方の２つの信号光を前記バランス型受光器に出力し、
受光器により、この光分岐手段により分岐された他方の２つの信号光をそれぞれ受光し、
トーン位相検出手段により、この受光器により受光された２つの信号光のベースバンド信号におけるトーン変調周波数成分の位相状態を検出し、
位相差演算手段により、このトーン位相検出手段により検出された位相状態に基づき波長分散を算出し、
光伝送路の波長分散を補償する分散値が可変であるところの可変波長分散補償手段により、前記位相差演算手段により算出された波長分散値に基づき前記光送信器から受信した周波数変調信号光に対して分散補償する
ことを特徴とする自動分散補償を行う光伝送方法。
【請求項１２】
光送信器は、周波数変調信号光を発生させ、
光受信器は、帯域分割手段により、受信した前記周波数変調信号光の変調帯域を分割し、バランス型受光器により、この帯域分割手段の２つの出力ポートからの信号光をそれぞれ光電変換し、変換された電気信号の差分を出力する
光伝送方法において、
前記光受信器は、
光分岐手段により、前記帯域分割手段の２つの出力ポートから出力される信号光をそれぞれ分岐してその一方の２つの信号光を前記バランス型受光器に出力し、
受光器により、この光分岐手段により分岐された他方の２つの信号光をそれぞれ受光し、
バンドパスフィルタにより、この受光器により受光された２つの信号光のベースバンド信号における所定の周波数成分をそれぞれ抽出し、
位相検出手段により、このバンドパスフィルタにより抽出された２つのベースバンド信号の周波数成分の位相状態を検出し、
位相差演算手段により、この位相検出手段により検出された位相状態に基づき波長分散を算出し、
光伝送路の波長分散を補償する分散値が可変であるところの可変波長分散補償手段により、前記位相差演算手段により算出された波長分散値に基づき前記光送信器から受信した周波数変調信号光に対して分散補償する
ことを特徴とする自動分散補償を行う光伝送方法。
【請求項１３】
前記可変波長分散補償手段と前記光分岐手段との間には、ＰＭＤが可変であるところの可変ＰＭＤ補償手段が設けられ、
強度検出手段により、前記受光器から出力されるベースバンド信号における周波数成分の強度をモニタし、
ＰＭＤ制御手段により、この強度検出手段により検出された強度が最大となるように前記可変ＰＭＤ補償手段を制御する
請求項９ないし１２のいずれかに記載の自動分散補償を行う光伝送方法。
【請求項１４】
線形中継区間では線形中継器毎に波長分散値が固定の分散補償器により分散補償を行い、前記光受信器により、伝送後のチャネル毎の残留分散を補償する請求項９ないし１３のいずれかに記載の自動分散補償を行う光伝送方法。
【請求項１５】
前記位相変調光は、ＤＰＳＫ信号、ＲＺ−ＤＰＳＫ信号、ないしＣＳＲＺ−ＤＰＳＫ信号のいずれかである請求項９、１０、１３、１４のいずれかに記載の自動分散補償型光伝送方法。
【請求項１６】
前記位相変調光は、ＤＱＰＳＫ信号、ＲＺ−ＤＱＰＳＫ信号、ないしＣＳＲＺ−ＤＱＰＳＫ信号のいずれかである請求項９、１０、１３、１４のいずれかに記載の自動分散補償型光伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、差動位相シフトキーイング−直接検波（ＤＰＳＫ−ＤＤ）方式および周波数シフトキーイング（ＦＳＫ）−差動検波方式を適用した光伝送システムに利用する。
【背景技術】
【０００２】
光伝送システムは、ブロードバンド時代の到来によりますます大容量化が求められるようになってきている。波長多重（ＷＤＭ）技術により比較的容易に大容量化が可能となりつつあるが、一波長あたりのビットレートの高速化も盛んに研究されている。その理由は、一波長あたりのビットレートを高速化することで、装置コストを低減し、装置を小型化、低消費電力化できることにより、システムトータルのイニシャルコスト、ランニングコストを低減できることにある。
【０００３】
既に、４０Ｇｂｉｔ／ｓ／Ｃｈ．を実現する電気回路は実用段階にある（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
このような高速の光信号をＷＤＭ伝送する場合には、ファイバの波長分散による伝送可能距離制限、非線形性によるファイバへの入力パワ制限などが問題となっている。
【０００５】
光ファイバの持つ波長分散による劣化は、光信号の持つ帯域幅に作用することによりその光パルスの形が崩れ、隣接タイムスロット等における光パルスからの干渉を受けることにより起こる。また、光ファイバ等の波長分散は環境温度でも変動する。さらに、ある伝送区間において断線等の故障が発生した場合の経路の切り替えによる伝送路波長分散の変化によっても同様の問題が発生する。これらの問題を解消するために種々の波長分散検出方法および分散補償技術を組み合わせた光伝送システムが提案されている。
【０００６】
このような波長分散変動要因を解消するためには、システム導入時だけでなく、インサービス時にも適用可能な方式が重要であり、その要求条件として波長分散の絶対値だけでなく、その符号を検出することが必須である。なぜなら、符号が検出できない方法ではそれを判別するために故意に波長分散値をずらす必要があり、インサービスで適用するとアイ開口劣化による伝送品質劣化につながり問題となるからである。
【０００７】
波長分散の絶対値と符号とを同時検出するモニタ法の一例として、図８に光周波数変調を用いた波長分散検出方法の構成を示す（例えば、非特許文献２参照）。
【０００８】
この方法は、光周波数変調成分が強度変調成分の位相の変化として現れることを利用し波長分散を測定する。ダイナミックレンジが非常に広く取れ、さらに零分散近傍で高精度に測定できる特徴がある。
【０００９】
一方、高感度受信が可能な変調符号として、近年、差動位相シフトキーイング−直接検波（ＤＰＳＫ−ＤＤ）方式やより非線形耐性を持つＲＺ−ＤＰＳＫ方式やＣＳＲＺ−ＤＰＳＫ方式を用いたＷＤＭ伝送技術が盛んに検討されている（例えば、非特許文献３参照）。
【００１０】
また、高感度受信を可能とするもう一つの変調方式として周波数シフトキーイング（ＦＳＫ）−差動検波方式が提案されている（例えば、非特許文献４参照）。
【００１１】
ＤＰＳＫ−ＤＤ方式（ＲＺ−ＤＰＳＫ，ＣＳＲＺ−ＤＰＳＫなどのＲＺ系のＤＰＳＫ−ＤＤ方式を含む）では、マッハツェンダ干渉計（ＭＺＩ）などの復調器を用いて位相変調信号を強度変調信号に変換し、受光器で直接検波する。このとき差動受光することで、ひとつの受光器で直接検波した場合に比べて識別感度が３ｄＢ改善される利点から、受光器にはバランス型レシーバが用いられる。
【００１２】
このバランス型レシーバを実現するためには、（１）バランス型レシーバへの各入力パワを一定にすること、（２）ＭＺＩの透過中心波長と信号光中心波長とを一致させること、（３）バランス型レシーバへの各入力信号遅延を一致させることが必要となる。特に、ＭＺＩの透過中心波長を信号光の中心波長に一致させる制御では、±１ＧＨｚ以下の制御を必要とする（例えば、非特許文献５参照）。ＦＳＫ−差動検波方式についても同様の課題がある。
【００１３】
また、これらの分散耐力はそれぞれのオンオフキーイング（ＯＯＫ）方式と比較して同程度かそれ以下になる（例えば、非特許文献６参照）。図９に４３Ｇｂｉｔ／ｓにおけるＣＳＲＺ符号化後のＤＰＳＫ方式とＯＯＫ方式の分散耐力を測定した結果を示す。ＯＯＫ方式の分散耐力が５８ｐｓ／ｎｍであるのに対してＤＰＳＫ−ＤＤ方式では４０ｐｓ／ｎｍとなる。このように、これらの方式でも一波長あたりのビットレート４０Ｇｂｉｔ／ｓ以上の高速化を実現する場合に、波長分散検出方法および分散補償技術が必須となる。
【００１４】
【非特許文献１】Ｍ．Ｙｏｎｅｙａｍａ，ｅｔ ａｌ．，“Ａ  ４０−Ｇｂｉｔ／ｓ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｒｅｐｅａｔｅｒ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ  ｕｓｉｎｇ  ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ  ＨＥＭＴ  Ｄｉｇｉｔａｌ  ＩＣ  Ｃｈｉｐ  Ｓｅｔ”，ＩＥＥＥＭＴＴ−Ｓ  Ｄｉｇｅｓｔ，ＷＥ１Ｄ−２，１９９７
【非特許文献２】Ｙ．Ｔａｋｕｓｈｉｍａ  ｅｔ ａｌ．，“Ｉｎ−Ｓｅｒｖｉｃｅ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  ｉｎ  ３２  １０．７Ｇｂｐｓ  ＷＤＭ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｏｖｅｒ  Ｔｒａｎｓａｔｌａｎｔｉｃ  Ｄｉｓｔａｎｃｅ  Ｕｓｉｎｇ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄ”；Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＶＯＬ．２２，ＮＯ．１，２００４，ｐｐ．２５７−２６５
【非特許文献３】Ｙ．Ｍｉｙａｍｏｔｏ  ｅｔ ａｌ．，“Ｎｏｖｅｌ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ−Ｒｅｄｕｃｅｄ  ＲＺ  ｆｏｒｍａｔｓ  Ｕｓｉｎｇ  Ｄｕｏｂｉｎａｒｙ−Ｍｏｄｅ  Ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ  ｉｎ  Ｗｉｄｅｂａｎｄ  ＰＳＫ／ＡＳＫ  Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ”，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＶＯＬ．２０，ＮＯ．１２，２００２，ｐｐ．２０６７−２０７８
【非特許文献４】Ａ．Ｋｌｅｋａｍｐ  ｅｔ ａｌ．，“Ｃｏｍｐａｒｓｉｏｎ  ｏｆ  ＦＳＫ  ｂｙ  ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  ＤＦＢ  ｌａｓｅｒ  ｗｉｔｈ  ＤＰＳＫ，ＮＲＺ  ａｎｄ  ＲＺ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ｆｏｒｍａｔｓ”，Ｐｒｏｃ．ＯｆＥＣＯＣ−ＩＯＯＣ２００３，ｐａｐｅｒ
【非特許文献５】Ｊｅｆｆｒｅｙ  Ｈ  Ｓｉｎｓｋｙ  ｅｔ ａｌ，“Ａ  ４０−Ｇｂ／ｓ  Ｉｎｔｅｒｇｒａｔｅｄ  Ｂａｌａｎｃｅｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｒｏｎｔ  Ｅｎｄ  ａｎｄ  ＲＺ−ＤＰＳＫ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ”，Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．１５，Ｎｏ８，２００３，ｐｐ．１１３５−１１３７
【非特許文献６】Ｐ．Ｐｅｃｃｉ  ｅｔ ａｌ．，“Ｔｏｌｅｒａｎｃｅ  ｔｏ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ  ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ  ｏｆ  ｓｉｘ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ｆｏｒｍａｔｓ  ｉｎ  ｓｙｓｔｅｍｓ  ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  ａｔ  ４３Ｇｂｉｔ／ｓ”，Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．３９，Ｎｏ．２５，２００３
【非特許文献７】Ａ．Ｈｉｒａｎｏ，“Ｓｐｅｃｔｒａｌ  Ｍｏｄｅ  Ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ−Ｃｏｎｃｅｐｔｓ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”，ＩＥＥＥ／ＬＥＯＳ  ｗｏｒｋｓｈｏｐ  ２００４，ｐａｐｅｒ  ＦＢ３．
【非特許文献８】Ｓ．Ｋｕｗａｈａｒａ  ｅｔ ａｌ．，“ＷＤＭ  ｆｉｅｌｄ  ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｐａｔｈ  ｐｒｏｖｉｓｉｏｎｉｎｇ  ｂｙ  ａｕｔｏｍａｔｉｃ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ  ｕｓｉｎｇ  ｔｏｎｅ  ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  ＣＳ−ＲＺｓｉｇｎａｌ，”Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．３９，Ｉｓｓｕｅ２２，２００３，ｐｐ．１６０１−１６０３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
前述した光周波数変調を用いた波長分散検出方法をこれらの方式（ＤＰＳＫ−ＤＤ方式、ＦＳＫ−差動検波方式など）に適用した場合には、光キャリア周波数が変動するため伝送劣化の原因となる。前述した報告では２ＧＨｚの光キャリア周波数変動が観測されており、ＤＰＳＫ−ＤＤ方式のバランス型レシーバへの要求条件を満足できず、ＤＰＳＫ−ＤＤ方式およびＦＳＫ−差動検波方式を適用した光伝送システムにおける自動分散補償技術に全く適用できない。
【００１６】
本発明は、このような背景の下になされたもので、ＤＰＳＫ−ＤＤ方式およびＦＳＫ−差動検波方式を適用した光伝送システムにおいて、光伝送路における波長分散をシステム導入時およびインサービス時、主信号に影響を与えることなく高精度に測定し、これを補償するための波長分散量を算出し、さらに可変分散補償器と組み合わせることで光伝送路の波長分散やその揺らぎ等を自動的に補償し、光伝送システムの安定性、信頼性向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
光伝送システムにおいて、上記問題点を解決するために、伝送路である光ファイバ等の波長分散を、高精度にかつシステム導入時およびインサービス時において主信号に影響を与えることなく測定し、この波長分散を補償するよう分散補償器を制御するＤＰＳＫ−ＤＤ方式およびＦＳＫ−差動検波方式を適用した自動分散補償型光伝送システムを構成した。
【００１８】
図１０に本発明の波長分散検出原理を示す。本発明では、ＤＰＳＫ（ＲＺ−ＤＰＳＫ，ＣＳＲＺ−ＤＰＳＫなどのＲＺ系を含む）およびＦＳＫ信号に伝送路の波長分散をモニタするための強度変調信号を重畳する。図１０の例では強度変調信号はトーン信号である。伝送後のトーン変調されたＤＰＳＫ信号およびＦＳＫ信号を帯域分割（モード分割ともいうが本明細書では帯域分割という）し、帯域分割した各信号（Ｕｐｐｅｒ  Ｓｉｄｅ−Ｂａｎｄ（ＵＳＢ）およびＬｏｗｅｒ  Ｓｉｄｅ−Ｂａｎｄ（ＬＳＢ））を受信する。
【００１９】
受信したＵＳＢおよびＬＳＢのモニタするベースバンド周波数成分を抽出し、位相差を検出する。帯域分割は、帯域分割手段の透過率が最大となる光周波数をＤＰＳＫ信号およびＦＳＫ信号の中心キャリア周波数からの光周波数差が等しくなる周波数に合わせる（例えば、非特許文献７参照）。分割した帯域はそれぞれ異なる光周波数（波長）を持つため、分散によって異なる群遅延を受ける。伝送後の二つのトーン信号の遅延（位相）差Δτをモニタすることによって、波長分散の絶対値と符号とをモニタすることができる。
【００２０】
図１１ないし図１５に本発明の原理確認実験を行った結果を示す。図１１に帯域分割前後のスペクトルを示す。ビットレート４３Ｇｂｉｔ／ｓＣＳＲＺ−ＤＰＳＫに対して、ＦＳＲ＝１００ＧＨｚのＭＺＩを用いて帯域分割を行った。図１２〜図１４に帯域分割前後のベースバンドスペクトルを示す。図１２は帯域分割前のベースバンドスペクトルであり、図１３は帯域分割後のＬＳＢｗｉｔｈ
２１％トーン変調のベースバンドスペクトルであり、図１４は帯域分割後のＵＳＢ ｗｉｔｈ ２１％トーン変調のベースバンドスペクトルである。重畳したトーン信号の変調周波数は１ＧＨｚである。帯域分割後にもトーン変調周波数成分が検出できることを確認した。図１５に各帯域から検出したトーン変調周波数成分の位相差を測定し、分散に対する位相差出力の変化を測定した結果を示す。図１５に示すように、分散に対して位相差出力が変化し、その出力結果から波長分散の絶対値とその符号をモニタできることを実証した。トーン変調周波数を変えることにより、システムに要求される測定精度、測定範囲に調整可能である。
【００２１】
変調帯域を帯域分割した後、トーン信号の位相差をモニタする波長分散モニタ方式は、ＣＳ−ＲＺやＤＣＳ−ＲＺなどの二つの帯域を持つＯＯＫ方式にも適用でき、波長分散の絶対値その符号を同時にモニタする有効な方式である（例えば、非特許文献８参照）。
【００２２】
しかしながら、ＯＯＫ方式に適用した場合には、トーン信号によって光源を直接変調するため、トーン変調周波数成分の強度雑音が受信ペナルティになる問題がある。
【００２３】
本発明ではＤＰＳＫ−ＤＤ方式およびＦＳＫ−差動検波方式に適用し、受光器にバランス型レシーバを用いて差動受光する。そのため、図１６〜図２０に示すように差動受光後のベースバンド信号ではトーン変調周波数成分がキャンセルされ、ＯＯＫ方式と比較してトーン信号の重畳による劣化が生じにくい利点がある。図１６はＣＳＲＺ−ＤＰＳＫを用いたバランス型レシーバの構成例である。図１７は復調用ＭＺＩ入力ｗｉｔｈトーン信号を示す。図１８はＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｖｅポートのみで受光した場合のベースバンドスペクトルを示す。図１９はＤｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅポートのみで受光した場合のベースバンドスペクトルを示す。図２０はバランス受光した場合のベースバンドスペクトルを示す。
【００２４】
図２１にＣＳＲＺ−ＤＰＳＫおよびＣＳＲＺ−ＯＯＫにおけるトーン信号の変調度に対する受信ペナルティを評価した結果を示す。ＯＯＫ方式ではペナルティを１ｄＢ以下にするためには、変調度を１６％以下にする必要がある。一方、ＤＰＳＫ−ＤＤ方式では変調度が２１％でもペナルティ０．４ｄＢを実現できる。
【００２５】
以上のように、本発明ではＤＰＳＫ−ＤＤ方式およびＦＳＫ−差動検波方式を適用した光伝送システムにおいて光伝送路における波長分散を主信号に影響を与えることなく高精度に測定し、これを補償するための波長分散量を算出し、さらに可変分散補償器と組み合わせて光伝送路の波長分散を自動的に補償する自動分散補償型光伝送システムを提供する。
【００２６】
すなわち、本発明の第一の観点は、位相変調信号光を出力する光送信器と、受信した前記位相変調信号光を２分岐し、その一方の信号光を遅延させた後に両信号光を互いに干渉させて強度変調信号光に変換するマッハツェンダ干渉計と、このマッハツェンダ干渉計の２つの出力ポートからの信号光をそれぞれ光電変換し、変換された電気信号の差分を出力するバランス型受光器とを備えた光受信器とを含む光伝送システムである。
【００２７】
ここで、本発明の特徴とするところは、前記光送信器には、位相変調信号にトーン信号を重畳するトーン信号重畳手段を備え、前記光受信器には、光伝送路の波長分散を補償する補償値が可変であるところの可変波長分散補償手段と、この可変波長分散補償手段から出力された前記光送信器からの位相変調信号光を分岐してその一方を前記マッハツェンダ干渉計に出力する光分岐手段と、この光分岐手段により分岐された他方の位相変調信号の変調帯域を帯域分割する帯域分割手段と、この帯域分割手段により帯域分割された位相変調信号をそれぞれ受光する受光器と、この受光器によりそれぞれ受光した２つのベースバンド信号におけるトーン変調周波数成分の位相状態を検出するトーン位相検出手段と、このトーン位相検出手段により検出された位相状態に基づき波長分散を算出する位相差演算手段とを備え、前記可変波長分散補償手段は、前記位相差演算手段により算出された波長分散値に基づき前記光送信器から受信した位相変調信号光に対して分散補償する手段を備えたところにある。これにより自動分散補償型光伝送システムを実現することができる。
【００２８】
あるいは、本発明の自動分散補償型光伝送システムは、前記光受信器には、光伝送路の波長分散を補償する分散値が可変であるところの可変波長分散補償手段と、この可変波長分散補償手段から出力された前記光送信器からの位相変調信号光を分岐してその一方を前記マッハツェンダ干渉計に出力する光分岐手段と、この光分岐手段により分岐された他方の位相変調信号の変調帯域を帯域分割する帯域分割手段と、この帯域分割手段により帯域分割された２つの位相変調信号をそれぞれ受光する受光器と、この受光器により受光した２つのベースバンド信号の所定の周波数成分をそれぞれ抽出するバンドパスフィルタと、このバンドパスフィルタにより抽出された２つのベースバンド信号の周波数成分の位相状態を検出する位相検出手段と、この位相検出手段により検出された位相状態に基づき波長分散を算出する位相差演算手段とを備え、前記可変波長分散補償手段は、前記位相差演算手段により算出された波長分散値に基づき前記光送信器から受信した位相変調信号光に対して分散補償する手段を備えたことを特徴とする。
【００２９】
あるいは、本発明は、周波数変調信号光を発生させる光送信器と、受信した前記周波数変調信号光の変調帯域を分割する帯域分割手段と、この帯域分割手段の２つの出力ポートからの信号光をそれぞれ光電変換し、変換された電気信号の差分を出力するバランス型受光器とを備えた光受信器とを含む光伝送システムである。
【００３０】
ここで、本発明の特徴とするところは、前記光送信器には、周波数変調信号光にトーン信号を重畳するトーン信号重畳手段を備え、前記光受信器には、前記光送信器から受信した周波数変調信号光を前記帯域分割手段に出力し、光伝送路の波長分散を補償する分散値が可変であるところの可変波長分散補償手段と、前記帯域分割手段の２つの出力ポートから出力される信号光をそれぞれ分岐してその一方の２つの信号光を前記バランス型受光器に出力する光分岐手段と、この光分岐手段により分岐された他方の２つの信号光をそれぞれ受光する受光器と、この受光器により受光された信号光の２つのベースバンド信号におけるトーン変調周波数成分の位相状態を検出するトーン位相検出手段と、このトーン位相検出手段により検出された位相状態に基づき波長分散を算出する位相差演算手段とを備え、前記可変波長分散補償手段は、前記位相差演算手段により算出された波長分散値に基づき前記光送信器から受信した周波数変調信号光に対して分散補償する手段を備えたところにある。これにより自動分散補償型光伝送システムを実現することができる。
【００３１】
あるいは、本発明の自動分散補償型光伝送システムは、前記光受信器には、前記光送信器から受信した周波数変調信号光を前記帯域分割手段に出力し、光伝送路の波長分散を補償する分散値が可変であるところの可変波長分散補償手段と、前記帯域分割手段の２つの出力ポートから出力される信号光をそれぞれ分岐してその一方の２つの信号光を前記バランス型受光器に出力する光分岐手段と、この光分岐手段により分岐された他方の２つの信号光をそれぞれ受光する受光器と、この受光器により受光された信号光の２つのベースバンド信号における所定の周波数成分を抽出するバンドパスフィルタと、このバンドパスフィルタにより抽出されたベースバンド信号の周波数成分の位相状態を検出する位相検出手段と、この位相検出手段により検出された位相状態に基づき波長分散を算出する位相差演算手段とを備え、前記可変波長分散補償手段は、前記位相差演算手段により算出された波長分散値に基づき前記光送信器から受信した周波数変調信号光に対して分散補償する手段を備えたことを特徴とする。
【００３２】
また、前記可変波長分散補償手段と前記光分岐手段との間には、ＰＭＤ（Polarisation  mode  dispersion：偏波モード分散）が可変であるところの可変ＰＭＤ補償手段が設けられ、前記受光器から出力されるベースバンド信号における周波数成分の強度をモニタする強度検出手段と、この強度検出手段により検出された強度が最大となるように前記可変ＰＭＤ補償手段を制御するＰＭＤ制御手段とを備えることができる。
【００３３】
これにより、前記光受光器は、線形中継区間において線形中継器毎に波長分散値が固定の分散補償器により分散補償された信号光を受光し、伝送後のチャネル毎の残留分散を補償する手段を備えることができる。
【００３４】
また、前記位相変調光は、例えば、ＤＰＳＫ信号、ＲＺ−ＤＰＳＫ信号、ないしＣＳＲＺ−ＤＰＳＫ信号のいずれかである。あるいは、前記位相変調光は、例えば、ＤＱＰＳＫ信号、ＲＺ−ＤＱＰＳＫ信号、ないしＣＳＲＺ−ＤＱＰＳＫ信号のいずれかである。
【００３５】
本発明の第二の観点は、光送信器は、位相変調信号光を出力し、光受信器は、マッハツェンダ干渉計により、受信した前記位相変調信号光を２分岐し、その一方の信号光を遅延させた後に両信号光を互いに干渉させて強度変調信号光に変換し、バランス型受光器により、このマッハツェンダ干渉計の２つの出力ポートからの信号光をそれぞれ光電変換し、変換された電気信号の差分を出力する光伝送方法である。
【００３６】
ここで、本発明の特徴とするところは、前記光送信器は、トーン信号重畳手段により、位相変調信号にトーン信号を重畳し、前記光受信器は、光分岐手段により、前記光送信器からの位相変調信号光を分岐し、帯域分割手段により、この分岐された位相変調信号の変調帯域を帯域分割し、受光器により、この帯域分割された２つの位相変調信号をそれぞれ受光し、トーン位相検出手段により、この受光器によりそれぞれ受光した２つのベースバンド信号におけるトーン変調周波数成分の位相状態を検出し、位相差演算手段により、このトーン位相検出手段により検出された位相状態に基づき波長分散を算出し、光伝送路の波長分散を補償する分散値が可変であるところの可変波長分散補償手段により、前記位相差演算手段により算出された波長分散値に基づき前記光送信器から受信した位相変調信号に対して分散補償するところにある。これにより自動分散補償を行う光伝送方法を実現することができる。
【００３７】
あるいは、本発明の自動分散補償を行う光伝送システムは、前記光受信器は、光分岐手段により、前記光送信器からの位相変調信号光を分岐し、帯域分割手段により、分岐された位相変調信号の変調帯域を帯域分割し、受光器により、この帯域分割された２つの位相変調信号をそれぞれ受光し、バンドパスフィルタにより、この受光器により受光した２つのベースバンド信号の所定の周波数成分をそれぞれ抽出し、位相検出手段により、このバンドパスフィルタにより抽出された２つのベースバンド信号の周波数成分の位相状態を検出し、位相差演算手段により、この位相検出手段により検出された位相状態に基づき波長分散を算出し、光伝送路の波長分散を補償する分散値が可変であるところの可変波長分散補償手段により、前記位相差演算手段により算出された波長分散値に基づき前記光送信器から受信した位相変調信号に対して分散補償することを特徴とする。
【００３８】
あるいは、本発明は、光送信器は、周波数変調信号光を発生させ、光受信器は、帯域分割手段により、受信した前記周波数変調信号光の変調帯域を分割し、バランス型受光器により、この帯域分割手段の２つの出力ポートからの信号光をそれぞれ光電変換し、変換された電気信号の差分を出力する光伝送方法である。
【００３９】
ここで、本発明の特徴とするところは、前記光送信器は、トーン信号重畳手段により、周波数変調信号光にトーン信号を重畳し、前記光受信器は、光分岐手段により、前記帯域分割手段の２つの出力ポートから出力される信号光をそれぞれ分岐してその一方の２つの信号光を前記バランス型受光器に出力し、受光器により、この光分岐手段により分岐された他方の２つの信号光をそれぞれ受光し、トーン位相検出手段により、この受光器により受光された２つの信号光のベースバンド信号におけるトーン変調周波数成分の位相状態を検出し、位相差演算手段により、このトーン位相検出手段により検出された位相状態に基づき波長分散を算出し、光伝送路の波長分散を補償する分散値が可変であるところの可変波長分散補償手段により、前記位相差演算手段により算出された波長分散値に基づき前記光送信器から受信した周波数変調信号光に対して分散補償するところにある。これにより自動分散補償を行う光伝送方法を実現することができる。
【００４０】
あるいは、本発明の自動分散補償を行う光伝送システムは、前記光受信器は、光分岐手段により、前記帯域分割手段の２つの出力ポートから出力される信号光をそれぞれ分岐してその一方の２つの信号光を前記バランス型受光器に出力し、受光器により、この光分岐手段により分岐された他方の２つの信号光をそれぞれ受光し、バンドパスフィルタにより、この受光器により受光された２つの信号光のベースバンド信号における所定の周波数成分をそれぞれ抽出し、位相検出手段により、このバンドパスフィルタにより抽出された２つのベースバンド信号の周波数成分の位相状態を検出し、位相差演算手段により、この位相検出手段により検出された位相状態に基づき波長分散を算出し、光伝送路の波長分散を補償する分散値が可変であるところの可変波長分散補償手段により、前記位相差演算手段により算出された波長分散値に基づき前記光送信器から受信した周波数変調信号光に対して分散補償することを特徴とする。
【００４１】
また、前記可変波長分散補償手段と前記光分岐手段との間には、ＰＭＤが可変であるところの可変ＰＭＤ補償手段が設けられ、強度検出手段により、前記受光器から出力されるベースバンド信号における周波数成分の強度をモニタし、ＰＭＤ制御手段により、この強度検出手段により検出された強度が最大となるように前記可変ＰＭＤ補償手段を制御することができる。
【００４２】
これにより、線形中継区間では線形中継器毎に波長分散値が固定の分散補償器により分散補償を行い、前記光受信器により、伝送後のチャネル毎の残留分散を補償することができる。
【００４３】
また、前記位相変調光は、例えば、ＤＰＳＫ信号、ＲＺ−ＤＰＳＫ信号、ないしＣＳＲＺ−ＤＰＳＫ信号のいずれかである。あるいは、前記位相変調光は、例えば、ＤＱＰＳＫ信号、ＲＺ−ＤＱＰＳＫ信号、ないしＣＳＲＺ−ＤＱＰＳＫ信号のいずれかである。
【発明の効果】
【００４４】
以上説明したように、本発明によればＤＰＳＫ−ＤＤ方式およびＦＳＫ−差動検波方式を適用した光伝送システムにおいてシステム導入時およびインサービス時、光伝送路の波長分散値を主信号に影響を与えることなく測定できる。
【００４５】
また、本発明は主信号のビットレートにおける分散耐力に比較して十分な検出感度、精度を備えており、波長分散の影響による伝送品質の劣化を未然に検知して補償することができる。
【００４６】
さらに、検出感度、精度をフレキシブルに変更できるため、光伝送路故障等によるルートの切り替えの際に発生する波長分散のズレをも検知し、適切な分散補償量を即座に算出し、これを補償することが可能となる。このことは本方式を用いた光伝送システムの安定運用、信頼性の向上に大きく寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
（第一実施形態）
本発明の第一の実施形態を図１を参照して説明する。図１は本発明の第一の実施形態による自動分散補償型光伝送システムの構成を示すブロック図である。図１に示すように第一の実施形態による自動分散補償型光伝送システムは、ＮＲＺ符号の入力信号をＮＲＺ−Ｉ符号の信号に変換することによりＤＰＳＫ信号を生成するエンコーダ１と、安定した連続光を発生する光源２と、エンコーダ１によって符号化されたマークとスペースとに対し、位相振幅Δφを０＜Δφ＜πの範囲で与えた位相変調信号光を出力する位相変調器３と、トーン信号を重畳するトーン変調重畳手段４とからなる光送信器５と、光伝送路における群速度分散を補償する可変波長分散補償手段６と、光信号を分岐する光分岐手段７と、ＤＰＳＫ符号復調用のマッハツェンダ干渉計８と、バランス型受光器９と、位相変調帯域をＵＳＢおよびＬＳＢに帯域分割する帯域分割手段１０と、ＵＳＢおよびＬＳＢをそれぞれ受光する受光器１１−Ｕ、１１−Ｌと、受光したベースバンド信号におけるトーン変調周波数成分の位相状態を検出するトーン位相検出手段１２と、この位相状態より波長分散を算出する位相差演算手段１３とからなる光受信器１４とにより構成される。
【００４８】
光源２は外部から供給されるトーン信号により微少な強度変調を重畳できる端子を備えたもの、あるいは、その駆動電流を直接変化させることで微少な強度変調を受けた連続光を発生できるものである。
【００４９】
第一の実施形態ではトーン信号を重畳する方法として光源２を直接変調することとしているが、データ変調された位相変調を強度変調器に入力し、トーン信号を重畳してもよい。また、ＤＰＳＫ信号を生成する手段として、位相変調器３を用いている。位相変調器３はＬｉＮｂＯ３（ＬＮ）表面上に直線導波路を設け、電気光学効果による導波路の屈折率変化を利用して光の位相を変化させるものである。
【００５０】
他の手段としては、Ｐｕｓｈ−Ｐｕｌｌ強度変調器を用いる方法もある。Ｐｕｓｈ−Ｐｕｌｌ強度変調器は、ＬＮ基板または半導体上に生成したマッハツェンダ型の光干渉計型強度変調器で、その２つのアームの両方に対して変調のための電極を形成し、両者をコンプリメンタリに駆動することでチャープフリーに変調できるものである。
【００５１】
このＰｕｓｈ−Ｐｕｌｌ強度変調器を用いて各アームに半波長電圧を印加し、相対的に半波長電圧の２倍に相当する位相差を与えることでＤＰＳＫ信号を生成することができる。また、Ｘ−ｃｕｔ構造のものを採用すれば、単一電極で実現できることは言うまでもない。さらに、基本的なＤＰＳＫ信号を示しているが、ＲＺパルスカーバを用いてＲＺ−ＤＰＳＫ、ＣＺＲＺ−ＤＰＳＫなどのＲＺ系のＤＰＳＫ信号を生成してもよい。ＲＺパルスカーバは、強度変調器によって実現される。一般的にはＰｕｓｈ−Ｐｕｌｌ強度変調器やＸ−ｃｕｔ強度変調器を用いる。
【００５２】
トーン変調重畳手段４は単一周波数を有する信号をトーン信号として発生させるものである。可変波長分散補償手段６は、本発明の波長分散モニタ方法により得られる分散値情報に基づきその分散量を変化させ、光伝送路の持つ波長分散値と合わせた総分散量が、受信の際の最適値となるようにその分散量を調整するものであり、ＡＷＧを用いた分散補償回路、Ｖｉｒｔｕａｌ  Ｉｍａｇｅｄ  Ｐｈａｓｅｄ  Ａｒｒａｙ（ＶＩＰＡ）、可変ファイバグレーティング（ＦＢＧ）等がある。光分岐手段７は光信号を２つに分岐するものであり、ファイバ融着型光カプラあるいはハーフミラー等である。帯域分割手段１０は、位相変調信号をＵＳＢおよびＬＳＢの各帯域に分割するものであり、ＭＺＩ型フィルタ、誘電体多層膜フィルタ、ＦＢＧフィルタ等がある。
【００５３】
受光器１１−Ｕ、１１−Ｌは、帯域分割された各帯域を受光するものである。この受光器１１−Ｕ、１１−Ｌの帯域はトーン信号の周波数成分が検波するのに十分な帯域を有すればよい。
【００５４】
トーン位相検出手段１２は、受光器１１−Ｕ、１１−Ｌからの２つのトーン信号を用いて、それら相互の相対位相差を検出するもので、この例では２つのトーン信号の位相差に応じた電圧を出力するミキサを用いている。Ａ／Ｄコンバータ等を介して波形をサンプリングし、その位相差を求める回路を用いることができる。
【００５５】
（第二実施形態）
本発明の第二の実施形態を図２を参照して説明する。図２は本発明の第二の実施形態による自動分散補償型光伝送システムの構成を示すブロック図である。本実施形態の特徴は、変調方式にＤＱＰＳＫ変調方式を適用した点にある。
【００５６】
ＤＱＰＳＫ変調方式を実現するために、光送信器５’側では、第一の実施形態におけるエンコーダ１および位相変調器３に代わり、入力された二系統のバイナリデータから、ｉｎ−ｐｈａｓｅ成分およびｑｕａｄｒｅｔｕｒｅ成分の変調信号を生成するＤＱＰＳＫプリコーディング回路１’、および、ｉｎ−ｐｈａｓｅ成分、ｑｕａｄｒｅｔｕｒｅ成分それぞれに対して位相変調を付加し、π／２の位相差を与えた後に重畳することによってＤＱＰＳＫ信号を生成する直交位相変調器３’を用いている。
【００５７】
また、光受信器１４’側では、第一の実施形態のマッハツェンダ干渉計８に代わり、デュアルマッハツェンダ干渉計８’を用い、各干渉計におけるアーム間の位相差±π／４を付加して干渉させることにより、バランス型受光器９’−１および９’−２により元のバイナリデータ♯１およびバイナリデータ♯２が復調される。
【００５８】
本実施形態のように、送信信号にＤＱＰＳＫ信号を用いた場合でも、光源出力強度にトーン変調を重畳し、受信側で帯域分割した後にＵＳＢ／ＬＳＢ間の位相差を測定することにより波長分散の測定を行うことが可能である。なお、送信信号は、本実施形態のＮＲＺ−ＤＱＰＳＫ信号に対し、ＲＺ化を施すＲＺパルスカーバを用い、ＲＺ−ＤＱＰＳＫ、ＣＳＲＺ−ＤＱＰＳＫ信号を送信信号として用いた場合でも同様に分散測定が可能である。
【００５９】
（第三実施形態）
本発明の第三の実施形態を図３を参照して説明する。図３は本発明の第三の実施形態による自動分散補償型光伝送システムの構成を示すブロック図である。図３に示すように、第三の実施形態による自動分散補償型光伝送システムは、第一の実施形態で示した光送信器５からトーン変調重畳手段４を省略した構成の光送信器２５を備える。すなわち、光送信器５のエンコーダ１は、光送信器２５のエンコーダ２１−１、２１−２に相当する。また、光送信器５の位相変調器３は、光送信器２５のＰｕｓｈ−Ｐｕｌｌ強度変調器２３およびＲＺパルスカーバ２４に相当する。光源２と光源２２とは同じものである。
【００６０】
また、光受信器３５は、図３に示すように、光伝送路における群速度分散を補償する可変波長分散補償手段２６と、光信号を分岐する光分岐手段２７と、ＤＰＳＫ符号復調用のマッハツェンダ干渉計２８と、バランス型受光器２９と、位相へ長帯域をＵＳＢおよびＬＳＢに帯域分割する帯域分割手段３０と、ＵＳＢおよびＬＳＢをそれぞれ受光する受光器３１−Ｕ、３１−Ｌと、受光したベースバンド信号の任意の変調周波数成分を抽出するバンドパスフィルタ３２−Ｕ、３２−Ｌと、抽出された周波数成分の位相状態を検出する位相検出手段３３と、この位相状態より波長分散を算出する位相差演算手段３４とから構成される。
【００６１】
本実施形態の特徴は、トーン信号を重畳し、トーン変調周波数成分の位相差を比較する代わりにデータ信号の任意のベースバンド周波数成分を抽出し、その周波数成分の位相差を比較することにある。任意のベースバンド周波数成分を抽出するバンドパスフィルタは誘電体や導波管などの共振器で構成される。本実施形態では、重畳信号による伝送劣化を考慮することなく、安定な回路を実現できる。
【００６２】
（第四実施形態）
本発明の第四の実施形態を図４を参照して説明する。図４は本発明の第四の実施形態による自動分散補償型光伝送システムの構成を示すブロック図である。図４に示すように第四の実施形態による自動分散補償型光伝送システムはトーン信号を光キャリアに重畳するトーン変調重畳手段４１を備えるＦＳＫが生成可能な光送信器４３と、光伝送路における群速度分散を補償する可変波長分散補償手段４４と、ＦＳＫの変調帯域を帯域分割する帯域分割手段４５と、帯域分割された帯域をそれぞれ光分岐する光分岐手段４６−Ｕ、４６−Ｌと、光分岐されたそれぞれの信号を差動検波するバランス型受光器４７と、光分岐された他方のそれぞれの信号を受光する型受光器４８−Ｕ、４８−Ｌと、受光したベースバンド信号におけるトーン変調周波数成分の位相状態を検出するトーン位相検出手段４９と、この位相状態より波長分散を算出する位相差演算手段５０とからなる光受信器５１により構成される。
【００６３】
第四の実施形態ではＦＳＫを発生させる手段として光源４２を直接変調する。光源はデータレートでＦＳＫが生成可能な変調帯域を有する。他の手段としては、ある光周波数間隔を有する２波長を生成する手段と、非対称なＭＺＩを用いて１波長を選択する構成でもよい。ある光周波数間隔を有する２波長を生成する手段としては、例えば、Ｐｕｓｈ−Ｐｕｌｌ変調器を用いた２帯域ビートパルスを発生させる。
【００６４】
また、トーン変調重畳手段４１は、光源４２を直接変調するために光源は外部から供給されるトーン信号により微少な強度変調を重畳できる端子を備えたものでもよいし、その駆動電流を直接変化させ、微少な強度変調を受けた連続光を発生できるものでもよい。また、データ変調された位相変調を強度変調器に入力し、トーン信号を重畳してもよい。
【００６５】
可変波長分散補償手段４４は、第一実施形態に記載のものである。帯域分割手段４５は、モード分割手段の透過率が最大となる光周波数を中心キャリア周波数からの光周波数差が等しくなる周波数に合わせたものであり、ＭＺＩ型フィルタ、誘電体多層膜フィルタ、ＦＢＧフィルタ等がある。
【００６６】
光分岐手段４６−Ｕ、４６−Ｌは、光信号を２つに分岐するものであり、ファイバ融着型光カプラあるいはハーフミラー等である。
【００６７】
受光器４８−Ｕ、４８−Ｌは、帯域分割された各帯域を受光するものである。この受光器４８−Ｕ、４８−Ｌの帯域はトーン信号の周波数成分が検波するのに十分な帯域を有すればよい。
【００６８】
トーン位相検出手段４９は、受光器４８−Ｕ、４８−Ｌからの２つのトーン信号を用いて、それら相互の相対位相差を検出するもので、この例では２つのトーン信号の位相差に応じた電圧を出力するミキサを用いている。Ａ／Ｄコンバータ等を介して波形をサンプリングし、その位相差を求める回路を用いることもできる。
【００６９】
位相差演算手段５０は、第一および第二実施形態と同じものである。
【００７０】
（第五実施形態）
本発明の第五の実施形態を図５を参照して説明する。図５は本発明の第五の実施形態による自動分散補償型光伝送システムの構成を示すブロック図である。図５に示すように第五の実施形態による自動分散補償型光伝送システムにおける光送信器５４は、第四の実施形態で示した光送信器５からトーン変調重畳手段４を省略した構成であり、光源５３と周波数変調器５２とを備える。
【００７１】
また、光受信器６３は、図５に示すように、光伝送路における群速度分散を補償する可変波長分散補償手段５５と、ＦＳＫの変調帯域を帯域分割する帯域分割手段５６と、帯域分割された帯域をそれぞれ光分岐する光分岐手段５７−Ｕ、５７−Ｌと、光分岐されたそれぞれの信号を差動検波するバランス型受光器５８と、光分岐された他方のそれぞれの信号を受光する受光器５９−Ｕ、５９−Ｌと、受光したベースバンド信号の任意の変調周波数成分を抽出するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）６０−Ｕ、６０−Ｌと、抽出された周波数成分の位相状態を検出する位相検出手段６１と、この位相状態より波長分散を算出する位相差演算手段６２とから構成される。
【００７２】
本実施形態の特徴は、トーン信号を重畳し、トーン変調周波数成分の位相差を比較する代わりにデータ信号の任意のベースバンド周波数成分を抽出し、その周波数成分の位相差を比較することにある。任意のベースバンド周波数成分を抽出するバンドパスフィルタ６０−Ｕ、６０−Ｌは誘電体や導波管などの共振器で構成される。本実施形態では、重畳信号による伝送劣化を考慮することなく、安定な回路を実現できる。
【００７３】
（第六実施形態）
本発明の第六の実施形態を図６を参照して説明する。図６は本発明の第六の実施形態による自動分散補償型光伝送システムの構成を示すブロック図である。図６には、第一実施形態の光送信器５を図示したが、光送信器は第一〜第五実施形態のいずれでもよい。
【００７４】
光受信器８１は、図６に示すように、光伝送路における群速度分散を補償する可変波長分散補償手段７０と、光伝送路におけるＰＭＤを補償する可変ＰＭＤ補償手段７１と、光信号を分岐する光分岐手段７２と、ＤＰＳＫ符号復調用のマッハツェンダ干渉計７３と、バランス型受光器７４と、位相変調帯域をＵＳＢおよびＬＳＢに帯域分割する帯域分割手段７５と、ＵＳＢおよびＬＳＢをそれぞれ受光する受光器７６−Ｕ、７６−Ｌと、受光したベースバンド信号におけるトーン変調周波数成分の位相状態を検出するトーン位相検出手段７７と、この位相状態により波長分散を算出する位相差演算手段７８と、トーン変調周波数成分の強度をモニタする強度検出手段７９と、この強度情報より強度が最大となるように可変ＰＭＤ補償手段７１を制御するＰＭＤ制御手段８０とから構成される。
【００７５】
本実施形態の特徴は、抽出されたトーン信号の位相状態で波長分散値を測定し、強度情報でＰＭＤに対する自動補償を行うことにある。このため、それぞれの要因を独立にモニタし、補償することができる。可変ＰＭＤ補償手段７１は、ＰＭＤ媒体と偏波コントローラ（ＰＣ）との組み合わせで構成される回路やその回路に偏波ビームスプリッタ（ＰＢＳ）を組み合わせた回路などが用いられる。
【００７６】
図６の例では、図１に示した第一の実施形態の光受信器１４の構成例において、強度検出手段７９および可変ＰＭＤ補償手段７１およびＰＭＤ制御手段８０を適用した構成例を示したが、図３、図４、図５に示した第三、第四、第五の実施形態の光受信器３５、５１、６２の各構成例においても、データ信号から抽出した周波数成分強度をモニタすることによりＰＭＤ変動をモニタすることができるので、本実施形態における強度検出手段７９および可変ＰＭＤ補償手段７１およびＰＭＤ制御手段８０を同様に適用することができる。この場合の強度検出手段７９、可変ＰＭＤ補償手段７１、ＰＭＤ制御手段８０に関する動作は上記説明と同様である。
【００７７】
（第七実施形態）
本発明の第七の実施形態を図７を参照して説明する。図７は本発明の第七の実施形態による自動分散補償型光伝送システムの構成を示すブロック図である。図７に示すように第七の実施形態による自動分散補償型光伝送システムは、第一〜第六実施形態の自動分散補償型光伝送システムを波長多重、多中継伝送した場合に線形中継区間毎に固定の波長分散補償器９０−１〜３を設置する構成であり、受信端で残留分散をチャネル毎に自動補償する。
【００７８】
光合波器９１はアレイ導波路（ＡＷＧ）フィルタなどを用いる。波長分散補償器９０−１〜３には、ファイバやファイバグレーティングやエタロンフィルタなどを用いる。
【００７９】
多中継伝送では非線形光学効果などを考慮して、線形中継区間毎に固定の波長分散補償器を設置し、分散補償を行う。一方、伝送路のファイバ分散値は線形中継区間毎に異なり、かつ、分散の波長依存性（分散スロープ）があるため、固定の分散補償器による分散補償では、チャネル毎に累積する分散値（残留分散）が異なる。さらに、システム導入後において支障移転による経路変化や温度変化によって、システム導入時に設計した分散補償値は変化する。
【００８０】
本実施形態の特徴は導入時にチャネル毎の残留分散を自動的に補償し、かつシステム運用時の分散値においてもチャネル毎に自動的に補償するところにある。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
以上説明したように、本発明によればＤＰＳＫ−ＤＤ方式およびＦＳＫ−差動検波方式を適用した光伝送システムにおいてシステム導入時およびインサービス時、光伝送路の波長分散値を主信号に影響を与えることなく測定できる。
【００８２】
また、本発明は主信号のビットレートにおける分散耐力に比較して十分な検出感度、精度を備えており、波長分散の影響による伝送品質の劣化を未然に検知して補償することができる。
【００８３】
さらに、検出感度、精度をフレキシブルに変更できるため、光伝送路故障等によるルートの切り替えの際に発生する波長分散のズレをも検知し、適切な分散補償量を即座に算出し、これを補償することが可能となる。このことは本方式を用いた光伝送システムの安定運用、信頼性の向上に大きく寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の第一の実施形態を示すブロック図。
【図２】本発明の第二の実施形態を示すブロック図。
【図３】本発明の第二の実施形態を示すブロック図。
【図４】本発明の第三の実施形態を示すブロック図。
【図５】本発明の第四の実施形態を示すブロック図。
【図６】本発明の第五の実施形態を示すブロック図。
【図７】本発明の第六の実施形態を示すブロック図。
【図８】従来の光周波数を用いた分散モニタのブロック図。
【図９】ＤＰＳＫとＯＯＫ方式の分散耐力の比較を説明するための図。
【図１０】本発明の波長分散検出原理を説明するための図。
【図１１】ＣＳＲＺ−ＤＰＳＫを用いた本発明の原理確認実験結果を示す図（帯域分割前後のスペクトル）。
【図１２】ＣＳＲＺ−ＤＰＳＫを用いた本発明の原理確認実験結果を示す図（帯域分割前のベースバンドスペクトル）。
【図１３】ＣＳＲＺ−ＤＰＳＫを用いた本発明の原理確認実験結果を示す図（帯域分割後ＬＳＢｗｉｔｈ２１％トーン変調）。
【図１４】ＣＳＲＺ−ＤＰＳＫを用いた本発明の原理確認実験結果を示す図（帯域分割後ＵＳＢｗｉｔｈ２１％トーン変調）。
【図１５】ＣＳＲＺ−ＤＰＳＫを用いた分散に対するトーン変調周波数成分の位相差変化を説明するための図。
【図１６】ＣＳＲＺ−ＤＰＳＫを用いたバランス型レシーバの構成例を示す図。
【図１７】ＣＳＲＺ−ＤＰＳＫを用いた各ポートでのベースバンドスペクトルを示す図（復調用ＭＺＩ入力ｗｉｔｈトーン信号）。
【図１８】ＣＳＲＺ−ＤＰＳＫを用いた各ポートでのベースバンドスペクトルを示す図（Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｖｅポートのみで受光した場合）。
【図１９】ＣＳＲＺ−ＤＰＳＫを用いた各ポートでのベースバンドスペクトルを示す図（Ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅポートのみで受光した場合）。
【図２０】ＣＳＲＺ−ＤＰＳＫを用いた各ポートでのベースバンドスペクトルを示す図（バランス受光した場合）。
【図２１】ＣＳＲＺ−ＤＰＳＫおよびＣＳＲＺ−ＯＯＫにおけるトーン信号の変調度に対する受信ペナルティを評価した結果を示す図。
【符号の説明】
【００８５】
１、２１−１、２１−２  エンコーダ
１’  ＤＱＰＳＫプリコーディング回路
２、２２、４２、５３  光源
３  位相変調器
３’  直交位相変調器
４、４１  トーン変調重畳手段
５、５’、２５、４３、５４  光送信器
６、２６、４４、５５、７０  可変波長分散補償手段
７、２７、４６−Ｕ、４６−Ｌ、５７−Ｕ、５７−Ｌ、７２  光分岐手段
８、２８、７３  マッハツェンダ干渉計
８’  デュアルマッハツェンダ干渉計
９、９’−１、９’−２、２９、４７、５８、７４  バランス型受光器
１０、３０、４５、５６、７５  帯域分割手段
１１−Ｕ、１１−Ｌ、３１−Ｕ、３１−Ｌ、４８−Ｕ、４８−Ｌ、５９−Ｕ、５９−Ｌ、７６−Ｕ、７６−Ｌ  受光器
１２、４９、７７  トーン位相検出手段
１３、３４、５０、６２、７８  位相差演算手段
１４、１４’、３５、５１、６３、８１  光受信器
２３  Ｐｕｓｈ−Ｐｕｌｌ強度変調器
２４  ＲＺパルスカーバ
３２−Ｕ、３２−Ｌ、６０−Ｕ、６０−Ｌ  バンドパスフィルタ
３３、６１  位相検出手段
５２  周波数変調器
７１  可変ＰＭＤ補償手段
７９  強度検出手段
８０  ＰＭＤ制御手段
９０−１〜３  波長分散補償器
９１  光合波器
【図１】
2006262452.tif 000003
【図２】
2006262452.tif 000004
【図３】
2006262452.tif 000005
【図４】
2006262452.tif 000006
【図５】
2006262452.tif 000007
【図６】
2006262452.tif 000008
【図７】
2006262452.tif 000009
【図８】
2006262452.tif 000010
【図９】
2006262452.tif 000011
【図１０】
2006262452.tif 000012
【図１１】
2006262452.tif 000013
【図１２】
2006262452.tif 000014
【図１３】
2006262452.tif 000015
【図１４】
2006262452.tif 000016
【図１５】
2006262452.tif 000017
【図１６】
2006262452.tif 000018
【図１７】
2006262452.tif 000019
【図１８】
2006262452.tif 000020
【図１９】
2006262452.tif 000021
【図２０】
2006262452.tif 000022
【図２１】
2006262452.tif 000023