(57)【要約】【課題】  受信信号の残留分散値を０以外の最適値とすることと、分散補償誤差を小さくすることとを同時に実現する波長分割多重光伝送システム、光送信装置、中継ノード及び波長分割多重光伝送方法を提供する。【解決手段】  波長の異なる複数の光信号を光送信装置１においてＬＮ変調器によって生成し、これらをＯＭＵＸ１２で波長多重化してＷＤＭ信号とし、該ＷＤＭ信号を光送信装置１から光受信装置２へ伝送路光ファイバ３ａ〜３ｃを介して伝送し、伝送路光ファイバ３ｃにおける伝送路分散を受信装置２において１００％補償する波長分割多重光伝送システムであって、光送信装置１は、ＷＤＭ信号に所定の分散値を付加する正分散付加部１３を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光送信装置において、ＬＮ変調器によって光強度変調された波長の異なる複数の光信号を波長多重化してＷＤＭ信号とし、該ＷＤＭ信号を前記光送信装置から光受信装置へ光ファイバ伝送路を介して伝送し、前記伝送路光ファイバのもつ波長分散を前記光受信装置において符号が反対の分散特性を持った分散補償器によりキャンセルする波長分割多重光伝送システムであって、
前記光送信装置は、前記ＷＤＭ信号に対し所定の分散量を付加する分散付加手段を有することを特徴とする波長分割多重光伝送システム。
【請求項２】
前記分散付加手段は、前記ＷＤＭ信号の各波長成分に対して個別に前記所定の分散量を付加することを特徴とする請求項１記載の波長分割多重光伝送システム。
【請求項３】
前記分散付加手段は、前記ＷＤＭ信号の各波長成分に対して一括して前記所定の分散量を付加することを特徴とする請求項１記載の波長分割多重光伝送システム。
【請求項４】
前記分散付加手段に、フォトニック結晶ファイバを使用することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の波長分割多重光伝送システム。
【請求項５】
前記分散付加手段に、シングルモードファイバを使用することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の波長分割多重光伝送システム。
【請求項６】
前記光送信装置と前記光受信装置との間に少なくとも一つの中継ノードを有し、
前記各中継ノードは、前段に位置する前記光送信装置又は中継ノードとの間の光ファイバ伝送路における波長分散を１００％補償する分散補償手段を備え、
前記光受信装置は、前段に位置する中継ノードとの間の光ファイバ伝送路における波長分散を１００％補償することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の波長分割多重光伝送システム。
【請求項７】
前記中継ノードの少なくともいずれかは、前段の前記光送信装置又は中継ノードから受信した前記ＷＤＭ信号に所定の波長の光信号を重畳する光信号追加手段と、
該光信号追加手段が前記ＷＤＭ信号に重畳する光信号に、所定の分散量を付加する追加信号分散付加手段を有することを特徴とする請求項６記載の波長分割多重光伝送システム。
【請求項８】
光送信装置において、ＬＮ変調器によって光強度変換された波長の異なる複数の光信号を波長多重化してＷＤＭ信号とし、該ＷＤＭ信号を前記光送信装置から光受信装置へ光ファイバ伝送路を介して伝送し、前記光ファイバ伝送路における波長分散を前記光受信装置において１００％補償する波長分割多重光伝送システムであって、
前記光送信装置と前記光受信装置との間に少なくとも一つの中継ノードを備え、
該中継ノードの少なくともいずれかは、前段に位置する前記光送信装置又は中継ノードとの間の光ファイバ伝送路における波長分散を１００％補償する分散補償手段と、
前段の前記光送信装置又は中継ノードから受信した前記ＷＤＭ信号に所定の波長の光信号を重畳する光信号追加手段と、
該光信号追加手段が前記ＷＤＭ信号に重畳する光信号に、所定の分散量を付加する追加信号分散付加手段を有することを特徴とする波長分割多重光伝送システム。
【請求項９】
前記追加信号分散付加手段に、フォトニック結晶ファイバを使用することを特徴とする請求項７又は８記載の波長分割多重光伝送システム。
【請求項１０】
前記追加信号分散付加手段に、シングルモードファイバを使用することを特徴とする請求項７又は８記載の波長分割多重光伝送システム。
【請求項１１】
前記所定の分散量が正の分散であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項記載の波長分割多重光伝送システム。
【請求項１２】
前記所定の分散量が１００ｐｓ／ｎｍ以上５００ｐｓ／ｎｍ未満であることを特徴とする請求項１１記載の波長分割多重光伝送システム。
【請求項１３】
前記光強度変調を行うＬＮ変調器は、チャープ係数が負であることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項記載の波長分割多重光伝送システム。
【請求項１４】
前記光ファイバ伝送路は、分散シフトファイバであることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項記載の波長分割多重光伝送システム。
【請求項１５】
前記光ファイバ伝送路は、シングルモードファイバであることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項記載の波長分割多重光伝送システム。
【請求項１６】
前記光ファイバ伝送路は、ノンゼロ分散シフトファイバであることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項記載の波長分割多重光伝送システム。
【請求項１７】
光送信装置においてＬＮ変調器によって光強度変調された波長の異なる複数の光信号を波長多重化してＷＤＭ信号とし、該ＷＤＭ信号を前記光送信装置から光受信装置へ光ファイバ伝送路を介して伝送し、前記光ファイバ伝送路における波長分散を前記光受信装置において１００％補償する波長分割多重光伝送システムに用いる光送信装置であって、
前記ＷＤＭ信号に所定の分散量を付加する分散付加手段を有することを特徴とする光送信装置。
【請求項１８】
前記分散付加手段は、前記ＷＤＭ信号の各波長成分に対して個別に前記所定の分散量を付加することを特徴とする請求項１７記載の光送信装置。
【請求項１９】
前記分散付加手段は、前記ＷＤＭ信号の各波長成分に対して一括して前記所定の分散量を付加することを特徴とする請求項１７記載の光送信装置。
【請求項２０】
前記分散付加手段に、フォトニック結晶ファイバを使用することを特徴とする請求項１７から１９のいずれか１項記載の光送信装置。
【請求項２１】
前記分散付加手段に、シングルモードファイバを使用することを特徴とする請求項１７から１９のいずれか１項記載の光送信装置。
【請求項２２】
光送信装置において、ＬＮ変調器によって光強度変調された波長の異なる複数の光信号を波長多重化してＷＤＭ信号とし、該ＷＤＭ信号を前記光送信装置から光受信装置へ光ファイバ伝送路を介して伝送し、前記光ファイバ伝送路における波長分散を前記光受信装置において１００％補償する波長分割多重光伝送システムの前記光送信装置と前記光受信装置との間に配置される中継ノードであって、
前段に位置する前記光送信装置又は中継ノードとの間の光ファイバ伝送路における波長分散を１００％補償する分散補償手段と、
前段の前記光送信装置又は中継ノードから受信した前記ＷＤＭ信号に所定の波長の光信号を重畳する光信号追加手段と、
該光信号追加手段が前記ＷＤＭ信号に重畳する光信号に、所定の分散量を付加する追加信号分散付加手段を有することを特徴とする中継ノード。
【請求項２３】
前記追加信号分散付加手段に、フォトニック結晶ファイバを使用することを特徴とする請求項２２記載の中継ノード。
【請求項２４】
前記追加信号分散付加手段に、シングルモードファイバを使用することを特徴とする請求項２２記載の中継ノード。
【請求項２５】
前記所定の分散量が正の分散であることを特徴とする請求項２２から２４のいずれか１項記載の中継ノード。
【請求項２６】
前記所定の分散量が１００ｐｓ／ｎｍ以上５００ｐｓ／ｎｍ未満であることを特徴とする請求項２５記載の中継ノード。
【請求項２７】
光送信装置において、ＬＮ変調器によって光強度変調された波長の異なる複数の光信号を波長多重化してＷＤＭ信号とし、該ＷＤＭ信号を前記光送信装置から光受信装置へ光ファイバ伝送路を介して伝送し、前記光ファイバ伝送路における波長分散を前記光受信装置において１００％補償する波長分割多重光伝送方法であって、
前記光送信装置において、前記ＷＤＭ信号に所定の分散量を付加する分散付加工程を有することを特徴とする波長分割多重光伝送方法。
【請求項２８】
前記分散付加工程においては、前記ＷＤＭ信号の各波長成分に対して個別に前記所定の分散量を付加することを特徴とする請求項２７記載の波長分割多重光伝送方法。
【請求項２９】
前記分散付加工程においては、前記ＷＤＭ信号の各波長成分に対して一括して前記所定の分散量を付加することを特徴とする請求項２７記載の波長分割多重光伝送方法。
【請求項３０】
前記分散付加工程においてフォトニック結晶ファイバを用いることを特徴とする請求項２７から２９のいずれか１項記載の波長分割多重光伝送方法。
【請求項３１】
前記分散付加工程においてシングルモードファイバを用いることを特徴とする請求項２７から２９のいずれか１項記載の波長分割多重光伝送方法。
【請求項３２】
前記光送信装置と前記光受信装置との間に設けられた少なくとも一つの中継ノードにおいて、前段に位置する前記光送信装置又は中継ノードとの間の光ファイバ伝送路における波長分散を１００％補償し、前記光受信装置では、前段に位置する中継ノードとの間の光ファイバ伝送路における波長分散を１００％補償することを特徴とする請求項２７から３１のいずれか１項記載の波長分割多重光伝送方法。
【請求項３３】
前記中継ノードの少なくともいずれかにおいて、前段の前記光送信装置又は中継ノードから受信した前記ＷＤＭ信号に対して、前記所定の分散量を付加した所定の波長の光信号を重畳することを特徴とする請求項３２記載の波長分割多重光伝送方法。
【請求項３４】
光送信装置において、ＬＮ変調器によって光強度変調された波長の異なる複数の光信号を波長多重化してＷＤＭ信号とし、該ＷＤＭ信号を前記光送信装置から光受信装置へ光ファイバ伝送路を介して伝送し、前記光ファイバ伝送路における波長分散を前記光受信装置において１００％補償する波長分割多重光伝送方法であって、
前記光送信装置と前記光受信創始との間に設けられた少なくとも一つの中継ノードにおいて、前段の前記光送信装置又は中継ノードから受信した前記ＷＤＭ信号に対して、前段に位置する前記光送信装置又は中継ノードとの間の光ファイバ伝送路における波長分散を１００％補償し、所定の分散量を付加した所定の波長の光信号を重畳した上で後段の中継ノード又は前記光受信装置へ送出し、前記光受信装置では、前段に位置する中継ノードとの間の光ファイバ伝送路における波長分散を１００％補償することを特徴とする波長分割多重光伝送方法。
【請求項３５】
フォトニック結晶ファイバを用いて前記所定の波長の光信号に前記所定の分散量を付加することを特徴とする請求項３３又は３４記載の波長分割多重光伝送方法。
【請求項３６】
シングルモードファイバを用いて前記所定の波長の光信号に前記所定の分散量を付加することを特徴とする請求項３３又は３４記載の波長分割多重光伝送方法。
【請求項３７】
前記所定の分散値が正の分散であることを特徴とする請求項２７から３６のいずれか１項記載の波長分割多重光伝送方法。
【請求項３８】
前記所定の分散量が１００ｐｓ／ｎｍ以上５００ｐｓ／ｎｍ未満であることを特徴とする請求項３７記載の波長分割多重光伝送方法。
【請求項３９】
前記光強度変調を行うＬＮ変調器を、負のチャープ係数を持つ光信号となるように電圧駆動する動作点を設定することを特徴とする請求項２７から３８のいずれか１項記載の波長分割多重光伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長分割多重光伝送システム、光送信装置、中継ノード及び波長分割多重光伝送方法に関し、特に、受信信号の残留分散値を最適な値とできる波長分割多重光伝送システム、光送信装置、中継ノード及び波長分割多重光伝送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大量のデータを長距離伝送するために、情報を光強度変調信号として送受信する「光伝送」方式が用いられている。
【０００３】
光伝送方式では、光送信装置において電気信号を光信号に変換し（Ｅ／Ｏ変換）、光信号を光送信装置から光受信装置へ送信し、光受信装置において光信号を電気信号に変換する（Ｏ／Ｅ変換する）ことにより情報が伝送される。
【０００４】
光伝送方式の通信システムとしては、伝送路に光ファイバを用いた通信システムが一般的である。光ファイバ通信システムにおいては、光ファイバ一本当たりの情報伝送量を向上させるために、信号を多重化し、多重化した光信号を伝送する方法が用いられる。
【０００５】
光伝送には、電気信号の段階で信号を多重化する方式（時分割多重：ＴＤＭ、周波数分割多重：ＦＤＭ）と光信号に変換した後に多重化する方式（空間分割多重：ＳＤＭ、波長分割多重：ＷＤＭ）とが適用可能である。
【０００６】
これらの多重化方式のうち、１本の光ファイバに複数の異なる波長の光信号を伝送させるＷＤＭ方式は、既存の光ファイバ網を利用可能であるため、経済的に有利であり、世界中で広く実用化されている。
【０００７】
ＷＤＭ光伝送システムは、伝送路（光ファイバ）における波長分散によって信号劣化が生じる。すなわち、光送信装置において電気信号を光信号にＥ／Ｏ変換するための発光素子は、スペクトル広がりを持つ光源であるため、光送信装置から送出される光信号は実際にはある程度の帯域幅を持っている。波長の異なる（換言すると周波数の異なる）光信号は、光ファイバを進む速度が異なるため、伝送距離が長くなるにつれ、同じ光信号内でも周波数成分に応じた位相ずれが発生し、これにより符号誤りの原因となる。
【０００８】
このため、ＷＤＭ光伝送システムは、特許文献１に示す発明のように、信号の劣化を抑えるために、光ファイバ伝送路で被る波長分散をゼロに戻す補償が必要である。
【０００９】
図１５に、従来のＷＤＭ光伝送システムを示す。このＷＤＭ光伝送システムは、各区間の伝送路の分散値と絶対値が同一で符号が逆の分散値を持つ分散補償ファイバ（ＤＣＦ）を用いることにより、区間ごとに分散を１００％補償している。
【特許文献１】特開２００３−１７４４１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
この補償方法では、ＷＤＭ信号を一括して補償する必要があるため、伝送路の光ファイバの分散スロープを考慮し、各種光ファイバごとに分散を１００％補償するタイプが用いられるが、一部分散シフトファイバ（ＤＳＦ）のような分散スロープ傾斜の大きいファイバに対するＤＣＦは、ＷＤＭ信号波長全体の分散を１００％補償することは困難である。
【００１１】
また、長距離伝送を行う場合の光送信装置に一般的に用いられている光変調器としては、ＬＮ変調器がある。ＬＮ変調器は、光ファイバ伝送後の波形変化（自己位相変調と分散との組合せで起こる波形変化）を抑えるための分散補償を容易にするために、光信号が負のチャープ係数を持つように動作させるのが一般的である。そのため、光ファイバを介して光受信装置が受信する信号は、最適な残留分散値が０ではなく特定の値（＋１００〜５００ｐｓ／ｎｍ程度）となる。なお、最適な残留分散値とは、光送信装置からテストパターン（ビットパターン）を送出したときにビットエラーレートが最も小さくなる分散値として定義される。
【００１２】
しかし、一般的に、残留分散値がゼロとなるように、つまり１００％補償を行うことを前提として分散補償ファイバが設計されていることに加え、図１６に示すように波長分散の大きさは波長ごとに異なる（すなわち、伝送路が分散スロープを持つ）。
このため、補償分散値が伝送路分散値と一致しない分散補償ファイバを用いても、全ての波長成分の残留分散値をねらい通りの値とすることは困難である。例えば、図１７に示すように、光受信装置における残留分散値が０ではない値となるようにしても（１００％補償を行わないようにしても）、全ての波長成分の残留分散値をねらい通りの値とすることはできない。すなわち、補償分散値が伝送路分散値と一致しない分散補償ファイバを用いると、ある波長成分の残留分散値が所望の値となっても、他の波長成分に関しては残留分散値が所望の値とはならず、ＷＤＭ帯域内での残留分散は、伝送路ファイバの分散スロープ分の補償誤差を生じる。特に、伝送路の光ファイバがＤＳＦの場合には、ＤＣＦの分散スロープ補償率が低下するため、残留分散に大きな補償誤差を生じてしまうという問題がある。
【００１３】
このように、従来は、光受信信号のターゲットとする残留分散値を０以外の値とすることと、分散補償誤差を小さくすることとを同時に実現することは困難であった。
【００１４】
本発明はかかる問題に鑑みて為されたものであり、光受信信号の残留分散値を０以外の最適値とすることと、分散補償誤差を小さくすることとを同時に実現する波長分割多重光伝送システム、光送信装置、中継ノード及び波長分割多重光伝送方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明は、第１の態様として、光送信装置において、ＬＮ変調器によって光強度変調された波長の異なる複数の光信号を波長多重化してＷＤＭ信号とし、該ＷＤＭ信号を光送信装置から光受信装置へ光ファイバ伝送路を介して伝送し、伝送路光ファイバのもつ波長分散を光受信装置において符号が反対の分散特性を持った分散補償器によりキャンセルする波長分割多重光伝送システムであって、光送信装置は、ＷＤＭ信号に対し所定の分散量を付加する分散付加手段を有することを特徴とする波長分割多重光伝送システムを提供するものである。
【００１６】
上記本発明の第１の態様においては、分散付加手段は、ＷＤＭ信号の各波長成分に対して個別に所定の分散量を付加することが好ましい。又は、分散付加手段は、ＷＤＭ信号の各波長成分に対して一括して所定の分散量を付加することが好ましい。
【００１７】
本発明の第１の態様の上記のいずれの構成においても、分散付加手段に、フォトニック結晶ファイバを使用することが好ましい。又は、分散付加手段に、シングルモードファイバを使用することが好ましい。
【００１８】
本発明の第１の態様の上記のいずれの構成においても、光送信装置と光受信装置との間に少なくとも一つの中継ノードを有し、各中継ノードは、前段に位置する光送信装置又は中継ノードとの間の光ファイバ伝送路における波長分散を１００％補償する分散補償手段を備え、光受信装置は、前段に位置する中継ノードとの間の光ファイバ伝送路における波長分散を１００％補償することが好ましい。これに加えて、中継ノードの少なくともいずれかは、前段の光送信装置又は中継ノードから受信したＷＤＭ信号に所定の波長の光信号を重畳する光信号追加手段と、該光信号追加手段がＷＤＭ信号に重畳する光信号に、所定の分散量を付加する追加信号分散付加手段とを有することがより好ましい。
【００１９】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第２の態様として、光送信装置において、ＬＮ変調器によって光強度変換された波長の異なる複数の光信号を波長多重化してＷＤＭ信号とし、該ＷＤＭ信号を光送信装置から光受信装置へ光ファイバ伝送路を介して伝送し、光ファイバ伝送路における波長分散を光受信装置において１００％補償する波長分割多重光伝送システムであって、光送信装置と光受信装置との間に少なくとも一つの中継ノードを備え、該中継ノードの少なくともいずれかは、前段に位置する光送信装置又は中継ノードとの間の光ファイバ伝送路における波長分散を１００％補償する分散補償手段と、前段の光送信装置又は中継ノードから受信したＷＤＭ信号に所定の波長の光信号を重畳する光信号追加手段と、該光信号追加手段がＷＤＭ信号に重畳する光信号に、所定の分散量を付加する追加信号分散付加手段とを有することを特徴とする波長分割多重光伝送システムを提供するものである。
【００２０】
上記本発明の第２の態様においては、追加信号分散付加手段に、フォトニック結晶ファイバを使用することが好ましい。又は、追加信号分散付加手段に、シングルモードファイバを使用することが好ましい。
【００２１】
本発明の第１の態様及び第２の態様の上記のいずれの構成においても、所定の分散量が正の分散であることが好ましい。これに加えて、所定の分散量が１００ｐｓ／ｎｍ以上５００ｐｓ／ｎｍ未満であることが好ましい。
【００２２】
本発明の第１の態様及び第２の態様の上記のいずれの構成においても、光強度変調を行うＬＮ変調器は、チャープ係数が負であることが好ましい。
【００２３】
本発明の第１の態様及び第２の態様の上記のいずれの構成においても、光ファイバ伝送路は、分散シフトファイバを用いることによって実現可能である。又は、光ファイバ伝送路は、シングルモードファイバを用いることによって実現可能である。又は、光ファイバ伝送路は、ノンゼロ分散シフトファイバを用いることによって実現可能である。
【００２４】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第３の態様として、光送信装置においてＬＮ変調器によって光強度変調された波長の異なる複数の光信号を波長多重化してＷＤＭ信号とし、該ＷＤＭ信号を光送信装置から光受信装置へ光ファイバ伝送路を介して伝送し、光ファイバ伝送路における波長分散を光受信装置において１００％補償する波長分割多重光伝送システムに用いる光送信装置であって、ＷＤＭ信号に所定の分散量を付加する分散付加手段を有することを特徴とする光送信装置を提供するものである。
【００２５】
上記の本発明の第３の態様においては、分散付加手段は、ＷＤＭ信号の各波長成分に対して個別に所定の分散量を付加することが好ましい。又は、分散付加手段は、ＷＤＭ信号の各波長成分に対して一括して所定の分散量を付加することが好ましい。
【００２６】
本発明の第３の態様の上記のいずれの構成においても、分散付加手段に、フォトニック結晶ファイバを使用することが好ましい。又は、分散付加手段に、シングルモードファイバを使用することが好ましい。
【００２７】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第４の態様として、光送信装置において、ＬＮ変調器によって光強度変調された波長の異なる複数の光信号を波長多重化してＷＤＭ信号とし、該ＷＤＭ信号を光送信装置から光受信装置へ光ファイバ伝送路を介して伝送し、光ファイバ伝送路における波長分散を光受信装置において１００％補償する波長分割多重光伝送システムの光送信装置と光受信装置との間に配置される中継ノードであって、前段に位置する光送信装置又は中継ノードとの間の光ファイバ伝送路における波長分散を１００％補償する分散補償手段と、前段の光送信装置又は中継ノードから受信したＷＤＭ信号に所定の波長の光信号を重畳する光信号追加手段と、該光信号追加手段がＷＤＭ信号に重畳する光信号に、所定の分散量を付加する追加信号分散付加手段とを有することを特徴とする中継ノードを提供するものである。
【００２８】
上記本発明の第４の態様においては、追加信号分散付加手段に、フォトニック結晶ファイバを使用することが好ましい。又は、追加信号分散付加手段に、シングルモードファイバを使用することが好ましい。
【００２９】
本発明の第４の態様の上記のいずれの構成においても、所定の分散量が正の分散であることが好ましい。これに加えて、所定の分散量が１００ｐｓ／ｎｍ以上５００ｐｓ／ｎｍ未満であることがより好ましい。
【００３０】
また、上記目的を達成するため、本発明は第５の態様として、光送信装置において、ＬＮ変調器によって光強度変調された波長の異なる複数の光信号を波長多重化してＷＤＭ信号とし、該ＷＤＭ信号を光送信装置から光受信装置へ光ファイバ伝送路を介して伝送し、光ファイバ伝送路における波長分散を光受信装置において１００％補償する波長分割多重光伝送方法であって、光送信装置において、ＷＤＭ信号に所定の分散量を付加する分散付加工程を有することを特徴とする波長分割多重光伝送方法を提供するものである。
【００３１】
上記本発明の第５の態様においては、分散付加工程においては、ＷＤＭ信号の各波長成分に対して個別に所定の分散量を付加することが好ましい。又は、ＷＤＭ信号の各波長成分に対して一括して所定の分散量を付加することが好ましい。
【００３２】
本発明の第５の態様の上記のいずれの構成においても、分散付加工程においてフォトニック結晶ファイバを用いることが好ましい。又は、分散付加工程においてシングルモードファイバを用いることが好ましい。
【００３３】
本発明の第５の態様の上記のいずれの構成においても、光送信装置と光受信装置との間に設けられた少なくとも一つの中継ノードにおいて、前段に位置する光送信装置又は中継ノードとの間の光ファイバ伝送路における波長分散を１００％補償し、光受信装置では、前段に位置する中継ノードとの間の光ファイバ伝送路における波長分散を１００％補償することが好ましい。これに加えて、中継ノードの少なくともいずれかにおいて、前段の光送信装置又は中継ノードから受信したＷＤＭ信号に対して、所定の分散量を付加した所定の波長の光信号を重畳することがより好ましい。さらに加えて、フォトニック結晶ファイバ又はシングルモードファイバを用いて所定の波長の光信号に所定の分散量を付加することが好ましい。
【００３４】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第６の態様として、光送信装置において、ＬＮ変調器によって光強度変調された波長の異なる複数の光信号を波長多重化してＷＤＭ信号とし、該ＷＤＭ信号を光送信装置から光受信装置へ光ファイバ伝送路を介して伝送し、光ファイバ伝送路における波長分散を光受信装置において１００％補償する波長分割多重光伝送方法であって、
光送信装置と光受信創始との間に設けられた少なくとも一つの中継ノードにおいて、前段の光送信装置又は中継ノードから受信したＷＤＭ信号に対して、前段に位置する光送信装置又は中継ノードとの間の光ファイバ伝送路における波長分散を１００％補償し、所定の分散量を付加した所定の波長の光信号を重畳した上で後段の中継ノード又は光受信装置へ送出し、光受信装置では、前段に位置する中継ノードとの間の光ファイバ伝送路における波長分散を１００％補償することを特徴とする波長分割多重光伝送方法を提供するものである。
【００３５】
上記本発明の第６の態様においては、フォトニック結晶ファイバを用いて所定の波長の光信号に所定の分散量を付加することが好ましい。又はシングルモードファイバを用いて所定の波長の光信号に所定の分散量を付加することが好ましい。
【００３６】
本発明の第５の態様及び第６の態様の上記のいずれの構成においても、所定の分散値が正の分散であることが好ましい。これに加えて、所定の分散量が１００ｐｓ／ｎｍ以上５００ｐｓ／ｎｍ未満であることが好ましい。
【００３７】
本発明の第５の態様及び第６の態様の上記のいずれの構成においても、ＬＮ変調を、負のチャープ係数で行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、受信信号の残留分散値を０以外の最適値とすることと、分散補償誤差を小さくすることとを同時に実現する波長分割多重光伝送システム、光送信装置、中継ノード及び波長分割多重光伝送方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
〔発明の原理〕
本発明は、光送信装置又は中継ノードにおいてＷＤＭ信号に予め正のプリセット分散値を与え、その上で光ファイバ伝送路を介して光受信装置へ送信する。これにより、伝送路上で、スパンごとに１００％の分散補償を行うだけで、光受信装置における受信信号を最適な分散値（数十ｐｓ／ｎｍ程度から千ｐｓ／ｎｍ程度、特に１００ｐｓ／ｎｍ以上５００ｐｓ／ｎｍ未満）が残留したものとできる。
【００４０】
以下、上記原理に基づく本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００４１】
〔第１の実施形態〕
本発明を好適に実施した第１の実施形態について説明する。
図１に、本実施形態にかかるＷＤＭ光伝送システムの構成を示す。このＷＤＭ光伝送システムは、光送信装置１と光受信装置２とが、光ファイバ３及び中継ノード４を介して接続された構成である。
【００４２】
光送信装置１は、トランスポンダ１１、ＯＭＵＸ１２、正分散付加部１３及び光アンプ１４を有する。
トランスポンダ１１は、不図示のクライアントからの光信号を受信し、波長変換を行い、ＯＭＵＸ１２へ出力する。ＯＭＵＸ１２は、トランスポンダ１１から入力された光信号を多重化する。正分散付加部１３は、光信号に正の分散を与える。分散付加部１３としては、フォトニック結晶ファイバ、シングルモードファイバ（より具体的には１．３μｍゼロ分散シングルモードファイバ）などを適用できる。光アンプ１４は、ＷＤＭ光信号を増幅する。
【００４３】
光受信装置２は、光アンプ２１、分散補償ファイバ２２、ＯＤＭＵＸ２３及びトランスポンダ２４を有する。光アンプ２１は、光ファイバ３ｃを介して送信されてきた光信号を増幅する。分散補償ファイバ２２は、中継ノード４ｂとの間の光ファイバ３ｃにおける分散を補償する。ＯＤＭＵＸ２３は、ＷＤＭ光信号を各チャネルに分離し、トランスポンダ２４へ出力する。トランスポンダ２４は、ＯＤＭＵＸ２３から受け渡された光信号を波長変換し、不図示のクライアントへ出力する。
【００４４】
光ファイバ３には、分散シフトファイバ、１．３μｍゼロ分散シングルモードファイバ、ノンゼロ分差シフトファイバなどを適用できる。
中継ノード４ａは、光アンプ４１ａ及び分散補償ファイバ４２ａを有する。光アンプ４１ａは、光ファイバ３ａを介して送信されてきた光信号を増幅する。分散補償ファイバ４２ａは、光送信装置１との間の光ファイバ３ａにおける分散を補償する。
なお、中継ノード４ｂについては、中継ノード４ａと同様であるため、重複する説明は省略する。
【００４５】
一例として、伝送路中の各中継ノード４ａ及び４ｂは、各スパン（光ファイバ３ａ及び３ｂ）での波長分散を１００％補償する場合を考える。このときの残留分散値の分散マップを図２に示す。図１及び図２を用いて本実施形態にかかるＷＤＭ光伝送システムの動作について説明する。送信端（光送信装置１）からは、正分散付加器１３によって付加された最適分散値（プリセット分散値）を含んだＷＤＭ信号が受信端（光受信装置２）へ向けて伝送路へ出力される。伝送路中では分散（伝送路分散）が生じ、ＷＤＭ信号の分散値は徐々に増加していく。ＷＤＭ信号が中継ノード４１ａ，４１ｂに到達するとＤＣＦ４２ａ，４２ｂによって１００％補償（プリセット分散値までキャンセル）されるため、直前の伝送路３ａ，３ｂで生じた伝送路分散の分だけＷＤＭ信号の分散は減少する。これにより、各中継ノードから次段の中継ノードへ出力されるＷＤＭ信号は、送信端において付加されたプリセット分散値と同じ分散値の分散を含む。同様に、受信端の一つ手前の中継ノードから出力されたＷＤＭ信号も、プリセット分散と同じ分散値の分散を含む。受信端の直前の中継ノードと受信端との間の伝送路で生じた伝送路分散は、受信端内のＤＣＦによって１００％補償がなされる。これにより、送信端において付加されたプリセット分散のみが最終的に残存する。
【００４６】
送信側のトランスポンダ１１から送信される光信号は、多スパン伝送時に波長分散と非線形効果とによる波形劣化に対する分散管理が容易な負のチャープとする。図３は、ＬＮ変調器を正のチャープとした時の、ビットレート１０Ｇｂｉｔ／ｓ、ＤＳＦ８０ｋｍ×６スパンの伝送時の、光ファイバへ入力する光パワーと最適受信残留分散値との関係を示す。
図示するように、ＬＮ変調器のチャープを正とすると伝送路で生じる自己位相変調と波長分散との組合せによって、各中継ノードにおける分散補償ずれや光ファイバ伝送路への入力パワーの変動が発生する。光ファイバ伝送路への入力パワーの変動すると、光受信装置２における最適な残留分散値も変動してしまう。
【００４７】
図４に、光送信装置１から送信される光信号を負のチャープとし、ビットレート１０Ｇｂｉｔ／ｓ、ＤＳＦ８０ｋｍ×６スパンの距離を伝送した時の光ファイバへの入射パワーと最適受信残留分散値との関係を示す。図４に示すように、光信号のチャープを負とすることにより、最適残留分散値は、分散マップや光ファイバへの入射パワーによらず一定となる。
【００４８】
チャープの正負の違いによる影響についてさらに詳しく説明する。図５に、光信号におけるチャープの正負の違いの影響を示す。チャープが正の場合には、短波長側が遅れ長波長側が進むため、ＷＤＭ信号は幅広に拡散する。逆にチャープが負の場合には、短波長側が進み長波長側が遅れるため、ＷＤＭ信号は中央の波長成分付近に圧縮される。この結果、チャープが負の場合の方が信号対ノイズ比（ＳＮＲ）は高くなる。
また、図６に、光ファイバ入力パワーの変化に伴う非線形効果の影響を示す。光ファイバ入力パワーが増加すると非線形効果が強く作用することとなるが、非線形効果は負のチャープと同様に、短波長側を進め長波長側を遅らせる。このため、正のチャープでは、光ファイバ入力パワーの増加に伴って実質的にはチャープの正負が反転してしまう可能性がある。
【００４９】
このような原因のため、正のチャープの場合には、光ファイバ入力パワーの変化に伴って信号波形が大きく変化してしまうこととなり、図３に示したように最適な残留分散値が負から正へと大きく変化してしまう。
これに対し、負のチャープでの場合には、光ファイバ入力パワーが変化しても実質的なチャープ反転は見られないため、信号波形の変化は小さい。このため、図４に示したように、最適な残留分散値はほぼ一定の値となる。よって、光信号は負のチャープに制御して運用する方が好ましい。
【００５０】
これにより、スパンごとにおける伝送路分散を１００％補償するだけで、光受信装置における受信信号の残留分散値を最適値とすることができる。
【００５１】
このように、本実施形態によれば、スパンごとに１００％の分散補償を行うように設計された分散マップを用いても、光受信装置における受信信号の残留分散値を最適値とできる。
【００５２】
〔第２の実施形態〕
本発明を好適に実施した第２の実施形態について説明する。図７に、本実施形態にかかるＷＤＭ光伝送システムの構成を示す。
このＷＤＭ光伝送システムは、光送信装置１と光受信装置２とが、光ファイバ３ａ〜３ｃ、中継ノード４及びＯＡＤＭノード５を介して接続された構成である。
ＯＡＤＭノード５は、光アンプ５１、分散補償ファイバ５２、ＯＡＤＭ５３、トランスポンダ５４、正分散付加部５５及び光アンプ５６を有する。
【００５３】
光アンプ５１は、光ファイバ３ｂを介して中継ノード４から送られてきた光信号を増幅する。分散補償ファイバ５２は、光ファイバ３ｂにおける波長分散を補償する。ＯＡＤＭ５３は、ＷＤＭ光信号から任意波長のチャネルのみを切り出してトランスポンダ５４へ出力する機能（ＤＲＯＰ機能）と、トランスポンダ５４からの光信号をＷＤＭ光信号に足し込む機能（ＡＤＤ機能）とを有する。トランスポンダ５４は、不図示のクライアントからの光信号を受信し、波長変換を行って正分散付加部５５へ出力する機能、及びＯＡＤＭ５３がＷＤＭ光信号からＤＲＯＰした光信号を受信し、波長変換を行って不図示のクライアントへ出力する機能とを有する。正分散付加部５５は、トランスポンダ５４から受け渡された光信号に正の分散を付加してＯＡＤＭ５３へ出力する。光アンプ５６は、ＯＡＤＭ５３が出力するＷＤＭ光信号を増幅する。
【００５４】
図８に、ＯＡＤＭ５３の構成例を示す。ＯＡＤＭ５３には着脱自在なλモジュール５３１が少なくとも一つ装着されている。λモジュール５３１は、ＷＤＭ信号内の波長成分のいずれか一つの波長に対応するように構成されている。λモジュール５３１は、自身が対応する波長の光をＷＤＭ信号からＤＲＯＰさせるとともに、対応するＡＤＤ信号をＷＤＭ信号に重畳させる。例えば、ＷＤＭ信号がλ1〜λ20の波長成分で構成される場合、波長λ1に対応するλモジュールは、λ1の波長成分をＤＲＯＰさせ、λ2〜λ20の波長成分は通過させる。さらに、通過させた波長成分（λ2〜λ20）のＷＤＭ信号（スルー信号）に対して波長λ1の光信号（ＡＤＤ信号）を重畳する。なお、ここではＯＡＤＭ５３がλモジュールを備えた構成である場合を例としてあげたが、所望の波長成分をＷＤＭ信号にＡＤＤ／ＤＲＯＰすることができるのであれば、どのような構成であっても良い。例えば、ＯＡＤＭ５３は、スイッチや波長ブロッカを用いた公知構成であっても良い。
【００５５】
図９に、λモジュールの構成例を示す。λモジュール５３１は、サーキュレータ５３１１、ファイバグレーティング５３１２及び光カプラ５３１３を有する。サーキュレータ５３１１は、外部から入力されたＷＤＭ信号をファイバグレーティング５３１２へと導き、ファイバグレーティング５３１２で反射された光信号をＤＲＯＰさせる。ファイバグレーティング５３１２は、サーキュレータ５３１１から入射したＷＤＭ信号の波長成分のうちλモジュール５３１が対応する成分のみを反射してサーキュレータ５３１１へと送り返す。その他の波長成分は通過させて光カプラ５３１３へ送出する。光カプラ５３１３は、ファイバグレーティング５３１２が通過させたＷＤＭ信号の波長成分とＡＤＤ信号とを重畳させる。
【００５６】
例えば、λモジュール５３１がλ1という波長成分に対応する場合を考える。なお、外部から入力されたＷＤＭ信号がλ1〜λ4という波長成分で構成されているものとする。
外部から入力されたＷＤＭ信号は、サーキュレータ５３１１によってファイバグレーティング５３１２へと導かれる。ファイバグレーティング５３１２は、波長λ1の光信号のみを反射してサーキュレータ５３１１へと送り返し、波長λ2〜λ4の各光信号は通過させる。
また、波長λ1のＡｄｄ信号は、光カプラ５３１３においてファイバグレーティング５３１２を通過した波長成分に重畳させられ、波長成分λ1〜λ4からなるＷＤＭ信号がλモジュール５３１から出力される。
【００５７】
このようなＯＡＤＭノード５を有するＷＤＭ光伝送システムにおいては、上記従来技術における問題に加えて、ＯＡＤＭノード５におけるＤＲＯＰ光の残留分散値を０以外の値とした場合に、図１０に示すように、ＷＤＭ光信号のうちＯＡＤＭノード５をスルーする成分と、ＯＡＤＭノード５においてＡＤＤされる光信号とで残留分散量が異なってしまう。
【００５８】
本実施形態においては、光送信装置１のトランスポンダ１１内のＬＮ変調器は、多スパン伝送時に比較的非線形効果の少ない負のチャープであり、光送信装置１のＷＤＭ光信号出力及びＯＡＤＭノード５におけるＡＤＤ信号には特定の正のプリセット分散値が与えられる。
これにより、図１１に示すように、各スパンにおいて光ファイバでの伝送路分散を１００％補償することで、光受信装置２における受信信号の残留分散値が最適値となり、かつ、ＷＤＭ光信号のＯＡＤＭノード５をスルーする成分と、ＯＡＤＭノード５におけるＡＤＤ信号との分散値とが一致する。
【００５９】
このように、本実施形態によれば、スパンごとに１００％の分散補償を行うように設計された分散マップを用いても、光受信装置における受信信号の残留分散値を最適値とできる。
また、ＯＡＤＭ装置を伝送路に挿入しても、受信端では最適な残留分散値を含んだＷＤＭ信号を受信できる。
【００６０】
〔第３の実施形態〕
本発明を好適に実施した第３の実施形態について説明する。図１２に、本実施形態にかかるＷＤＭ光伝送システムの構成を示す。このＷＤＭ光伝送システムは、第１の実施形態と同様に、光送信装置１と光受信装置２とが光ファイバ３及び中継ノード４を介して接続された構成である。
【００６１】
光受信装置２、光ファイバ３及び中継ノード４は、第１の実施形態にかかる波長分割多重光伝送システムのものと同様であるが、光送信装置１の構成が異なっている。
本実施形態において光送信装置１は、正分散付加部１３を有しておらず、その代わりに正分散付加部１５を備えている。
本実施形態においては、トランスポンダ１１は、不図示のクライアントからの光信号を受信し、波長変換を行い、正分散付加部１５へ出力する。正分散付加部１５は、光信号に正の分散を与え、ＯＭＵＸ１２へ出力する。なお、正分散付加部１５が付加する分散の値は光受信装置２における残留分散値の最適値と同じである。ＯＭＵＸ１２は、正分散付加部１５から入力された光信号を多重化する。
【００６２】
上記構成からも明らかなように、本実施形態においては、ＷＤＭ信号の各波長成分に対してプリセット分散値を個別に付加する。これにより、各波長成分に対してより均一に正分散値を付加できる。
【００６３】
本実施形態においても、光送信装置１から送出されたＷＤＭ信号を各中継ノード４で１００％補償しながら光受信装置２へ伝送することで、光受信装置２における残留分散値は最適値となる。
【００６４】
このように、本実施形態にかかるＷＤＭ光伝送システムも、第１の実施形態にかかるＷＤＭ光伝送システムと同様に、各スパンにおける波長分散を１００％補償するだけで、光受信装置における受信信号の残留分散値は最適値とすることができる。
また、ＷＤＭ信号の個々の波長成分にあった残留分散値を与えることで、より高品質な伝送特性（低ビットエラーレート）が得られる。
【００６５】
〔第４の実施形態〕
本発明を好適に実施した第４の実施形態について説明する。図１３に本実施形態にかかるＷＤＭ光伝送システムの構成を示す。このＷＤＭ光伝送システムは、第１の実施形態と同様に、光送信装置１と光受信装置２とが光ファイバ３及び中継ノード４を介して接続された構成である。
【００６６】
光受信装置２及び光ファイバ３は、第１の実施形態にかかるＷＤＭ光伝送システムのものと同様であるが、光送信装置１及び中継ノード４ａの構成が異なっている。
本実施形態の送信装置１は、正分散付加部１３を有しておらず、ＯＭＵＸ１２から出力されたＷＤＭ信号は光アンプ１４に直接入力される。また、中継ノード４ａは、光アンプ４１ａの後段に正分散付加部４３ａを備えている。正分散付加部４３ａは、光受信装置２における最適な残留分散値と同じ分散値をＷＤＭ信号に付加する。
【００６７】
図１４に、本実施形態にかかるＷＤＭ光伝送システムの分散マップを示す。光送信装置１からは分散が“０”のＷＤＭ信号が光ファイバ３ａを介して中継ノード４ａに向けて送出される。中継ノード４ａに入力されたＷＤＭ信号は、光ファイバ３ａでの分散がＤＣＦ４２ａによって１００％補償される。ＤＣＦ４２ａによって１００％補償されたＷＤＭ信号は、光アンプ４１ａによって次段の中継ノード４ｂまで伝送するのに十分な信号強度に増幅される。光アンプ４１ａによって増幅されたＷＤＭ信号に対しては、正分散付加部４３ａによって正の分散値が付加され、その上で光ファイバ３ｂを介して中継ノード４ｂへと送出される。
【００６８】
中継ノード４ｂにおいては、光ファイバ３ｂでの波長分散をＤＣＦ４２ｂで１００％補償し、光アンプ４１ｂで増幅した上で光受信装置２へ送出する。
【００６９】
このようにして光受信装置２へ到達したＷＤＭ信号には、光受信装置２における最適な分散が残留している。よって、本実施形態においても、光送信装置１から送出されたＷＤＭ信号を各中継ノード４で１００％補償しながら光受信装置２へ伝送することで、光受信装置２における残留分散値は最適値となる。
【００７０】
このように、本実施形態にかかるＷＤＭ光伝送システムも、第１の実施形態にかかるＷＤＭ光伝送システムと同様に、各スパンにおける波長分散を１００％補償するだけで、光受信装置における受信信号の残留分散値は最適値とすることができる。
【００７１】
なお、ここでは、光受信装置２において最適となる分散値を中継ノード４ａにおいてＷＤＭ信号に付与する場合について説明したが、この分散値は中継ノード４ｂにおいてＷＤＭ信号に付与しても良い。すなわち、光送信装置１と光受信装置２との間の伝送路（光ファイバ３）上に設けられた任意の中継ノードでＷＤＭ信号に分散値を付与してもよい。
また、分散を付与する中継ノードが単数である必要はなく、例えば光受信装置２における最適残留分散値が３００ｐｓ／ｎｍである場合には、中継ノード４ａにおいて２００ｐｓ／ｎｍの分散値をＷＤＭ信号に付与し、中継ノード４ｂにおいて１００ｐｓ／ｎｍの分散値をＷＤＭ信号に付与するようにしても良い。
さらに、光送信装置１において分散値が付与されているＷＤＭ信号に対して中継ノードで分散値をさらに付与するようにしてもよい。
【００７２】
本実施形態にかかるＷＤＭ光伝送システムでは、伝送路上の中継ノードにおいてＷＤＭ信号に最適な分散値を付与するため、送信端（光送信装置）の構成が従来と同様であっても、受信端（光受信装置）においては最適な分散値が残留したＷＤＭ信号が受信される。よって、既存のＷＤＭ光伝送システムの中継ノードを交換するだけで本実施形態のシステム構成とすることができる。このため、何らかの理由で既存の送信端を交換できない場合であっても、最適な分散値を残留させたＷＤＭ信号を受信端に受信させることが可能となる。
【００７３】
なお、上記実施形態は、本発明の好適な実施の一例であり、本発明はこれらに限定されることはない。
例えば、上記各実施形態においては、伝送路中に中継ノードを備えた構成を例示したが、伝送距離が短ければ中継ノードは必ずしも必要ではない。
また、第２の実施形態において説明したＯＡＤＭノードを備えた構成は、第３の実施形態や第４の実施形態にかかる波長分割多重光伝送システムと組み合わせることも可能である。ただし、第４の実施形態にかかる波長分割多重光伝送システムと組み合わせる場合には、ＯＡＤＭがスルー信号に付与されている分散と同じ分散をＡＤＤ信号に付与することは言うまでもない。
このように、本発明は様々な変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明を好適に実施した第１の実施形態にかかるＷＤＭ光伝送システムの構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態にかかるＷＤＭ光伝送システムの残留分散値の分散マップである。
【図３】ＬＮ変調器のチャープを正とした時の各ノードにおける残留分散値を示す図である。
【図４】ＬＮ変調器のチャープを負とした時の各ノードにおける残留分散値を示す図である。
【図５】ＬＮ変調に用いるチャープの正負の違いによるＷＤＭ信号の差異を示す図である。
【図６】ＬＮ変調に用いるチャープの正負の違いによる非線形効果の影響の差異を示す図である。
【図７】本発明を好適に実施した第２の実施形態にかかるＷＤＭ光伝送システムの構成を示す図である。
【図８】ＯＡＤＭの構成を示す図である。
【図９】λモジュールの構成を示す図である。
【図１０】従来構成のＷＤＭ光伝送システムにおいて、光受信装置における残留分散値を０としない場合に、ＯＡＤＭをスルーする信号とＡＤＤ信号とで分散値に差異が生じる原因を示す図である。
【図１１】第２の実施形態にかかるＷＤＭ光伝送システムの残留分散値の分散マップである。
【図１２】本発明を好適に実施した第３の実施形態にかかるＷＤＭ光伝送システムの構成を示す図である。
【図１３】本発明を好適に実施した第４の実施形態にかかるＷＤＭ光伝送システムの構成を示す図である。
【図１４】第４の実施形態にかかるＷＤＭ光伝送システムの分散マップである。
【図１５】従来のＷＤＭ光伝送システムの波長分散の分散マップである。
【図１６】光ファイバの分散スロープを示す図である。
【図１７】従来のＷＤＭ光伝システムにおいて光受信装置での残留分散値を０としない場合に補償誤差が生じる原因を示す図である。
【符号の説明】
【００７５】
１    光送信装置
２    光受信装置
３ａ、３ｂ、３ｃ    光ファイバ
４、４ａ、４ｂ    中継ノード
５    ＯＡＤＭノード
１１、２４、５４    トランスポンダ
１２    ＯＭＵＸ
１３、５５    正分散付加部
１４、２１、４１、５１、５６    光アンプ
２２、４２、５２    ＤＣＦ
２３    ＯＤＭＵＸ
５３    ＯＡＤＭ
５３１１    サーキュレータ
５３１２    ファイバグレーティング
５３１３    光カプラ
【図１】
2006100909.tif 000003
【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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【図１６】
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【図１７】
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