(57)【要約】      （修正有）【課題】インライン分散補償を用いないシングルモードファイバーを利用して光伝送路における分散補償を巧みに取り扱う。【解決手段】通信システム端末装置は、伝送路から供給される光データ信号と関係する光分散の少なくともある部分を補償するように構成される１つ又はそれ以上の分散補償モジュールＤＣＭを含む。伝送路と通信可能に結合される受信機は、受信機より電気信号に変換された光データ信号と関係する分散のある追加的な部分を補償するように構成されたデジタル信号プロセッサを含む。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光伝送路（１３０）と通信可能に結合される分散補償ユニット（ＤＣＵ）（１２６）であって、
前記ＤＣＵは第１と第２の光増幅器（１２７、１２８）及びそれらの間に配置される分散補償モジュール（ＤＣＭ）（１２９）を備え、
前記ＤＣＭは前記伝送路（１３０）から供給される前記光信号と関係する光分散の少なくとも第１の部分を補償するように構成され、
前記第２の光増幅器と通信可能に結合された受信機（１２５）であって、前記受信機は前記複数の光信号を対応する電気信号に変換するように構成され、
前記受信機はさらに、前記各対応する電気信号と関係する分散の第２の部分を補償するように構成されるデジタル信号プロセッサ（１７０）を備えた通信システム端末装置。
【請求項２】
前記ＤＣＭ（１２９）は第１の分散補償モジュール（１２９１）であり、
前記ＤＣＵ（１２６）はさらに、前記第１のＤＣＭと前記第２の増幅器（１２８）との間に配置された第２のＤＣＭ（１２９２）を備え、
前記第２のＤＣＭは、前記光信号と関係する光分散の第３の部分を補償するように構成されることを特徴とする請求項１記載の通信システムの端末装置。
【請求項３】
前記ＤＣＵ（１２６）は第１のＤＣＵ（１２６１）であり、
前記ＤＣＭ（１２９）は第１のＤＣＭ（１２９１）であり、
前記端末装置はさらに、前記第１のＤＣＵ（１２６１）と前記受信機（１２５）との間に配置される第２のＤＣＵ（１２６２）を備え、
前記第２のＤＣＵ（１２６２）は、第３の光増幅器（１４２）及び第２のＤＣＭ（１２９２）を備え、
前記第２のＤＣＭは、前記第２の増幅器（１２８）と前記第３の増幅器（１４２）との間に配置され、前記第１のＤＣＵ（１２６１）から供給される前記光信号と関係する光分散の少なくとも第３の部分を補償するように構成されることを特徴とする請求項１又は２記載の通信システム端末装置。
【請求項４】
前記ＤＣＭ（１２９）は、
前記第１の光増幅器（１２７）と結合された光サキュレータ（２１０）であって、前記サキュレータは複数の入力及び出力（２１０１から２１０３）を備えた前記光サキュレータ（２１０）と、
前記複数の出力のうちの第１（２１０２）及び前記光サキュレータ（２１０）の前記複数の入力のうちの第１（２１０１）と結合されたファイバーブラッググレーティング（２１５）であって、前記ファイバーブラッググレーティングは１つ又はそれ以上の特定の波長を有する前記光信号のある部分を前記光サキュレータの前記複数の入力のうちの前記第１の方向に反射して戻すように構成され、前記反射された光信号は前記複数の出力（２１０３）の第２を介して前記光サキュレータ（２１０）から出力される前記ファイバーブラッググレーティングを備えたことを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか１つ記載の通信システム端末装置。
【請求項５】
前記ＤＣＭ（１２９）は、
前記第１の増幅器（１２７）と結合された第１のモード変換器（２５０）であって、前記モード変換器は第１のモードで伝搬する前記光信号を受信して前記信号をより高い次数のモードに変換するように構成される前記第１のモード変換器（２５０）と、
前記第１のモード変換器（２５０）と結合されたより高い次数のモードファイバースパン（２５５）であって、より高い次数のモードで前記信号を受信し前記光信号に関係する光分散の前記第１の部分を補償するように構成される前記より高い次数のモードファイバースパン（２５５）と、
前記より高い次数のモードファイバースパン（２５５）と結合された第２のモード変換器（２６０）であって、前記より高い次数のモードで前記信号を受信して前記信号を前記第１のモードに変換するように構成された前記第２のモード変換器（２６０）とを備えたことを特徴とする請求項１から４のうちのいずれか１つ記載の通信システム端末装置。
【請求項６】
前記受信機（１２５）は、コヒーレント受信機であることを特徴とする請求項１から５のうちのいずれか１つ記載の通信システム端末装置。
【請求項７】
前記受信機（１２５）は、非コヒーレント受信機であることを特徴とする請求項１から６のうちのいずれか１つ記載の通信システム端末装置。
であって
【請求項８】
送信機（１１０）から前記受信機（１２５）まで延在する前記伝送路（１３０）であって、前記伝送路はいかなるインライン分散補償も有さないことを特徴とする請求項１から７のうちのいずれか１つ記載の通信システム端末装置。
【請求項９】
前記伝送路（１３０）は、シングルモードファイバー（１３１１から１３１Ｎ）のスパン間に配置される複数の光増幅器（１２７、１２８）を備えたことを特徴とする請求項１から８のうちのいずれか１つ記載の通信システム端末装置。
【請求項１０】
複数の光チャネルを有する変調された光信号を供給するように構成された送信機（１１０）と、
前記送信機（１１０）と通信可能に結合された第１の分散補償モジュール（ＤＣＭ）（１２９１）であって、前記第１のＤＣＭは前記変調された光信号と関係する分散の少なくとも第１の部分を前置補償するように構成される前記第１の分散補償モジュール（ＤＣＭ）（１２９１）と、
前記第１の分散補償モジュール（１２９１）と光伝送路（１３０）との間に配置された第１の分散補償ユニット（ＤＣＵ）（１２６１）であって、前記ＤＣＵは第１と第２の光増幅器（１２７、１２８）及びそれらの間に配置される第２のＤＣＭ（１２９２）を備え、前記第２のＤＣＭは前記伝送路（１３０）に供給される前記変調された光信号と関係する第２の光分散の少なくとも第２の部分を前置補償するように構成される前記第１の分散補償ユニット（ＤＣＵ）（１２６１）と、
前記光伝送路（１３０）と通信可能に結合された第２の分散補償ユニット（ＤＣＵ）（１２６２）であって、前記ＤＣＵは第３と第４の光増幅器（１２８、１４２）及びそれらの間に配置される第３のＤＣＭ（１２９３）を備え、前記第３のＤＣＭ（１２９３）は前記伝送路（１３０）から供給される前記光信号と関係する累積された光分散の少なくとも第１の部分を補償するように構成された前記第２の分散補償ユニット（ＤＣＵ）（１２６２）と、
前記第４の増幅器（１４２）と通信可能に結合された受信機（１２５）であって、前記受信機は前記複数の光信号を対応する電気信号にするように構成され、前記受信機はさらに、対応する前記各信号と関係する累積された分散の第２の部分を補償するように構成されるデジタル信号プロセッサ（１７０）を備えた前記受信機（１２５）とを備えたことを特徴とする通信システム。
【請求項１１】
前記ＤＣＵ（１２６）はさらに、前記第２のＤＣＭ（１２９２）と前記第２の増幅器（１２８）との間に配置された第３のＤＣＭ（１２９３）を備え、前記第３のＤＣＭは前記変調された光信号と関係する光分散の第３の部分を補償することを特徴とする請求項１０記載の通信システム。
【請求項１２】
前記第１のＤＣＭ（１２９１）は、
複数の出力及び入力（２１０１から２１０３）を有する光サキュレータ（２１０）であって、前記複数の入力のうちの第１（２１０１）は前記送信機（１１０）と通信可能に結合され前記変調された光信号を受信する前記光サキュレータ（２１０）と、
前記複数の出力のうちの第１（２１０２）及び前記光サキュレータ（２１０）の前記複数の入力のうちの第２の入力（２１０２）と結合されたファイバーブラッググレーティング（２１５）であって、前記ファイバーブラッググレーティングは前記複数の光チャネルを前記光サキュレータ（２１０）の前記複数の入力のうちの前記第２（２１０２）の方向に反射して戻すように構成され、前記反射された光信号は前記複数の出力のうちの第２の出力（２１０３）を介して前記光サキュレータ（２１０）から出力される前記ファイバーブラッググレーティング（２１５）を備えたことを特徴とする請求項１０又は１１記載の通信システム。
【請求項１３】
前記第２のＤＣＭ（１２９２）は、
複数の出力及び入力（２１０１から２１０３）を有する光サキュレータ（２１０）であって、前記複数の入力のうちの第１の入力（２１０１）が前記第１の増幅器（１２７）と通信可能に結合される前記光サキュレータ（２１０）と、
前記複数の出力のうちの第１（２１０２）と前記光サキュレータ（２１０）の前記複数の入力のうちの第２（２１０２）と結合されたファイバーブラッググレーティング（２１５）であって、前記ファイバーブラッググレーティング（２１５）は前記複数の光チャネルを前記光サキュレータ（２１０）の前記複数の入力のうちの前記第２（２１０２）の方向に反射して戻すように構成され、前記反射された前記光信号は前記複数の出力のうちの第２（２１０３）を介して前記光サキュレータ（２１０）から出力される前記ファイバーブラッググレーティング（２１５）を備えたことを特徴とする請求項１０から１２のうちのいずれか１つ記載の通信システム。
【請求項１４】
前記第１のＤＣＭ（１２９１）は、
前記第１の増幅器（１２７）と結合された第１のモード変換器（２５０）であって、前記第１のモード変換器は第１のモードで伝搬する前記変調された光信号を受信し前記信号をより高い次数のモードに変換するように構成された前記第１のモード変換器（２５）と、
前記第１のモード変換器（２５０）と結合されたより高い次数のモードファイバーのスパン（２５５）であって、前記より高い次数のモードファイバーのスパンは前記より高い次数のモードで前記信号を受信し前記光信号と関係する光分散の前記第１の部分を前置補償するように構成された前記より高い次数のモードファイバーのスパン（２５５）と、
前記より高い次数のモードファイバーのスパン（２５５）と結合された第２のモード変換器（２６０）であって、前記第２のモード変換器は前記より高い次数のモードで前記信号を受信して前記信号を前記第１のモードに変換して戻すように構成され、前記第２の増幅器（１２７）と通信可能に結合された出力を有する前記第２のモード変換器（２６０）とを備えたことを特徴とする請求項１０から１３のうちのいずれか１つ記載の通信システム。
【請求項１５】
前記第２のＤＣＭ（１２９２）は、
前記第１の増幅器（１２７）と結合された第１のモード変換器（２５０）であって、前記第１のモード変換器は第１のモードで伝搬する前記変調された光信号を受信して前記信号をより高い次数のモードに変換するように構成された前記第１のモード変換器（２５０）と、
前記第１のモード変換器（２５０）と結合されたより高い次数のモードファイバーのスパン（２５５）であって、前記より高い次数のモードファイバーのスパンは前記より高い次数のモードで前記信号を受信して前記変調された光信号と関係する光分散の第２の部分を前置補償するように構成された前記より高い次数のモードファイバーのスパン（２５５）と、
前記より高い次数のモードファイバーのスパン（２５５）と結合された第２のモード変換器（２６０）であって、前記第２のモード変換器は前記より高い次数のモードで前記信号を受信して前記信号を前記第１のモードに変換して戻すように構成され、前記第１の増幅器（１２７）と通信可能に結合された出力を有する前記第２のモード変換器（２６０）とを備えたことを特徴とする請求項１０から１４のうちのいずれか１つ記載の通信システム。
【請求項１６】
送信機（１１０）から前記受信機（１２５）まで延在する前記伝送路（１３０）であって、前記伝送路はいかなるインライン分散補償も有さないことを特徴とする請求項１０から１５のうちのいずれか１つ記載の通信システム。
【請求項１７】
前記伝送路（１３０）は、シングルモードファイバー（１３１１から１３１Ｎ）のスパン間に配置される複数の光増幅器（１２７、１２８、１４２）を備えたことを特徴とする請求項１０から１６のうちのいずれか１つ記載の通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施態様は、光通信システムの分野に関する。より特に、本開示は、デジタル信号処理回路により実行される光学的ＤＷＤＭ信号の分散補償において光学的に支援するための分散補償モジュールの使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
長距離光伝送システムにおいて、複数の光チャネルがある特定の各波長でファイバー光ケーブルを伝搬する高密度波長分割多重（ＤＷＤＭ）を使用する光信号を伝送するために、種々の変調方式が使用される。これらの長距離光システムは、チャネルごとに高いデータレートで動作する海底ファイバー光通信システムでもよい。不幸にも、これらのビットレートが増加するにつれて、伝送ファイバーの分散及び非線形な屈折率と関係する伝送上の不利益も増加する。長距離にわたる伝搬後、これらの効果の影響は、受信機における処理及び復号化の困難性を生成し、このことは伝送された情報の完全性を危うくする可能性がある。
【０００３】
ファイバーによる光信号の伝搬により発生する信号の歪みの１つのタイプは、導波路分散（すなわち、異なる波長の光は異なる速度でファイバーを伝搬する。）及び材料分散（すなわち、その光の位相速度は異なる波長で変化する。）の結果である色分散である。もう１つのファイバー効果は、偏波モード分散（ＰＭＤ）であり、この偏波モード分散は、ファイバーの欠陥の結果であり、このことは光信号の直交偏波成分に対して異なる伝搬速度へと導く。
【０００４】
長距離ＤＷＤＭ伝送システムにおいて分散の有害な効果を減少させるために種々の技術が用いられている。例えば、２つの直交偏波を同時に伝送することによりスペクトル効率を増加させるのみならず色分散及びＰＭＤに対する伝送許容誤差を改善する直交位相シフトキーイング（ＱＰＳＫ）や偏波多重ＱＰＳＫ（ＰＭ−ＱＰＳＫ）などの変調技術を実施することができる。もう１つの補償技術として、伝送経路により累積された分散を補償するため、伝送路の各ファイバースパン内に配置するインライン分散補償ファイバー（ＤＣＦ）を用いる。例えば、図１は送信機２０と、受信機２５と、ＳＭＦ３０及び光増幅器３５により構成される複数のファイバースパンを有する光伝送システム１０を示す。ＤＣＦは、特定のスパン内に累積された分散を補償するため、各スパンに挿入される。勿論、伝送ファイバーの分散スロープのために、伝送された信号の波長は、ある特定のスパンに対して、ごく稀にゼロ分散を有する。いくらか残存する分散は、受信機２５において補償されてもよい。例えば、受信機２５は、デジタル信号処理（ＤＳＰ）の使用により累積された分散補償を行うコヒーレント受信機であってもよい。
【０００５】
一般的に、コヒーレント受信機は、受信された光データ信号を復号化するために、振幅及び位相の両方を検出する。これらの長距離システムにおいては、大西洋及び太平洋を横断して延在させるので、各ファイバースパン内に分散補償ファイバーを挿入するには（“インライン”という。）、莫大な費用と複雑性が存在する。従って、海底の通信システムに対する伝送媒体として、インライン分散補償を用いないファイバー光ケーブル又はＳＭＦだけを使用することに興味が持たれている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、もしインラインＤＣＦを使用しないならば、伝送路にわたって累積された分散は非常に大きくなるため、ＤＳＰ技術の使用だけでは補償できない。例えば、インライン補償を用いないで約６５００ｋｍの大西洋横断距離にわたる光伝送は、１２００００から１４００００ｐｓ／ｎｍの範囲の累積された分散が生じ、約１００００ｋｍの太平洋横断距離にわたる光伝送は、２０００００ｐｓ／ｎｍを超えるかもしれない累積された分散が生じる。これらのレベルで累積された分散は多数の複数のデータビットの重なりが生じ、それによって、伝送能力を危うくする。一例のために、４０Ｇｂ／ｓの伝送レートでＰＭ−ＱＰＳＫを使用すると約１０２から１０３ビットの重なりが生じ、１００Ｇｂ／ｓの伝送レートでＰＭ−ＱＰＳＫを使用すると約１０３から１０４ビットの重なりが生じる。ＤＳＰだけを用いてこれらの高い分散値を補償するためには、受信機端末装置において複数のタップを有する有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタを実装することを必要とするかまたは相対的に多数の複数のサンプルされた受信されたビットに対してフーリエ変換を実行することによって必要とするであろう。結果的には、このことは、信号のノイズ比感度に対する光学的な受信機の損失及びＤＳＰを用いることに対して補償されることができる分散量の限界を生じる当該受信機においてＤＳＰ処理に対する非常に複数の用途特定の集積回路が必要となるであろう。
【０００７】
従って、本開示の目的は、これらの問題を克服し、インライン分散補償を用いないＳＭＦを利用する伝送路を提供し、システム端末装置においてＤＳＰ分散補償を光学的に支援することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の例示的な実施態様は、光通信システムにおいて分散補償を巧みに取り扱うことに関する。ある例示的な実施態様において、通信システムの端末装置は、光伝送路と通信可能に結合される分散補償ユニット（ＤＣＵ）を含む。当該分散補償ユニット（ＤＣＵ）は、第１と第２の光増幅器及びそれらの間に配置される分散補償モジュール（ＤＣＭ）を有する。当該ＤＣＭは、伝送路から供給される光信号と関係する光分散の少なくとも第１の部分を補償するように構成される。受信機は、通信可能に第２の増幅器と結合され、複数の光信号を対応する電気信号へと変換するように構成される。当該受信機は、対応する各電気信号と関係する分散の第２の部分を補償するように構成されるデジタル信号プロセッサを含む。
【０００９】
もう１つの例示的な実施態様において、通信システムは、複数の光チャネルを有して変調された光信号を供給するように構成される送信機を含む。第１の分散補償モジュール（ＤＣＭ）は、通信可能に送信機と結合され、変調された光信号と関係する分散の少なくとも第１の部分を前置補償するように構成される。第１の分散補償ユニット（ＤＣＵ）は、第１のＤＣＭと光伝送路との間に配置される。当該ＤＣＵは、第１と第２の光増幅器及びそれらの間に配置される第２のＤＣＭを備える。第２のＤＣＭは、伝送路へ供給される変調された光信号と関係する光分散の少なくとも第２の部分を前置補償するように構成される。第２の分散補償ユニット（ＤＣＵ）は通信可能に伝送路と結合され、第３及び第４の光増幅器及びそれらの間に配置される第３の分散補償モジュール（ＤＣＭ）を含む。当該ＤＣＭは、伝送路から供給される光信号と関係する累積された光分散の少なくとも第１の部分を補償するように構成される。受信機は、通信可能に第４の増幅器と結合され、複数の光信号を、対応する電気信号へと変換するように構成される。当該受信機は、対応する各電気信号と関係する累積された分散の第２の部分を補償するように構成されるデジタル信号プロセッサを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】インライン分散補償を用いない従来技術に係る光通信システムの簡単にされたブロック図である。
【図２】本開示に係る分散補償ユニットを利用する光伝送システムのブロック図である。
【図３】本開示の実施態様に係る図２に示されるＤＣＵのブロック図である。
【図３Ａ】本開示に係る図２の受信機の簡単なブロック図である。
【図４】本開示に係るＤＣＭの例示的な実施態様を図示する。
【図５】本開示に係るＤＣＭの例示的な実施態様を図示する。
【図６】本開示に係る光通信システムを一般的に図示する。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明はいま、当該発明の好ましい実施態様が示された添付する図を参照してより十分に以下に説明されるであろう。しかしながら、この発明は多くの異なる形式において具現化してもよく、ここで説明された実施態様に限定されて解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施態様はこの開示が詳細かつ完全であるように提供され、当業者に当該発明の範囲を十分に伝えるであろう。図において、初めから終わりまで、同じ番号が同じ構成要素に適用される。
【００１２】
ここで開示された実施態様は、インライン分散補償を使用しないときのシステム端末装置において光学的に支援されたデジタル信号処理（ＤＳＰ）分散補償を利用する光伝送システムを提供する。これにより、当該システムが大きい有効な領域を有するシングルモードファイバー（ＳＭＦ）を備える伝送路を利用することを可能にさせてファイバー非線形効果を減少させる一方で、累積された分散をいまだ適切に補償する。光学的に支援されたＤＳＰによる分散補償を用いることにより、非光学的に支援されたＤＳＰを実行するために必要とされる複数の用途特定の集積回路（ＡＳＩＣ）が、これらＡＳＩＣと関連された電力要求に対する必要性を取り除くだけでなく避けられる。これによりまた、より低いコストのＳＭＦが端末装置間の完全な伝送路に沿って設置される。
【００１３】
図２は、例示的な送信端末装置１１０と、受信端末装置１２０と、それらの間に配置される光伝送路１３０を含む光通信システム１００を一般的に図示する。当該光伝送路１３０は、端末装置１１０と１２０の間の光通信信号を伝搬するように構成されたシングルモードファイバー（ＳＭＦ）スパン１３１１…１３１Ｎ及び複数の光増幅器１３５１…１３５Ｎ（例えばエルビウムが注入されたファイバー増幅器）を備える。当該伝送路１３０は、ある特定の各波長において複数の光チャネルを有する高密度波長分割多重された（ＤＷＤＭ）光信号を伝搬するように構成された複数のファイバーペアを有する海底ファイバー光ケーブルであってもよい。
【００１４】
光伝送路１３０に、インライン分散補償を含まず、シングルモードファイバーを利用することを示すことが重要である。以前は、上記に参照されたように、分散補償ファイバー（ＤＣＦ）は光通信システムのファイバースパンに沿って用いられて累積された分散を補償していた。しかしながら、ＤＣＦの使用はそれ自身の減衰及び非線形性を有する追加的な信号の伝搬経路に寄与する。さらに、全体の信号の品質を適切に維持する間、受信機１２５においてＤＳＰを用いるために補償されることができる累積された分散量は制限される。従って、本実施形態に係る受信端末装置１２０は、伝送路１３０及び受信機１２５と通信可能に結合された１つ又はそれ以上の分散補償ユニット（ＤＣＵ）１２６１…１２６Ｎを含む。特に、各ＤＣＵは伝送された光信号を受信し、デジタル信号処理（ＤＳＰ）技術を利用して電気の分散補償を使用する受信機１２５への伝送の前の伝送路１３０において伝搬する受信された信号のための光ドメインにおいて、ある量の分散補償を提供するように構成される。この方法において、各ＤＣＵは分散補償を提供して受信機１２５において実行されるＤＳＰ分散補償を光学的に支援する。受信機１２５に光信号を供給する前の分散に対して適切に補償するために必要とされるＤＣＵの数は、伝送路１３０における信号の伝搬の長さと、チャネルの幅と、ファイバータイプなど、これらに限定されないのだが、これらを含む複数の要因に基づき必要とされる分散補償量に依存するであろう。
【００１５】
図３は、本開示の実施態様に係る図２に示されたＤＣＵの１２６１…１２６Ｎのブロック図を図示する。ＤＣＵ１２６１は、第１の光増幅器１２７、第２の光増幅器１２８及びそれらの間に配置する１つ又はそれ以上の分散補償モジュール（ＤＣＭ）１２９１…１２９Ｎを備える。各光増幅器は、例えば、複数のチャネル波長と交差した受信された光信号を増幅するために、シングル又は多重のゲインステージを有するエルビウムが注入されたファイバー増幅器でもよい。ＤＣＭ１２９１は、伝送路１３０から供給される光信号に関係する光分散の少なくともある部分を補償し、これらの信号を受信機１２５に、追加的なＤＣＭ１２９Ｎに又はもう１つのＤＣＵ１２６Ｎに供給するように構成される。各ＤＣＭの１２９１…１２９Ｎは当該ＤＣＭの挿入損失により除算された装置ごとの分散量である高い性能指数（ＦＯＭ）を持つ。例えば、損失の約１０３ｐｓ／ｎｍ／ｄＢの高いＦＯＭは、ある長距離伝送システムに対して必要とされてもよい。
【００１６】
好ましい実施態様の実施例として、ＤＣＵ１２６Ｎは光学的に１２６１と結合され、ＤＣＵ１２６１からの光信号を受信し、これらの信号を受信機１２５に、必要とされる分散補償量に依存する追加的なＤＣＭに又はもう１つのＤＣＵに供給するように構成される。ＤＣＵ１２６Ｎは、第１の光増幅器１２８と、第２の光増幅器１４２及びそれらの間に配置される１つ又はそれ以上のＤＣＭの１４１１…１４１Ｎを備える。ＤＣＵ１２６Ｎは第２の増幅器１２８をＤＣＵ１２６１と物理的に共有してもよく、増幅器１２８は論理的にはＤＣＵ１２６Ｎの第１の増幅器と考えられる。増幅器１２７及び１２８と同様に、増幅器１４２は、例えば、シングル又は多重のゲインステージを有するエルビウムが注入されたファイバー増幅器でもよい。各ＤＣＭ１４１１…１４１Ｎは、ＤＣＵ１２６１から供給される光信号と関係する光分散の少なくともある部分に対して補償するように構成される。受信機１２５はＤＣＵ１２６Ｎの増幅器１４２と通信可能に結合される。もし１つのＤＣＵ１２６１だけが必要とされる分散補償量に基づいて使用されるならば、その場合には受信機１２５は第２の増幅器１２８と結合される。送信機１１０及び受信機１２５は分離した素子として図示されるが、当該送信機１１０はまた、受信端末装置１２０に含まれてもよいし、逆にそれらの間で双方向伝送を行ってもよいと理解されるべきである。
【００１７】
受信機１２５は、ＤＣＵの１２６１…１２６Ｎのうちの少なくとも１つからの光データ信号を受信し、ある特定の各波長においてこれらの光信号を、対応する電気信号に変換するように構成される。受信機１２５は、光信号の振幅だけでなく位相及び偏波もまた検出するコヒーレント受信機であってもよい。特に、コヒーレント検出は当該ＤＣＵからの当該受信された光データ信号を、当該光データ信号の波長又はチャネルに近い波長に変更される局部発振器からの光と混合する。この結合された信号は、受信機１２５の光検出器により検出され、それは当該受信された光データ信号と当該局部発振器周波数との間の差である周波数においてある成分を含む光電流を出力する。この差信号は、送信機１１０からの当該光データ信号により運ばれる振幅及び位相を含む。言い換えれば、それはスペクトルと交差する受信された信号の全体の特性を検出し、これらの光信号を電気信号に変換する。
【００１８】
図３Ａは、本開示に係る図２に示される受信機１２５の簡単にされたブロック図である。伝送された光データ信号は受信され、伝送路１３０から偏波ビームスプリッター（ＰＢＳ）１６１に供給される。上述したように、偏波スプリット信号は、受信された信号と局部発振器１６３の間の位相及び振幅を抽出する１対の９０度光ハイブリッドである１６２Ａ及び１６２Ｂに供給される。１６４のように一般的に示された複数の光検出器は、受信された光データ信号に比例するそれぞれの電気信号を生成する。それぞれの光検出器１６４に結合された複数のアナログからデジタルへの（Ａ／Ｄ）変換器１６５は、当該電気信号を受信し、対応するデジタル信号をデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）１７０に供給する。当該ＤＳＰ１７０は、Ａ／Ｄ変換器１６５により供給される光データ信号を表す各電気信号（すなわち、電気的な分散補償）と関係する分散補償を実行するように構成された分散補償回路１７１を含む。ＤＳＰ１７０はまた、偏波モード分散を補償するための分離したモジュールのみならず当該受信された信号を処理するための種々の他のモジュール／回路を含んでもよい。当該分散補償回路１７１は、ＤＣＵの１２６１…１２６Ｎを介して既に分散補償を受けた信号に分散補償を提供する。この方法において、当該ＤＣＵは、光学的に支援された分散補償をＤＳＰ１７０の当該分散補償回路１７１に提供し、それによって受信機１２５において検出可能なデータ信号を提供する。
【００１９】
図４は、本開示に係るＤＣＭ１２９１…１２９Ｎ、１４１１…１４１Ｎの例示的な実施態様を図示する。説明の軽減のため、例示的なＤＣＭ１２９Ｎが説明されるであろうが、この説明は、ある特定のＤＣＵ内のそれぞれの位置を除き、他のＤＣＭにも等しく適用可能である。ＤＣＭ１２９Ｎは第１の光増幅器１２７と結合される第１の光サキュレータ２１０を含む。特に、サキュレータ２１０は複数の入力及び出力ポート２１０１…２１０３を含む。複数の入力ポートのうちの第１の２１０１は増幅器１２７からの光信号を受信する。当該受信された信号は第１の出力ポート２１０２に循環される（それは第２の入力ポートも同様である。）。ファイバーブラッググレーティング２１５は当該出力ポート２１０２と結合され、後述するように、受信された光データ信号のある部分を当該第２の入力ポート２１０２の方向に反射して戻して当該受信された光データ信号に対する分散補償を提供するように構成される。
【００２０】
ファイバーブラッググレーティング２１５は光ファイバーであり、それは与えられた長さにおけるそのコア屈折率の一連の摂動又は変調を含む。当該グレーティングは、その光の波長が変調周期性に対応するとき、それを通じて伝搬する光を反射するように構成される。しかしながら、当該グレーティング周期はその長さに沿って変化し、異なる波長は当該グレーティングの異なる部分により反射される。このことはそれらのそれぞれの波長に基づいた反射された光信号の異なる時間遅延を発生する。上述したように、路１３０において伝送された光データ信号は長い距離を伝わって、これらのデータ信号を備える光パルスを拡張又は拡大する分散（色の及びＰＭＤ）の支配を受ける。従って、グレーティング２１５を用いてこれらの光パルスを反射することの影響は、それによって累積された分散を補償する受信された光パルスを多少圧縮することである。次に、当該反射された光信号は、サキュレータ２１０に供給されて戻されて、ポート２１０３を介して出力される。
【００２１】
ＤＣＭ１２９Ｎはさらに、第２の光増幅器１２８と結合される第２の光サキュレータ２２０を含む。サキュレータ２２０は複数の入力及び出力ポート２２０１…２２０３を含む。複数の入力ポートのうちの第１の２２０１は第１の光サキュレータ２１０から光信号を受信する。当該受信された信号は第１の出力ポート２２０２に循環される。もう１つのファイバーブラッググレーティング２２５は出力ポート２２０２と結合され、上述するように、受信された光データ信号のある部分をポート２２０２の方向に反射して戻して当該受信された光データ信号に対する分散補償を提供するように構成される。次に、当該反射された光信号は、サキュレータ２２０に供給されて戻されて、ポート２２０３を介して光増幅器１２８に、もう１つのＤＣＭに又はもう１つのＤＣＵに出力される。
【００２２】
図５は、本開示に係る増幅器１２７と１２８の間に配置されるＤＣＭ１２９Ｎの代替の実施態様を図示する。ＤＣＭ１２９Ｎの以下の説明は、ある特定のＤＣＵ内のそれぞれの位置を除き、他のＤＣＭにも等しく適用可能である。ＤＣＭ１２９Ｎは、第１のモード変換器２５０と、より高い次数のモード（ＨＯＭ）の分散補償するファイバー２５０と、第２のモード変換器２６０を含む。当該第１のモード変換器２５０は増幅器１２７と結合され、伝送路１３０に沿って第１のモードで伝搬する光データ信号を受信するように構成される。第１のモード変換器はこれらの信号をより高い次数のモードへと変換し、それらをＨＯＭファイバー２５５のスパンに供給する。当該モード変換器２５０は、増幅器１２７からのシングルモードファイバー及びＨＯＭファイバー２５５が当該ＨＯＭファイバー２５５によるより低い次数のモードの伝搬が最小となるように満たされる接合に必要とされる。これはＨＯＭファイバー２５５により伝搬するより低い次数とより高い次数のモードの間の干渉のためであり、別のやり方でもしモード変換器２５０に対して伝搬が最小とならないならば当該干渉が発生するであろう。ＨＯＭファイバー２５５は、モード変換器２５０からより高い次数のモードで光データ信号を受信し、光学的に分散に対して補償するように構成される。典型的なＨＯＭファイバーは大きい有効な領域Ａｅｆｆを有し、正の分散を補償する大きい負の導波管分散を示す。当該第２のモード変換器２６０はＨＯＭファイバー２５５と結合され、より高い次数のモードで光信号を受信しこれらの信号を第１のモードに変換して戻すように構成される。次に、これらの光学的に補償された信号は光増幅器１２８に、要望される分散補償量に依存するもう１つのＤＣＭに又はもう１つのＤＣＵに出力される。
【００２３】
図６は一般的に、送信端末装置３１０におけるＤＣＭと、インライン分散補償なしの光り伝送路３３０と、当該端末装置において光学的にデジタル信号処理を支援して累積された分散を補償するためのＤＣＭを含む受信端末装置３２０を用いて前置補償を使用する光通信システム３００を図示する。特に、送信端末装置３１０はＤＣＭ３１６に対する複数の光チャネルを有する光データ信号を供給するように構成された送信機３１５を含む。システム３００の各ＤＣＭの３１６、３１８１…３１８Ｎ、３２９１…３２９Ｎは、図４及び図５に示されたような構成を有する。ＤＣＭ３１６は送信機３１５により供給される変調された光信号と関係する分散補償の少なくとも第１の部分を前置補償するように構成される。光増幅器３１７、３１９及びそれらの間に配置するＤＣＭ３１８１…３１８Ｎにより定義される第１の分散補償ユニット（ＤＣＵ）はＤＣＭ３１６から光データ信号を受信し、光分散の少なくとも第２の部分に対する追加的な前置分散補償を提供する。前置分散が補償された信号は伝送路３３０に供給され、それは送信端末装置３１０と受信端末装置３２０の間に光通信信号を伝搬するように構成されたシングルモードファイバー（ＳＭＦ）スパン３３１１…３３１Ｎ及び複数の光増幅器３３５１…３３５Ｎ（例えばエルビウムが注入されたファイバー増幅器）を備える。当該伝送路３３０は、ある特定の各波長において複数の光チャネルを有する高密度波長分割多重された（ＤＷＤＭ）光信号を伝搬するように構成される複数のファイバーペアを有する海底ファイバー光ケーブルであってもよい。
【００２４】
当該受信端末装置３２０は、増幅器３２７、３２８及びそれらの間に配置されるＤＣＭの３２９１…３２９Ｎにより定義されるＤＣＵを含む。各ＤＣＭの３２９１…３２９Ｎは伝送路３３０により伝搬した光データ信号と関係する累積された光分散のある部分を補償するように構成される。受信端末装置３２０は通信可能に増幅器３２８と結合された受信機を含み、当該光データ信号を対応する電気信号に変換するように構成される。図３Ａの受信機１２５に関して説明されたように、受信機３２５はコヒーレント受信機であってもよく、それは各対応する電気信号と関係する累積された分散のもう１つの部分を補償するように構成されたＤＳＰを含む。この方法において、光分散補償はインライン分散補償を用いないシングルモードファイバーを用いる伝送システムのＤＳＰを支援して長い距離にわたり伝搬された受信機において検出可能なデータ信号を供給する。
【００２５】
本開示の実施態様は、光通信システムの送信機及び受信機において実行されてもよい。プロセッサは当業者に知られるように、通信システムと関係する動作を実現するために使用されてもよい。ここで用いられるようなプロセッサは、課題を成し遂げるために格納された機械が読み取り可能な命令を実行するための装置で、ハードウェア、ソフトウェア及びファームウェアの任意の１つ又は結合を備えてもよい。プロセッサはまた課題を成し遂げるため、実行可能な機械が読み取り可能な命令を格納するメモリを備えてもよい。プロセッサは実行可能な方法又は情報装置、及び／又は当該情報を出力装置へのルーティングによる使用のための情報を操作し、解析し、変更し、変換し、又は送信することによって情報に基づいて行動する。プロセッサは、例えば、コントローラ又はマイクロプロセッサの能力を用いてもよく又は備えてもよい。プロセッサは電気的に任意の他のプロセッサと結合されてもよく、それらの間の相互作用及び／又は通信を可能とさせる。実行可能な命令を備えるプロセッサは、もう１つのプロセッサを備える実行可能な命令との相互作用及び／又は通信を可能とさせる格納された実行可能な命令内で結合されることによって電気的に結合されてもよい。ユーザのインターフェースプロセッサ又は発生器はそれの表示画像又は部分を生成するために、電気回路もしくはソフトウェア、又は両方の結合を備える既知の要素である。
【００２６】
実行可能なアプリケーションは、例えば、ユーザコマンド又は入力に応じたオペレーティングシステム、コンテキストデータ取得システム、又は他の情報処理システムなどのような決定された機能を実行するために、プロセッサに条件付けするためのコード又は機械が読み取り可能な命令を備える。実行可能な方法は、コードもしくは機械が読み取り可能な命令のセグメントで、サブルーチン、又は１つもしくはそれ以上の特定の処理を成し遂げるための実行可能なアプリケーションのコード又は部分の他の別個のセクションである。これらの処理は、入力データ及び／又はパラメータを受信すること、受信された入力データ上で動作を成し遂げること及び／又は受信された入力パラメータに応じて機能を成し遂げること、及び出力データ及び／又はパラメータを生じることを提供することを含んでもよい。
【００２７】
本開示はここで説明される特定の実施態様の範囲に限定されるべきでない。実際、ここで説明される実施態様に加え、本開示に対して変更したものの他の種々の実施態様及び本開示に対して変更したもの及び他の種々の実施態様が、上述した説明及び添付する図から当業者には明らかであろう。従って、そのような他の実施態様及び変更したものを本開示の範囲内において省略することが意図されている。さらに、本開示はある特定の目的のためのある特定の環境におけるある特定の実施を背景においてここで説明されるが、その有用性はそこに限定されておらず、本開示はあらゆる目的のためのあらゆる環境において有益に実施されてもよいことを当業者は認識するであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年1月15日(2015.1.15)
【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】
通信システム端末装置内に配置され、光伝送路（１３０）と通信可能に結合される分散補償ユニット（ＤＣＵ）（１２６）と、前記通信システム端末装置内に配置され、第２の光増幅器（１２８）と通信可能に結合された受信機（１２５）とを備えた前記通信システム端末装置であって、
前記ＤＣＵ（１２６）は前記光伝送路（１３０）から供給される複数の光信号を受信するように構成され、
前記複数の光信号は、累積された光分散を有し、
前記ＤＣＵ（１２６）は前記累積される光分散の第１の部分を光学的に補償するように構成され、
前記受信機（１２５）は前記複数の光信号を対応する電気信号に変換するように構成され、
前記受信機（１２５）はさらに、前記各対応する電気信号と関係する分散の第２の部分を補償するように構成されるデジタル信号プロセッサ（１７０）を備え、
前記第１の部分と前記第２の部分との合計は、前記累積される光分散よりも小さい通信システム端末装置。
【請求項２】
分散補償モジュール（ＤＣＭ）（１２９）をさらに備え、
前記ＤＣＭ（１２９）は第１の分散補償モジュール（ＤＣＭ）（１２９１）であり、
前記ＤＣＵ（１２６）はさらに、前記第１のＤＣＭ（１２９１）と前記第２の光増幅器（１２８）との間に配置された第２の分散補償モジュール（ＤＣＭ）（１２９２）を備え、
前記第２のＤＣＭ（１２９２）は、前記複数の光信号と関係する光分散の第３の部分を補償するように構成されることを特徴とする請求項１記載の通信システムの端末装置。
【請求項３】
前記ＤＣＵ（１２６）は第１のＤＣＵ（１２６１）であり、
前記ＤＣＭ（１２９）は第１のＤＣＭ（１２９１）であり、
前記通信システム端末装置はさらに、前記第１のＤＣＵ（１２６１）と前記受信機（１２５）との間に配置される第２のＤＣＵ（１２６２）を備え、
前記第２のＤＣＵ（１２６２）は、第３の光増幅器（１４２）及び第２のＤＣＭ（１２９２）を備え、
前記第２のＤＣＭ（１２９２）は、前記第２の光増幅器（１２８）と前記第３の光増幅器（１４２）との間に配置され、前記第１のＤＣＵ（１２６１）から供給される前記複数の光信号と関係する光分散の少なくとも第３の部分を補償するように構成されることを特徴とする請求項１又は２記載の通信システム端末装置。
【請求項４】
前記ＤＣＭ（１２９）は、
第１の光増幅器（１２７）と結合された光サキュレータ（２１０）であって、前記サキュレータは複数の入力及び出力（２１０１から２１０３）を備えた前記光サキュレータ（２１０）と、
前記複数の出力のうちの第１（２１０２）及び前記光サキュレータ（２１０）の前記複数の入力のうちの第１（２１０１）と結合されたファイバーブラッググレーティング（２１５）であって、前記ファイバーブラッググレーティング（２１５）は１つ又はそれ以上の特定の波長を有する前記光信号のある部分を前記光サキュレータ（２１０）の前記複数の入力のうちの前記第１の方向に反射して戻すように構成され、前記反射された光信号は前記複数の出力の第２（２１０３）を介して前記光サキュレータ（２１０）から出力される前記ファイバーブラッググレーティング（２１５）を備えたことを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか１つ記載の通信システム端末装置。
【請求項５】
前記受信機（１２５）は、コヒーレント受信機であることを特徴とする請求項１から４のうちのいずれか１つ記載の通信システム端末装置。
【請求項６】
前記受信機（１２５）は、非コヒーレント受信機であることを特徴とする請求項１から４のうちのいずれか１つ記載の通信システム端末装置。
【請求項７】
前記光伝送路（１３０）は、シングルモードファイバーのスパン間に配置される複数の光増幅器を備える請求項１記載の通信システム端末装置。
【請求項８】
前記ＤＣＵ（１２６）はさらに、
第１の光増幅器（１２７）及び第２の光増幅器（１２８）と、
前記第１の光増幅器（１２７）と前記第２の光増幅器（１２８）との間に配置される分散補償モジュール（ＤＣＭ）とを備え、
前記第１の光増幅器（１２７）は前記光伝送路（１３０）と通信可能に結合される請求項１記載の通信システム端末装置。
【請求項９】
前記ＤＣＭ（１２９）は、
前記第１の光増幅器（１２７）に結合される第１のモード変換器であって、前記第１のモード変換器は第１のモードで伝搬する前記光信号を受信して前記光信号をより高い次数のモードに変換するように構成される前記第１のモード変換器と、
前記第１のモード変換器に結合されるより高い次数のモードファイバースパンであって、より高い次数のモードで前記光信号を受信し前記光信号に関係する光分散の前記第１の部分を補償するように構成される前記より高い次数のモードファイバースパンと、
前記より高い次数のモードファイバースパンに結合される第２のモード変換器であって、前記より高い次数のモードで前記光信号を受信して前記光信号を前記第１のモードに変換するように構成される前記第２のモード変換器とを備える請求項８記載の通信システム端末装置。
【外国語明細書】
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