(57)【要約】   【課題】  強度変調方式に適用可能な全光信号用全光再生中継器においてジッタを抑制する。  【解決手段】  ＤＰＳＫ信号用全光再生中継器は、ＤＰＳＫ変調光信号を入力信号系列のＬｉビット長に相当するＬｉビットだけ遅延させた信号とＤＰＳＫ変調光信号とを合成する遅延光遅延検波器１０１と、遅延光遅延検波器１０１からの強度変調された光信号の雑音成分を除去し、雑音成分が除去された強度変調された復調信号を出力する全光再生中継器１０２と、強度変調された復調信号を受け入れ、復調信号と同期しジッタが抑圧された光クロック信号を発生させ、この光クロック信号を用いることで、位相変調された光信号を生成するための光キャリア信号を生成するジッタ抑圧光キャリア生成回路１０４と、強度変調された光信号および光キャリア信号に基づいて、位相変調された光信号を生成する全光位相変調器１０５とを備える。【選択図】  図８
2008177747.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送路中に配置され、ＤＰＳＫ変調光信号を受け入れ、当該ＤＰＳＫ変調光信号の雑音成分を除去するとともに、ジッタを抑圧するＤＰＳＫ信号用全光再生中継器であって、
前記伝送路を経て伝送された前記ＤＰＳＫ変調光信号を受け入れ、受け入れた光信号を分解する光分岐器、当該光分岐器から出力された一方の光信号を、入力信号系列のＬｉビット長に相当するＬｉビットだけ遅延させるＬｉビット遅延回路、および、前記光分岐器から出力されたもう一方の光信号と、前記Ｌｉビット遅延回路から出力された遅延信号とを合成する光合成器を有するＬｉビット遅延光遅延検波器と、
前記Ｌｉビット遅延光遅延検波器から出力された強度変調された光信号の雑音成分を除去し、雑音成分を除去された、強度変調された復調信号を出力する全光再生中継器と、
前記雑音成分を除去された強度変調された復調信号を受け入れ、当該復調信号と同期しジッタが抑圧された光クロック信号を発生させ、当該ジッタが抑圧された光クロック信号を用いることで、位相変調された光信号を生成するための光キャリア信号を生成するジッタ抑圧光キャリア生成回路と、
前記雑音成分を除去された強度変調された光信号を受け入れ、受け入れた光信号および前記ジッタ抑圧光キャリア生成回路からの光キャリア信号に基づいて、位相変調された光信号を生成し、当該位相変調された光信号を、再度伝送路に出力する全光位相変調器と、を備えたことを特徴とするＤＰＳＫ信号用全光再生中継器。
【請求項２】
前記ジッタ抑圧光キャリア生成回路が、
前記復調信号を受け入れて、当該復調信号からそのクロック成分に相当するパルス列を、ジッタ成分を抑圧して出力する光クロック抽出器と、
前記光クロック抽出器から出力されたジッタの抑圧された光クロック信号とは波長を異にする光信号を出力するレーザ発振器と、
前記ジッタの抑圧された光クロック信号と、前記レーザ発振器から出力された光信号とを合波する光合波器と、
前記光クロック信号が所定のレベル以上のときだけ、前記光クロック信号および前記レーザ発振器から出力された光信号を出力する非線形ゲートデバイスと、
前記非線形ゲートデバイスからの光信号を受け入れ、通過波長をレーザ発振器の出力光信号の波長と一致させ、レーザ発振器の出力光信号の波長と一致した波長の光信号を出力する光帯域通過フィルタと、を有することを特徴とする請求項１に記載のＤＰＳＫ信号用全光再生中継器。
【請求項３】
伝送路中に配置され、ＤＰＳＫ変調光信号を受け入れ、当該ＤＰＳＫ変調光信号の雑音成分を除去するとともに、ジッタを抑圧するＤＰＳＫ信号用全光再生中継器であって、
前記伝送路を経て伝送された前記ＤＰＳＫ変調光信号を受け入れ、受け入れた光信号を分解する光分岐器、当該光分岐器から出力された一方の光信号を、入力信号系列のＬｉビット長に相当するＬｉビットだけ遅延させるＬｉビット遅延回路、および、前記光分岐器から出力されたもう一方の光信号と、前記Ｌｉビット遅延回路から出力された遅延信号とを合成する光合成器を有するＬｉビット遅延光遅延検波器と、
前記Ｌｉビット遅延光遅延検波器から出力された強度変調された光信号の雑音成分を除去し、雑音成分を除去された、強度変調された復調信号を出力する全光再生中継器と、
前記雑音成分を除去された強度変調された復調信号を受け入れ、当該復調信号と同期した光クロック信号を発生させ、当該ジッタが抑圧された光信号によって前記復調信号のジッタを抑圧するジッタ抑圧復調信号生成回路と、
前記ジッタ抑圧復調信号生成回路によりジッタが抑圧された復調信号を受け入れ、受け入れた復調信号および変調が施されていない信号用レーザからの光に基づいて、位相変調された光信号を生成し、当該位相変調された光信号を、再度伝送路に出力する全光位相変調器と、を備えたことを特徴とするＤＰＳＫ信号用全光再生中継器。
【請求項４】
前記ジッタ抑圧復調信号生成回路が、
前記復調信号を受け入れて、当該復調信号からそのクロック成分に相当するパルス列を、ジッタ成分を抑圧して出力する光クロック抽出器と、
前記復調信号と、前記ジッタの抑圧された光クロック信号とを合波する光合波器と、
前記光クロック信号が所定のレベル以上のときだけ、前記光クロック信号および前記レーザ発振器から出力された光信号を出力する非線形ゲートデバイスと、
前記非線形ゲートデバイスからの光信号を受け入れ、通過波長を復調信号の波長と一致させて、当該復調信号を出力する光帯域通過フィルタと、を有することを特徴とする請求項３に記載のＤＰＳＫ信号用全光再生中継器。
【請求項５】
入力信号と、入力信号を、入力信号系列のＭビット長に相当するＭビットだけ遅延させた遅延信号とによってＭビット差動符号化信号を生成するＭビット遅延差動符号化回路、および、Ｍビット差動符号化信号をＤＰＳＫ変調する光位相変調器を有し、Ｍビット遅延符号化されたＤＰＳＫ変調光信号を送信するＭビット遅延ＤＰＳＫ送信器と、
伝送路中に配置された１以上のＤＰＳＫ信号用全光再生中継器であって、
それぞれが、
前記伝送路を経て伝送された前記ＤＰＳＫ変調光信号を受け入れ、受け入れた光信号を分解する光分岐器、当該光分岐器から出力された一方の光信号を、入力信号系列のＬｉビット長に相当するＬｉビットだけ遅延させるＬｉビット遅延回路、および、前記光分岐器から出力されたもう一方の光信号と、前記Ｌｉビット遅延回路から出力された遅延信号とを合成する光合成器を有するＬｉビット遅延光遅延検波器と、
前記Ｌｉビット遅延光遅延検波器から出力された強度変調された光信号の雑音成分を除去し、雑音成分を除去された、強度変調された復調信号を出力する全光再生中継器と、
前記雑音成分を除去された強度変調された復調信号を受け入れ、当該復調信号と同期しジッタが抑圧された光クロック信号を発生させ、当該ジッタが抑圧された光クロック信号を用いることで、位相変調された光信号を生成するための光キャリア信号を生成するジッタ抑圧光キャリア生成回路と、
前記雑音成分を除去された強度変調された光信号を受け入れ、受け入れた光信号および前記ジッタ抑圧光キャリア生成回路からの光キャリア信号に基づいて、位相変調された光信号を生成し、当該位相変調された光信号を、再度伝送路に出力する全光位相変調器と、を有するＤＰＳＫ信号用全光再生中継器と、
前記１以上のＤＰＳＫ信号用全光再生中継器を経て伝送されたＤＰＳＫ変調光信号を受け入れ、受け入れた光信号を分解する光分岐器、当該光分岐器から出力された一方の光信号を、入力信号系列のＬビット長に相当するＬビットだけ遅延させるＬビット遅延回路、および、前記光分岐器から出力されたもう一方の光信号と、前記Ｌビット遅延回路から出力された遅延信号とを合成する光合成器を有するＬビット遅延光遅延検波器と、
前記Ｌビット遅延光遅延検波器から出力された光信号を受け入れ、受け入れた光信号を電気信号に変換する光受信器と、を備え、
前記Ｍが、２ｊ−１（ｊ≧１、ただし、ｊは整数）であり、かつ、
Ｍ＝Ｌｉの総和＋Ｌ
（ｉ＝１、２、・・・、ｐ、ただし、ｐはＤＰＳＫ信号用全光再生中継器の数）
を満たすことを特徴とする光伝送システム。
【請求項６】
入力信号と、入力信号を、入力信号系列のＭビット長に相当するＭビットだけ遅延させた遅延信号とによってＭビット差動符号化信号を生成するＭビット遅延差動符号化回路、および、Ｍビット差動符号化信号をＤＰＳＫ変調する光位相変調器を有し、Ｍビット遅延符号化されたＤＰＳＫ変調光信号を送信するＭビット遅延ＤＰＳＫ送信器と、
伝送路中に配置された１以上のＤＰＳＫ信号用全光再生中継器であって、
それぞれが、
前記伝送路を経て伝送された前記ＤＰＳＫ変調光信号を受け入れ、受け入れた光信号を分解する光分岐器、当該光分岐器から出力された一方の光信号を、入力信号系列のＬｉビット長に相当するＬｉビットだけ遅延させるＬｉビット遅延回路、および、前記光分岐器から出力されたもう一方の光信号と、前記Ｌｉビット遅延回路から出力された遅延信号とを合成する光合成器を有するＬｉビット遅延光遅延検波器と、
前記Ｌｉビット遅延光遅延検波器から出力された強度変調された光信号の雑音成分を除去し、雑音成分を除去された、強度変調された復調信号を出力する全光再生中継器と、
前記雑音成分を除去された強度変調された復調信号を受け入れ、当該復調信号と同期した光クロック信号を発生させ、当該ジッタが抑圧された光信号によって前記復調信号のジッタを抑圧するジッタ抑圧復調信号生成回路と、
前記ジッタ抑圧復調信号生成回路によりジッタが抑圧された復調信号を受け入れ、受け入れた復調信号および変調が施されていない信号用レーザからの光に基づいて、位相変調された光信号を生成し、当該位相変調された光信号を、再度伝送路に出力する全光位相変調器と、を有するＤＰＳＫ信号用全光再生中継器と、
前記１以上のＤＰＳＫ信号用全光再生中継器を経て伝送されたＤＰＳＫ変調光信号を受け入れ、受け入れた光信号を分解する光分岐器、当該光分岐器から出力された一方の光信号を、入力信号系列のＬビット長に相当するＬビットだけ遅延させるＬビット遅延回路、および、前記光分岐器から出力されたもう一方の光信号と、前記Ｌビット遅延回路から出力された遅延信号とを合成する光合成器を有するＬビット遅延光遅延検波器と、
前記Ｌビット遅延光遅延検波器から出力された光信号を受け入れ、受け入れた光信号を電気信号に変換する光受信器と、を備え、
前記Ｍが、２ｊ−１（ｊ≧１、ただし、ｊは整数）であり、かつ、
Ｍ＝Ｌｉの総和＋Ｌ
（ｉ＝１、２、・・・、ｐ、ただし、ｐはＤＰＳＫ信号用全光再生中継器の数）
を満たすことを特徴とする光伝送システム。
【請求項７】
前記Ｍビット遅延ＤＰＳＫ送信器、前記ＤＰＳＫ信号用全光再生中継器および前記Ｌビット遅延光遅延検波器に制御信号を送信可能な制御システムを備え、
前記制御システムが、送信者となるＭビット遅延ＤＰＳＫ送信器、受信者となる光受信器を特定し、当該特定されたＭビット遅延ＤＰＳＫ送信器および光受信器の間に位置するｐ個（ｐは１以上の整数）のＤＰＳＫ信号用全光再生中継器を特定する経路特定手段と、
Ｍ＝Ｌｉの総和＋Ｌ  （ｉ＝１、２、・・・、ｐ）となるように、前記Ｍビット遅延ＤＰＳＫ送信器、ｐ個のＤＰＳＫ信号用全光再生中継器およびＬビット遅延光遅延検波器のそれぞれの遅延ビット長Ｍ、ＬｉおよびＬを決定する遅延ビット決定手段と、
前記遅延ビット長を、制御情報として、前記Ｍビット遅延ＤＰＳＫ送信器、ｐ個のＤＰＳＫ信号用全光再生中継器およびＬビット遅延光遅延検波器のそれぞれに送信する送信手段と、を有することを特徴とする請求項５または６に記載の光伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＰＳＫ信号用全光再生中継器、当該ＤＰＳＫ信号用全光再生中継器を採用した光伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の光ファイバ通信技術の進展はめざましく、従来から用いられてきた光信号の点滅にディジタル信号の“１”と“０”を対応させて送出する強度変調方式に加えて、ディジタル信号に対応して光の位相を対応させる位相変調方式が実用化の段階に入ってきた。
【０００３】
光信号に位相変調を用いるものとしてよく利用されているものの一つに、差動同期位相シフト・キーイング変調（ＤＰＳＫ：Differential Phase-Shift Keying）方式がある。現在の光通信方式に主として用いられているのは強度変調方式であるが、強度変調方式においては、伝送する情報信号の“０”と“１”に対して光信号を点滅させるため、光ファイバの有する非線形光学効果の影響を受けやすく、伝送特性が劣化する問題があった。この状況を克服する技術として最近DPSK方式が注目されている。即ち、ＤＰＳＫ方式においては、伝送する情報信号の“０”と“１”に対して、光信号の位相が変調される方式であるため、光信号の強度は絶えず一定であり、そのため、光ファイバの有する非線形光学効果の影響を比較的受けにくいことが既に知られている。
【０００４】
たとえば、特許文献１には、ＷＤＭの周波数利用効率を高めるための光伝送システムが開示されている。特許文献１においては、ｎ個（ｎチャネル）の光送信器が、多重装置において直交偏波多重化されて送信される。また、光伝送路を伝搬したＷＤＭ信号は、分離装置によりｎ個の信号光に分離される。分離された信号光は、半ビット遅延器および合波器により半ビット遅延検波される。
【０００５】
図１は従来のＤＰＳＫ、ＷＤＭ（波長多重）光伝送システムの構成例を示すブロックダイヤグラムである。図１において、１−１〜１−ＮはＤＰＳＫ送信器、２は波長合波器、３は光中継伝送路、４は光前置増幅器、５は波長分波器、６−１〜６−Ｎは光遅延検波器、７−１〜７−Ｎは光受信器である。
【０００６】
ＤＰＳＫ光送信器１−１〜１−Ｎは、それぞれ、ＤＰＳＫ変調された光信号を出力する。以下、ＤＰＳＫ光送信器についてより詳細に説明する。図２は、従来のＤＰＳＫ送信器の構成例を示すブロックダイヤグラムである。図２に示すように、ＤＰＳＫ光送信器１は、レーザ発振器２０、光位相変調器２１、差動符号化回路２６を有する。
【０００７】
レーザ発振器２０は半導体レーザ等により構成され、変調のかかっていない連続波の光信号を発生させる。該光信号は、光位相変調器２１により位相変調されるが、この場合、光位相変調器２１を駆動する電気信号は次のように生成される。すなわち、被伝送信号たるデータ信号は、データ信号入力２５から入力される。入力されたデータ信号は、差動符号化回路２６により、差動符号化処理され適宜増幅された後、光位相変調器２１を駆動し、ＤＰＳＫ変調された光信号は、ＤＰＳＫ送信器出力２９に導かれる。
【０００８】
図３は、図２の差動符号化回路の構成をより詳細に示すブロックダイヤグラムである。図３に示すように、差動符号化回路２６は、１ビット遅延回路３３、および、排他的論理和演算回路３４を有している。１ビット遅延回路３３は、入力された信号系列に対して、丁度その系列の１ビット分の遅延を与える回路である。図３において、データ信号入力３０に入力されたデータ信号は、排他的論理和演算回路３４に設けられた入力端子３２に入力される。その一方、排他的論理和演算回路３４の出力端子３７は２分岐され、その一方は１ビット遅延回路３３を介して入力端子３１に接続され、もう一方は差動符号化信号出力３８に導かれる。
【０００９】
ここで、図３に示す差動符号化回路の動作を数式的に示しておく。データ信号入力に加えられるデータ信号系列をｂｋ (ｋ＝１，２，３，・・・)、差動符号化信号出力３８に出力される差動符号化された信号系列をｄｋ（ｋ＝１，２，３，・・・)とすると、上述した構成から以下の式が成り立つ。
【００１０】
ｄｋ＝ｂｋ(XOR)ｄｋ−１      ・・・（１）
ただし、（１）式において、ｋはｋ≧２を示す整数、(XOR)は、排他的論理和演算を示す。また、ｄ１に対しては、予め０か１の何れかの値を割り当てる。
【００１１】
図１において、ＤＰＳＫ送信器１−１〜１−Ｎから出力された、それぞれ波長の異なるＮ波のＤＰＳＫ変調された光信号は、波長合波器２で合波された後、光中継伝送路３に送出される。光中継伝送路３は、光ファイバ伝送路と光増幅中継器とを縦列に接続して構成された伝送路で、光ファイバ伝送路の伝送損失を光増幅中継器で補償しながら光信号を伝送する構成である。
【００１２】
光中継伝送路３を伝送されたＮ波の光信号は、光前置増幅器４によって増幅された後、波長分波器５によって各波長成分に分波され、該分波された各波長の光信号は、それぞれ光遅延検波器６−１〜６−Ｎに入力される。光遅延検波器６−１〜６−Ｎは、ＤＰＳＫ信号を復調して通常の強度変調信号に変換する。
【００１３】
以下、光遅延検波器６−１〜６−Ｎの構成について更に詳細に述べる。図４は、従来のＤＰＳＫ、ＷＤＭ光伝送システムにおける光遅延検波器の構成例を示すブロックダイヤグラムである。光遅延検波器６（ここでは、単に「光遅延検波器６」と表す。）は、光分岐器４１と、１ビット光遅延回路４２と、光合成器４３とを有する。入力端子４０に入力されたＤＰＳＫ変調された光信号は、光分岐器４１によって等しい電力の２つの光信号に分岐される。該分岐された光信号の一方は、１ビット光遅延回路４２によって信号系列の１ビット長に相当する遅延を与えられる。該遅延を与えられた光信号と該分岐されたもう一方の光信号は、光合成器４３によって合成され出力端子４８に導かれる。
【００１４】
図４に示す光遅延検波器の構成により、ＤＰＳＫ変調された光信号を復調することが可能である。その理由を以下に数式的に示す。図４に示す光遅延検波器においては、１ビット遅延された光信号と遅延を受けない光信号が合成されているので、ｃｋを出力端子４８におけるデータ系列とすると、これを論理式で表わすと、（２）式のようになる。
【００１５】
ｃｋ＝ｄｋ(XOR)ｄｋ−１＝ｂｋ(XOR)ｄｋ−１(XOR)ｄｋ−１＝ｂｋ  ・・・（２）
すなわち、図４の構成によりＤＰＳＫ信号が復調されることが示された。図１において、光遅延検波器６−１〜６−Ｎにより復調された各波長の光信号は、それぞれ光受信器７−１〜７−Ｎによって受信され、該光受信器の出力電気信号が所望の受信信号となる。
【特許文献１】特開２００４−３３６５７５号公報
【非特許文献１】「All-Optical 2R Regeneration of 40-Gb/s SignalImpaired by Intrachannel Four-Wave Mixing」、Ｙ．Ｓｕ他著、 IEEE Photonics Technology Letters、 Vol. 15、No.2、2003、第３５０頁〜第３５２頁、２００３年２月発行
【非特許文献２】「All-optical clock recovery from NRZ-DPSK signal」、Ｙｕ．Ｙｕ他著、IEEE PhotonicsTechnology Letters、Vol.18、No.22、第２３５６頁〜第２３５８頁、２００６年１１月１５日発行
【非特許文献３】「Optical regeneration at 40 Gb/s and beyond」、Ｏｌｉｖｉｅｒ  Ｌｅｃｌｅｒｃ他著、IEEE Journal of Lightwave Technology、Vol.21、No.11、第２７７９頁〜第２７９０頁、２００３年１１月発行
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
従来のＤＰＳＫ光通信方式においては、伝送路上で付加される雑音、光ファイバの波長分散、偏波モード分散、非線形光学効果等による波形歪みの影響により、通信品質が劣化することがあった。そしてこの品質劣化を除去するには、光受信器７−１〜７−Ｎの出力電気信号に対して、電気信号処理によって信号再生処理を行ない、再び光ファイバ伝送路に送出するという方法をとっていた。しかしながら、上述したような電気信号処理による信号再生処理においては、数十Ｇｂｉｔ／ｓを超えるような超高速光信号に対しては適用困難であり、また超高速信号処理に要する消費電力も大きく実用化の問題点になっていた。
【００１７】
その一方、強度変調方式を用いた光伝送システムにおいては、上記信号再生処理について、電気信号処理を介さずに光信号処理によって行なうような、全光信号再生技術に関する研究開発が最近進展しており、上述したような超高速信号処理、消費電力の問題も解決されつつある。
【００１８】
しかしながら、全光信号再生技術は、そのままでは位相変調されたＤＰＳＫ光信号には適用できないため、位相変調された光信号に適用可能な新たな方式の出現が望まれていた。図５は、ＤＰＳＫ信号用全光再生中継器の一例を示すブロックダイヤグラムである。図５に示すように、このＤＰＳＫ信号用全光再生中継器は、光遅延検波器６１、全光再生中継器６２および全光位相変調器６３を有している。このＤＰＳＫ信号用全光再生中継器において、光遅延検波器６１で復調されたＤＰＳＫ光信号は、光遅延検波器６１で強度変調信号に変換され、全光再生中継器６２に導かれる。全光再生中継器６２では光信号の強度雑音は抑制することができる。しかしながら、全光再生中継器６２では、時間軸方向の雑音であるジッタを抑圧することができない。したがって、全光位相変調器６３で再び位相変調された光信号もジッタが含まれた状態で位相変調されるため、このＤＰＳＫ信号用全光再生中継器ではジッタを取り除くことができない。
【００１９】
本発明は、ジッタを抑圧可能なＤＰＳＫ信号用全光再生中継器および当該ＤＰＳＫ信号用光再生中継器を採用した光伝送システム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】
【００２０】
本発明の目的は、伝送路中に配置され、ＤＰＳＫ変調光信号を受け入れ、当該ＤＰＳＫ変調光信号の雑音成分を除去するとともに、ジッタを抑圧するＤＰＳＫ信号用全光再生中継器であって、
前記伝送路を経て伝送された前記ＤＰＳＫ変調光信号を受け入れ、受け入れた光信号を分解する光分岐器、当該光分岐器から出力された一方の光信号を、入力信号系列のＬｉビット長に相当するＬｉビットだけ遅延させるＬｉビット遅延回路、および、前記光分岐器から出力されたもう一方の光信号と、前記Ｌｉビット遅延回路から出力された遅延信号とを合成する光合成器を有するＬｉビット遅延光遅延検波器と、
前記Ｌｉビット遅延光遅延検波器から出力された強度変調された光信号の雑音成分を除去し、雑音成分を除去された、強度変調された復調信号を出力する全光再生中継器と、
前記雑音成分を除去された強度変調された復調信号を受け入れ、当該復調信号と同期しジッタが抑圧された光クロック信号を発生させ、当該ジッタが抑圧された光クロック信号を用いることで、位相変調された光信号を生成するための光キャリア信号を生成するジッタ抑圧光キャリア生成回路と、
前記雑音成分を除去された強度変調された光信号を受け入れ、受け入れた光信号および前記ジッタ抑圧光キャリア生成回路からの光キャリア信号に基づいて、位相変調された光信号を生成し、当該位相変調された光信号を、再度伝送路に出力する全光位相変調器と、を備えたことを特徴とするＤＰＳＫ信号用全光再生中継器により達成される。
【００２１】
好ましい実施態様においては、前記ジッタ抑圧光キャリア生成回路が、
前記復調信号を受け入れて、当該復調信号からそのクロック成分に相当するパルス列を、ジッタ成分を抑圧して出力する光クロック抽出器と、
前記光クロック抽出器から出力されたジッタの抑圧された光クロック信号とは波長を異にする光信号を出力するレーザ発振器と、
前記ジッタの抑圧された光クロック信号と、前記レーザ発振器から出力された光信号とを合波する光合波器と、
前記光クロック信号が所定のレベル以上のときだけ、前記光クロック信号および前記レーザ発振器から出力された光信号を出力する非線形ゲートデバイスと、
前記非線形ゲートデバイスからの光信号を受け入れ、通過波長をレーザ発振器の出力光信号の波長と一致させ、レーザ発振器の出力光信号の波長と一致した波長の光信号を出力する光帯域通過フィルタと、を有する。
【００２２】
また、本発明の目的は、伝送路中に配置され、ＤＰＳＫ変調光信号を受け入れ、当該ＤＰＳＫ変調光信号の雑音成分を除去するとともに、ジッタを抑圧するＤＰＳＫ信号用全光再生中継器であって、
前記伝送路を経て伝送された前記ＤＰＳＫ変調光信号を受け入れ、受け入れた光信号を分解する光分岐器、当該光分岐器から出力された一方の光信号を、入力信号系列のＬｉビット長に相当するＬｉビットだけ遅延させるＬｉビット遅延回路、および、前記光分岐器から出力されたもう一方の光信号と、前記Ｌｉビット遅延回路から出力された遅延信号とを合成する光合成器を有するＬｉビット遅延光遅延検波器と、
前記Ｌｉビット遅延光遅延検波器から出力された強度変調された光信号の雑音成分を除去し、雑音成分を除去された、強度変調された復調信号を出力する全光再生中継器と、
前記雑音成分を除去された強度変調された復調信号を受け入れ、当該復調信号と同期した光クロック信号を発生させ、当該ジッタが抑圧された光信号によって前記復調信号のジッタを抑圧するジッタ抑圧復調信号生成回路と、
前記ジッタ抑圧復調信号生成回路によりジッタが抑圧された復調信号を受け入れ、受け入れた復調信号および変調が施されていない信号用レーザからの光に基づいて、位相変調された光信号を生成し、当該位相変調された光信号を、再度伝送路に出力する全光位相変調器と、を備えたことを特徴とするＤＰＳＫ信号用全光再生中継器により達成される。
【００２３】
好ましい実施態様においては、前記ジッタ抑圧復調信号生成回路が、
前記復調信号を受け入れて、当該復調信号からそのクロック成分に相当するパルス列を、ジッタ成分を抑圧して出力する光クロック抽出器と、
前記復調信号と、前記ジッタの抑圧された光クロック信号とを合波する光合波器と、
前記光クロック信号が所定のレベル以上のときだけ、前記光クロック信号および前記レーザ発振器から出力された光信号を出力する非線形ゲートデバイスと、
前記非線形ゲートデバイスからの光信号を受け入れ、通過波長を復調信号の波長と一致させて、当該復調信号を出力する光帯域通過フィルタと、を有する。
【００２４】
また、本発明の目的は、入力信号と、入力信号を、入力信号系列のＭビット長に相当するＭビットだけ遅延させた遅延信号とによってＭビット差動符号化信号を生成するＭビット遅延差動符号化回路、および、Ｍビット差動符号化信号をＤＰＳＫ変調する光位相変調器を有し、Ｍビット遅延符号化されたＤＰＳＫ変調光信号を送信するＭビット遅延ＤＰＳＫ送信器と、
伝送路中に配置された１以上のＤＰＳＫ信号用全光再生中継器であって、
それぞれが、
前記伝送路を経て伝送された前記ＤＰＳＫ変調光信号を受け入れ、受け入れた光信号を分解する光分岐器、当該光分岐器から出力された一方の光信号を、入力信号系列のＬｉビット長に相当するＬｉビットだけ遅延させるＬｉビット遅延回路、および、前記光分岐器から出力されたもう一方の光信号と、前記Ｌｉビット遅延回路から出力された遅延信号とを合成する光合成器を有するＬｉビット遅延光遅延検波器と、
前記Ｌｉビット遅延光遅延検波器から出力された強度変調された光信号の雑音成分を除去し、雑音成分を除去された、強度変調された復調信号を出力する全光再生中継器と、
前記雑音成分を除去された強度変調された復調信号を受け入れ、当該復調信号と同期しジッタが抑圧された光クロック信号を発生させ、当該ジッタが抑圧された光クロック信号を用いることで、位相変調された光信号を生成するための光キャリア信号を生成するジッタ抑圧光キャリア生成回路と、
前記雑音成分を除去された強度変調された光信号を受け入れ、受け入れた光信号および前記ジッタ抑圧光キャリア生成回路からの光キャリア信号に基づいて、位相変調された光信号を生成し、当該位相変調された光信号を、再度伝送路に出力する全光位相変調器と、を有するＤＰＳＫ信号用全光再生中継器と、
前記１以上のＤＰＳＫ信号用全光再生中継器を経て伝送されたＤＰＳＫ変調光信号を受け入れ、受け入れた光信号を分解する光分岐器、当該光分岐器から出力された一方の光信号を、入力信号系列のＬビット長に相当するＬビットだけ遅延させるＬビット遅延回路、および、前記光分岐器から出力されたもう一方の光信号と、前記Ｌビット遅延回路から出力された遅延信号とを合成する光合成器を有するＬビット遅延光遅延検波器と、
前記Ｌビット遅延光遅延検波器から出力された光信号を受け入れ、受け入れた光信号を電気信号に変換する光受信器と、を備え、
前記Ｍが、２ｊ−１（ｊ≧１、ただし、ｊは整数）であり、かつ、
Ｍ＝Ｌｉの総和＋Ｌ
（ｉ＝１、２、・・・、ｐ、ただし、ｐはＤＰＳＫ信号用全光再生中継器の数）
を満たすことを特徴とする光伝送システムにより達成される。
【００２５】
さらに、本発明の目的は、入力信号と、入力信号を、入力信号系列のＭビット長に相当するＭビットだけ遅延させた遅延信号とによってＭビット差動符号化信号を生成するＭビット遅延差動符号化回路、および、Ｍビット差動符号化信号をＤＰＳＫ変調する光位相変調器を有し、Ｍビット遅延符号化されたＤＰＳＫ変調光信号を送信するＭビット遅延ＤＰＳＫ送信器と、
伝送路中に配置された１以上のＤＰＳＫ信号用全光再生中継器であって、
それぞれが、
前記伝送路を経て伝送された前記ＤＰＳＫ変調光信号を受け入れ、受け入れた光信号を分解する光分岐器、当該光分岐器から出力された一方の光信号を、入力信号系列のＬｉビット長に相当するＬｉビットだけ遅延させるＬｉビット遅延回路、および、前記光分岐器から出力されたもう一方の光信号と、前記Ｌｉビット遅延回路から出力された遅延信号とを合成する光合成器を有するＬｉビット遅延光遅延検波器と、
前記Ｌｉビット遅延光遅延検波器から出力された強度変調された光信号の雑音成分を除去し、雑音成分を除去された、強度変調された復調信号を出力する全光再生中継器と、
前記雑音成分を除去された強度変調された復調信号を受け入れ、当該復調信号と同期した光クロック信号を発生させ、当該ジッタが抑圧された光信号によって前記復調信号のジッタを抑圧するジッタ抑圧復調信号生成回路と、
前記ジッタ抑圧復調信号生成回路によりジッタが抑圧された復調信号を受け入れ、受け入れた復調信号および変調が施されていない信号用レーザからの光に基づいて、位相変調された光信号を生成し、当該位相変調された光信号を、再度伝送路に出力する全光位相変調器と、を有するＤＰＳＫ信号用全光再生中継器と、
前記１以上のＤＰＳＫ信号用全光再生中継器を経て伝送されたＤＰＳＫ変調光信号を受け入れ、受け入れた光信号を分解する光分岐器、当該光分岐器から出力された一方の光信号を、入力信号系列のＬビット長に相当するＬビットだけ遅延させるＬビット遅延回路、および、前記光分岐器から出力されたもう一方の光信号と、前記Ｌビット遅延回路から出力された遅延信号とを合成する光合成器を有するＬビット遅延光遅延検波器と、
前記Ｌビット遅延光遅延検波器から出力された光信号を受け入れ、受け入れた光信号を電気信号に変換する光受信器と、を備え、
前記Ｍが、２ｊ−１（ｊ≧１、ただし、ｊは整数）であり、かつ、
Ｍ＝Ｌｉの総和＋Ｌ
（ｉ＝１、２、・・・、ｐ、ただし、ｐはＤＰＳＫ信号用全光再生中継器の数）
を満たすことを特徴とする光伝送システムにより達成される。
【００２６】
好ましい実施態様において、光伝送システムは、前記Ｍビット遅延ＤＰＳＫ送信器、前記ＤＰＳＫ信号用全光再生中継器および前記Ｌビット遅延光遅延検波器に制御信号を送信可能な制御システムを備え、
前記制御システムが、送信者となるＭビット遅延ＤＰＳＫ送信器、受信者となる光受信器を特定し、当該特定されたＭビット遅延ＤＰＳＫ送信器および光受信器の間に位置するｐ個（ｐは１以上の整数）のＤＰＳＫ信号用全光再生中継器を特定する経路特定手段と、
Ｍ＝Ｌｉの総和＋Ｌ  （ｉ＝１、２、・・・、ｐ）となるように、前記Ｍビット遅延ＤＰＳＫ送信器、ｐ個のＤＰＳＫ信号用全光再生中継器およびＬビット遅延光遅延検波器のそれぞれの遅延ビット長Ｍ、ＬｉおよびＬを決定する遅延ビット決定手段と、
前記遅延ビット長を、制御情報として、前記Ｍビット遅延ＤＰＳＫ送信器、ｐ個のＤＰＳＫ信号用全光再生中継器およびＬビット遅延光遅延検波器のそれぞれに送信する送信手段と、を有する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、ジッタを抑圧可能なＤＰＳＫ信号用全光再生中継器および当該ＤＰＳＫ信号用光再生中継器を採用した光伝送システムを提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。本実施の形態にかかるＤＰＳＫ信号用全光再生中継器を説明するのに先立って、Ｍビット遅延ＤＰＳＫ送信器、Ｍビット光遅延検波器を用いたＤＰＳＫ、ＷＤＭ光伝送システムについて説明する。図６は、Ｍビット遅延ＤＰＳＫ、ＷＤＭ光伝送システムの構成例を示すブロックダイヤグラムである。図６に示すように、本実施の形態にかかるＭビット遅延ＤＰＳＫ、ＷＤＭ光伝送システムは、Ｍビット遅延ＤＰＳＫ送信器１１−１〜１１−Ｎ、波長合波器２、光中継伝送路３、光前置増幅器４、光分波器５、Ｍビット遅延光遅延検波器１６−１〜１６−Ｎ、および、光受信器７−１〜７―Ｎを備えている。なお、図１と同様の構成部分には、同一の符号を付し、説明の重複を省略する。
【００２９】
Ｍビット遅延ＤＰＳＫ送信器１１−１〜１１−Ｎは、Ｎ波のＭビット遅延ＤＰＳＫ信号を発生させる。Ｍビット遅延ＤＰＳＫ送信器１１は、図２に示すＤＰＳＫ送信器における差動符号化回路２６の代わりに、Ｍビット遅延差動符号化回路を有する。Ｍビット遅延差動符号化回路は、図３に示す差動符号化回路の１ビット遅延回路３３の代わりにＭビット遅延回路を有している。Ｍビット光遅延回路によって信号系列のＭビット長に相当する遅延を与えられる。
【００３０】
データ信号系列をｂｋ（ｋ＝１，２，３，・・・）、Ｍビット遅延差動符号化回路から出力されるＭビット遅延差動符号化信号系列をｐｋ（ｋ＝１，２，３，・・・）とすると、上述した構成から以下の（３）式が成り立つ。
【００３１】
ｐｋ＝ｂｋ(XOR)ｐｋ−Ｍ    ・・・（３）
（３）式において、ｋは整数、ｋ≧Ｍ＋１を満たす。また、ｐｋ（１≦ｋ≦Ｍ）に対しては、ｐｋには予め値０を割り当てるものとする。
【００３２】
図６において、Ｍビット遅延ＤＰＳＫ送信器１１−１〜１１−Ｎより出力された、Ｎ波のＭビット遅延ＤＰＳＫ信号は、図１と同様の構成からなる伝送路３を伝送した後、波長分波器５により各波長信号成分に分離され、Ｍビット遅延光遅延検波器１６−１〜１６−Ｎに入力される。
【００３３】
Ｍビット光遅延検波器１６は、図４に示す光遅延検波器６の１ビット光遅延回路４２の代わりに、Ｍビット光遅延回路を有している。Ｍビット遅延光遅延検波器１６において、入力端子に入力されたＤＰＳＫ変調された光信号は、光分岐器によって等しい電力の２つの光信号に分岐される。該分岐された光信号の一方は、Ｍビット光遅延回路によって信号系列のＭビット長に相当する遅延を与えられる。該遅延を与えられた光信号と該分岐されたもう一方の光信号は、光合成器によって合成され出力端子に導かれる。
【００３４】
Ｍビット光遅延検波器によれば、復調後のデータ符号をｍｋ（ｋ＝１，２，３，・・・）とすると、以下の（４）式に示すような論理動作により、Ｍビット遅延ＤＰＳＫ信号の復調が可能であることが示される。
【００３５】
ｍｋ＝ｐｋ(XOR)ｐｋ−Ｍ＝ｂｋ(XOR)ｐｋ−Ｍ(XOR)ｐｋ−Ｍ＝ｂｋ    ・・・（４）
このように、復調結果は送信されたデータ信号系列ｂｋとなり、データは正しく復調される。上述したように、本実施の形態によれば、Ｍビット遅延ＤＰＳＫ送信器１１−１〜１１−ＮとＭビット遅延光遅延検波器１６−１〜１６−Ｎとを組み合わせて使用することにより、送信されたデータ信号系列を復調することが可能である。
【００３６】
図６に示す伝送システムにおいては、伝送路中に、光前置増幅器４を配置して、伝送される光信号を増幅している。しかしながら、伝送路中を伝送される光信号には雑音が付加され、また、歪みが生じる。そこで、伝送路中にＤＰＳＫ信号用全光再生中継器を設け、光信号の雑音等を除去して、再度、伝送路中に送出することが望ましい。したがって、伝送路中にＤＰＳＫ信号用全光再生中継器が設けられた伝送システムについて説明する。
【００３７】
図７は、伝送路上にＤＰＳＫ信号用全光再生中継器が設けられた伝送システムの一例を示すブロックダイヤグラムである。図７に示すように、この伝送システムは、２ビット遅延ＤＰＳＫ送信器５０、光中継伝送路５１、ＤＰＳＫ信号用全光再生中継器６０、光中継伝送路５２、光遅延検波器５３、光前置増幅器５４、および、光受信器５５を有している。２ビット遅延ＤＰＳＫ送信器５０は、Ｍビット遅延ＤＰＳＫ送信器において、Ｍ＝２としたものである。即ち、２ビット遅延ＤＰＳＫ送信器５０から出力される光信号の信号系列ｑｋは、以下の（５）式により表すことができる。
【００３８】
ｑｋ＝ｂｋ(XOR)ｑｋ−２    ・・・（５）
信号系列ｑｋで位相変調された２ビット遅延ＤＰＳＫ信号は、光中継伝送路５１に入力される。光中継伝送路５１は、縦列に接続された光ファイバ伝送路と光増幅中継器で構成されているが、光中継伝送路５１においては、一般的に光増幅中継器が発生する自然放出光雑音によって伝送される光信号に雑音が付加され、また、光ファイバの有する波長分散特性などの影響により、伝送される光信号に歪みが生じる。
【００３９】
従って、２ビット遅延ＤＰＳＫ信号は、光中継伝送路５１を通過した後に、一般的に雑音や歪み成分を伴っている。ＤＰＳＫ信号用全光再生中継器６０は、このような雑音や歪み成分を除去するとともに、ジッタを抑圧するために設置される。
【００４０】
図８は、本発明の第１の実施の形態にかかるＤＰＳＫ信号用全光再生中継器の構成例を示すブロックダイヤグラムである。図８に示すように、第１の実施の形態にかかるＤＰＳＫ信号用全光再生中継器６０は、光遅延検波器１０１、全光再生中継器１０２、光分岐器１０３、ジッタ抑圧光キャリア生成回路１０４および全光位相変調器１０５を有する。
【００４１】
光遅延検波器１０１に入力された２ビット遅延ＤＰＳＫ信号は、以下の（６）式に従って、符号変換を受けると共に、位相変調信号から強度変調信号に変換される。なお、強度変調された信号は、位相変調信号を復調した復調信号ということもできる。
【００４２】
ｑｋ１＝ｑｋ(XOR)ｑｋ−１    ・・・（６）
光遅延検波器１０１から出力された強度変調された光信号は、全光再生中継器１０２に入力される。全光再生中継器１０２は、強度変調された光信号の雑音成分を除去する作用を有しており、これまでにいくつかの形態が提案されている。本実施の形態においては、例示的に、非特許文献１に記載された全光再生中継器を採用している。図９は、本実施の形態にかかる全光再生中継器の構成例を示すブロックダイヤグラムである。
【００４３】
図９に示すように、全光再生中継器１０２は、高出力増幅器７１、非線形光デバイス７２および光帯域通過フィルタ７３を有している。雑音や歪みを伴った強度変調された光信号は、入力端子７０から高出力光増幅器７１に入力される。高出力光増幅器７１によって増幅された光信号は、非線形光デバイス７２に入力される。
【００４４】
一般に非線形光デバイスに高い光電力を有する光信号を入力すると、その周波数スペクトラムが、自己位相変調効果により初期の状態に比べて拡がることが知られている。周波数スペクトラムの拡がりは、強度変調波のレベル（論理値）が“１”の時に起きるが、“０”の時は光電力が“０”であるため、スペクトラムは拡がらない。従って、光帯域通過フィルタ７３の透過中心周波数を、入力光信号の周波数に対して適当な値だけずらしておけば、光信号のレベルが“１”の時には、周波数スペクトラムが拡がるため、光帯域通過フィルタ７３の通過帯域にかかる信号成分が発生して、出力に光信号が現れるが、光信号のレベルが“０”の時には、光帯域通過フィルタ７３の出力には全く光信号が出力されない。
【００４５】
従って、図９に示す全光再生中継器１０２の構成を用いれば、光信号のレベルが“０”の部分の雑音や歪みが除去でき、また光スペクトラムの拡がりにより、光信号のレベル“１”の部分における雑音も適宜除去され、出力端子７５から出力される出力光信号の信号対雑音比は、入力信号のそれに対して改善することがわかる。
【００４６】
このようにして、全光再生中継器１０２により強度雑音が抑圧された強度変調信号は、光分岐器１０３によって２つに分岐され、その一方が、全光位相変調器１０５に入力され、もう一方は、ジッタ抑圧光キャリア生成回路１０４に入力される。
【００４７】
以下、本実施の形態にかかるジッタ抑圧光キャリア生成回路１０４について説明する。図１０は、本実施の形態にかかるジッタ抑圧光キャリア生成回路１０４の構成例を示すブロックダイヤグラムである。図１０に示すように、本実施の形態にかかるジッタ抑圧光キャリア生成回路１０４は、光クロック抽出器１１１、高出力光増幅器１１２、レーザ発振器１１３、光合波器１１４、非線形ゲートデバイス１１５および光帯域通過フィルタ１１６を有する。  ジッタ抑圧光キャリア生成回路１０４は、雑音成分を除去された強度変調された復調信号を受け入れ、当該復調信号と同期しジッタが抑圧された光クロック信号を発生させ、当該ジッタが抑圧された光クロック信号を用いることで、位相変調された光信号を生成するための光キャリア信号を生成する。
【００４８】
光クロック抽出器１１１は、入力された強度変調信号（復調信号）から、そのクロック成分に相当するパルス列を、ジッタ成分を抑圧して出力する回路である。光クロック抽出器１１１として、モード同期レーザなどを用いることができる。なお、光遅延検波器１０１（図８参照）と光クロック抽出器１１１とを組み合わせて、ＤＰＳＫ信号からクロック列を抽出することは、非特許文献２に開示されている。
【００４９】
光クロック抽出器１１１により得られたジッタが抑圧された光クロック信号は、高出力光増幅器１１２により十分に高いレベルに増幅された後、該光クロック信号とは波長を異にするレーザ発振器１１３から出力される光信号と光合波器１１４において合波され、非線形ゲートデバイス１１５に入力される。
【００５０】
非線形ゲートデバイス１１５は、十分に高いレベルの光信号が入力されたときだけ透過性を示し、それより低いレベルの光信号が入力されたときにはほとんど透過性を示さないデバイスであり、一般的には過飽和吸収デバイスなどが用いられる。したがって、非線形ゲートデバイス１１５の出力には、光クロック信号があるレベル以上のときだけ、該光クロック信号およびレーザ発振器１１３からの出力光信号が出力され、光クロック信号があるレベル以下のときには何も出力されない。非線形光デバイスによる光データ信号の再生については、たとえば、非特許文献３に開示されている。
【００５１】
さらに、非線形ゲートデバイス１１５の出力に接続された光帯域通過フィルタ１１６の通過波長を、レーザ発振器１１３の出力光信号の波長と一致させておけば、前述した光クロック信号は光帯域通過フィルタ１１６の出力には含まれず、光帯域通過フィルタ１１６からは、前述した光クロック信号があるレベル以上のときにだけ、レーザ発振器１１３から出力された光信号が出力される。すなわち、光帯域通過フィルタ１１６から出力された光信号においては、ジッタが抑圧されており、かつ、図８のＤＰＳＫ信号用全光再生中継器の入力端子１００に入力されるＭビット遅延（２ビット遅延）ＤＰＳＫ信号とは異なった波長の光信号となる。
【００５２】
本実施の形態においては、上記ジッタ抑圧光キャリア生成回路１０４により生成された光信号が、以下に述べる全光位相変調器１０５における搬送波（キャリア）として使用される。図１１は、本実施の形態にかかる全光位相変調器の構成例を示すブロックダイヤグラムである。図８に示すように、本実施の形態にかかる全光位相変調器１０５は、高出力光増幅器１２１、光遅延調整器１２２、光合波器１２３、非線形光デバイス１２４および光帯域通過フィルタ１２５を有している。
【００５３】
光分岐器１０３（図８参照）の出力光信号のうち、もう一方の強度変調された光信号は、高出力光増幅器１２１によって増幅された後、光遅延調整器１２２によって、ジッタ抑圧光キャリア生成回路１０４において生成される光クロック信号とのタイミングを合わせるべく遅延された後、光合波器１２３に与えられる。光合波器１２３は、光遅延調整器１２２によってタイミングを合わされた強度変調された光信号と、ジッタ抑圧光キャリア生成回路１０４からの、光クロック信号と同期したレーザ発振器１１３からの出力光信号とを合波する。
【００５４】
合波された光信号は、非線形光デバイス１２４に入力され、レーザ発振器１１３から出力された光信号が位相変調を受ける。光帯域通過フィルタ１２５の通過波長を、レーザ発振器１１３から出力された光信号の波長を通過させるように設定しておけば、出力端子にはＤＰＳＫ変調された光信号が出力される。このＤＰＳＫ変調された光信号は、前述したように、レーザ発振器１１３の出力光信号を再生された光クロック信号でゲートして生成された、ジッタの抑圧された光信号を位相変調することにより生成される。したがって、伝送路を伝送された後の復調の際に誤りが生じるおそれを減じることが可能となる。
【００５５】
第１の実施の形態においては、光クロック抽出器１１１の出力光信号はジッタが抑圧されているクロック光であるにもかかわらず、当該クロック光は最終的に、図８のＤＰＳＫ信号用全光再生中継器の出力端子１０６には導かれていない。その代わりに、非線形ゲートデバイス１１５により、レーザ発振器１１３からの出力光信号を光クロック抽出器１１１の出力クロック光でゲートした光を最終的な搬送波（キャリア）としている。この理由を以下に説明する。
【００５６】
図８のＤＰＳＫ信号用全光再生中継器６０の入力端子１００から入力されるＭビット（２ビット）遅延ＤＰＳＫ光信号には位相変調がかけられている。したがって、隣接するビット間において、光の位相がπ（１８０°）急激に変わる箇所がある。このような位相変調成分は、光遅延検波器１０１の出力においても消失しない。また、当該位相変調成分は、光クロック抽出器１１１によっても消失せずにそのまま残る。すなわち、光クロック抽出器１１１の出力光信号は、一般に位相変調信号を含んだものとなるため、そのままでは新たに生成する位相変調波の搬送波（キャリア）として利用することができない。そこで、第１の実施の形態においては、変調のかけられてない光信号を出力するレーザ発振器１１３を用意し、その出力光信号を位相変調波のキャリアとして使用している。
【００５７】
第１の実施の形態によれば、ジッタ抑圧光キャリア生成回路１０４において、新たに発生させた搬送波（キャリア）に対してジッタを抑圧させている。
【００５８】
次に、第２の実施の形態にかかるＤＰＳＫ信号用全光再生中継器について説明する。図１２は、本発明の第２の実施の形態にかかるＤＰＳＫ信号用全光再生中継器の構成例を示すブロックダイヤグラムである。図１２に示すように、第２の実施の形態にかかるＤＰＳＫ信号用全光再生中継器６０は、光遅延検波器１０１、全光再生中継器１０２、ジッタ抑圧復調信号生成回路２０４および全光位相変調器２０５を有している。第２の実施の形態において、光遅延検波器１０１および全光再生中継器１０２は、第１の実施の形態のものと同様であるため説明を省略する。
【００５９】
図１３は、本実施の形態にかかるジッタ抑圧復調信号生成回路の構成例を示すブロックダイヤグラムである。図１３に示すように、ジッタ抑圧復調信号生成回路２０４は、光分岐器２１１、光クロック抽出器２１２、高出力光増幅器２１３、光遅延調整器２１４、光合波器２１５、非線形ゲートデバイス２１６および光帯域通過フィルタ２１７を有する。ジッタ抑圧復調信号生成回路２０４は、雑音成分を除去された強度変調された復調信号を受け入れ、当該復調信号と同期した光クロック信号を発生させ、当該ジッタが抑圧された光クロック信号によって前記復調信号のジッタを抑圧する。
【００６０】
全光再生中継器１０２からの出力光信号は、光分岐器２１１によって２つに分岐され、その一方が、光クロック抽出器２１２に入力され、もう一方が、光遅延調整器２１４に与えられる。
【００６１】
光クロック抽出器２１２は、第１の実施の形態と同様に、入力された強度変調信号（復調信号）から、そのクロック成分に相当するパルス列を、ジッタ成分を抑圧して出力する回路である。光クロック抽出器２１２の出力であるクロック光を高出力光増幅器２１３によって増幅した光信号と、光遅延調整器２１４により適宜遅延を調整された、全光再生中継器１０２からの出力光信号とは、光合波器２１５によって合波され、さらに、光合波器２１５の出力は、非線形ゲートデバイス２１６に入力されて、ジッタの抑圧された信号を得ることができる。ジッタの抑圧された信号は、当該信号のみを選択的に通過させるような中心波長に設定された光帯域通過フィルタ２１７を通過する。
【００６２】
図１４は、本実施の形態にかかる全光位相変調器の構成例を示すブロックダイヤグラムである。図１４に示すように、本実施の形態にかかる全光位相変調器２０５は、レーザ発振器２２１、高出力光増幅器２２２、光合波器２２３、非線形光デバイス２２４および光帯域通過フィルタ２２５を有する。レーザ発振器２２１からは、上述したジッタが抑圧された信号とは異なる波長の光信号が出力される。
【００６３】
ジッタ抑圧復調信号生成回路２０４からの出力である、ジッタが抑圧された信号は、高出力光増幅器２２２により増幅される。高出力光増幅器２２２の出力、および、レーザ発振器２２１の出力は、光合波器２２３によって合波された後、非線形光デバイス２２４に入力される。
【００６４】
非線形光デバイス２２４においては、ジッタが抑圧された信号のレベルに従って、レーザ発振器２２１から出力された光信号に位相変調が施される。位相変調が施された光信号は、当該光信号のみを選択的に通過させるように中心波長を設定された光帯域通過フィルタ２２５を通過し、図１２の出力端子２０６に導かれる。
【００６５】
第２の実施の形態によれば、光遅延検波器１０１で復調された信号に対して、ジッタ抑圧復調信号生成回路２０４においてジッタを抑圧している。
【００６６】
以下、第１の実施の形態にかかるＤＰＳＫ信号用全光再生中継器と、第２の実施の形態にかかるＤＰＳＫ信号用全光再生中継器との相違について説明する。第１の実施の形態においては、ジッタ抑圧光キャリア生成回路１０４において新たに生成した搬送波（キャリア）に対してジッタを抑圧させている。第１の実施の形態にかかるジッタ抑圧光キャリア生成回路１０４において、レーザ発振器１１３からの出力光信号は、光クロック抽出器１１１の出力である光クロック信号に同期して、非線形ゲートデバイス１１５によりゲートされる。すなわち、レーザ発振器１１３の出力光信号には変調がかかっていないが、その出力は非線形ゲートデバイス１１５により光クロック信号により強度変調され、さらに、強度変調がかけられた信号に全光位相変調器１０５において位相変調が施される。
【００６７】
一般に、ＤＰＳＫ変調に対して、このような変調を、キャリアのレベルがゼロになる時点があることから、ＲＺ（Return-to-Zero）−ＤＰＳＫ変調と称している。通常のＤＰＳＫ変調ではレーザ発振器の出力光信号である連続波に位相変調が施され光キャリアの強度は変調されていないため、強度は一定である。ＲＺ−ＤＰＳＫ変調を用いると、通常のＤＰＳＫ変調と比較して長距離伝送特性が良好である。
【００６８】
このように、第１の実施の形態にかかるＤＰＳＫ信号用全光再生中継器においては、新たに発生した光キャリアに対してジッタを抑圧している。つまり、再生されＲＺ変調された光キャリアの強度変調タイミングが、光クロック抽出器１１１によってジッタが抑圧されたものとなっており、これが全光３Ｒ再生機能のうちのリタイミング(Retiming)機能に相当している。したがって、第１の実施の形態において、図８に示す光遅延検波器１０１、全光再生中継器１０２、光分岐器１０３を経て、直接、全光位相変調器１０５に入力される信号に対してはジッタ抑圧がなされていない。しかしながら、図８に示すＤＰＳＫ信号用全光再生中継器の出力である、再度位相変調された信号のタイミングは、ジッタが抑圧されたキャリアにより決定されるため、ＤＰＳＫ信号用全光再生中継器によりジッタ抑圧は実現されている。
【００６９】
これに対して、第２の実施の形態にかかるＤＰＳＫ信号用全光再生中継器においては、図１２に示す光遅延検波器１０１によって復調されたデータ信号に対して、図１３に示すジッタ抑圧復調信号生成回路２０４の光分岐器２１１、光クロック抽出器２１２および高出力光増幅器２１３によってジッタ抑圧、つまり、リタイミング機能が提供される。第２の実施の形態においては、光キャリアは、図１４に示す全光位相変調器２０５のレーザ発振器２２１から出力される連続波であるため、光キャリアについてリタイミングは施されない。しかしながら、復調信号（全光位相変調の変調信号）に対してリタイミングが施されているため、結果的に全光３Ｒ機能が実現される。
【００７０】
上述したように、第１の実施の形態および第２の実施の形態の何れのＤＰＳＫ信号用全光再生中継器６０においても、全光位相変調器１０５、２０５において、光信号を再度、光中継伝送路（図７の符号５２）に送出するため位相変調を行っている。ＤＰＳＫ信号用全光再生中継器６０から出力された、位相変調された光信号は、光中継伝送路５２を伝送され、光遅延検波器５３に入力される。光遅延検波器５３では以下の式（７）に従って入力光信号が処理される。
【００７１】
ｑｋ２＝ｑｋ１(XOR)ｑｋ1−１
＝（ｑｋ(XOR)ｑｋ−１）(XOR)（ｑｋ−１(XOR)ｑｋ−２）
＝ｑｋ(XOR)ｑｋ−２＝ｂｋ(XOR)ｑｋ−２(XOR)ｑｋ−２＝ｂｋ  ・・・（７）
（７）式から、光遅延検波器５３の出力はデータ信号系列ｂｋとなり、データ信号系列が正しく復調されることがわかる。復調された光信号は、光前置増幅器５４で増幅された後、光受信器５５により受信され電気信号に変換される。
【００７２】
このように、図７に示す光伝送システムの構成においては、２ビット遅延ＤＰＳＫ送信器５０により発生、送出された２ビット遅延ＤＰＳＫ信号が、光遅延検波器６１と光遅延検波器５３の２台の光遅延検波器の動作により完全に元のデータ信号系列に復元されており、したがって、強度変調信号用の全光信号再生技術を位相変調された光信号にも適用可能であることがわかる。
【００７３】
本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。
【００７４】
たとえば、第１の実施の形態および第２の実施の形態においては、送信側において２ビット遅延ＤＰＳＫ送信器により２ビット遅延ＤＰＳＫ信号を発生、送出し、ＤＰＳＫ信号用全光再生中継器の光遅延検波器および受信側の光遅延検波器という２つの光遅延検波器によりもとのデータ信号系列を復元している。しかしながら、送信側における遅延ビット長、ＤＰＳＫ信号用全光再生中継器における遅延ビット長、および、受信側の遅延検波器における遅延ビット長は上述したものに限定されない。この点について以下に説明する。
【００７５】
たとえば、送信側においてＭビット遅延ＤＰＳＫ送信器を採用し、遅延をＭビットと一般化しても良い。
【００７６】
図１５は。Ｍビット遅延ＤＰＳＫ送信器を含む光伝送システムの構成例を示すブロックダイヤグラムである。図１５に示すように、この光伝送システムは、Ｍビット遅延ＤＰＳＫ送信器２９０、光中継伝送路２９２−１、ＤＰＳＫ信号用全光再生中継器３００−１、光中継伝送路２９２−２、ＤＰＳＫ信号用全光再生中継器３００−２、・・・、光中継伝送路２９２−Ｐ、光前置増幅器２９７、Ｌビット遅延光遅延検波器２９６、光受信器２９８およびＧＭＰＬＳ（Generalized Multi-Protocol Label Switching）制御網２９９を有している。
【００７７】
本発明者は、Ｍビット遅延ＤＰＳＫ信号をどのような形態で遅延検波していけば、正しく復調を行うことができるかについて以下のような知見を得た。
【００７８】
Ｍビット遅延ＤＰＳＫ信号にＭ台の光遅延検波器を適用することによってデータ信号系列を復調可能なのは、Ｍが２の累乗、即ち、
Ｍ＝２ｊ−１  （ｊ≧１、ただし、ｊは整数）  ・・・（８）
であるときに限られる。即ち、Ｍ＝１，２，４，８，１６，３２・・・という具合に、上記復調方法が適用可能なＭビット遅延ＤＰＳＫ信号としては、Ｍの値に制約が生じることになる。本発明においては、４ビット遅延ＤＰＳＫ信号は、以下に示すどのような構成によっても復調可能である。
（１）１台の４ビット遅延光遅延検波器
（２）２台の２ビット遅延光遅延検波器
（３）１台の２ビット遅延光遅延検波器と２台の１ビット遅延光遅延検波器の組み合わせ（合計３台）
（４）４台の１ビット遅延光遅延検波器
即ち、４ビット遅延ＤＰＳＫ信号は、遅延ビット長が可変な光遅延検波器を用いれば、１台から４台の任意の台数の光遅延検波器を用いて復調可能であることがわかった。
【００７９】
上記考え方は、更に８、１６、３２ビット遅延ＤＰＳＫ信号にも適用可能であるが、ここでは詳細な説明は省略する。
【００８０】
図１５において、Ｍビット遅延ＤＰＳＫ送信器２９０は、Ｍビット遅延ＤＰＳＫ光信号を送出する。当該Ｍビット遅延ＤＰＳＫ光信号は、光中継伝送路２９２−1を通過後、前述したように雑音や歪みの影響を除去し、ジッタを抑圧するためのＤＰＳＫ信号用全光再生中継器３００−1に入力され再生される。以下同様の構成により、Ｍビット遅延ＤＰＳＫ光信号は、光中継伝送路２９２−２、ＤＰＳＫ信号用全光再生中継器３００−２・・・、光中継伝送路２９２−Ｐ（但しＰは正の整数）を通過した後、光前置増幅器２９７で増幅され、その後Ｌビット遅延光遅延検波器２９６で光遅延検波され、強度変調信号に変換された後、光受信器２９８により受信されて受信電気信号となる。
【００８１】
Ｍビット遅延ＤＰＳＫ送信器２９０は、１ビット光遅延回路、２ビット光遅延回路、・・・、Ｑビット光遅延回路および排他論理和演算回路を有し、何れか１つの遅延回路（Ｍビット遅延回路：１≦Ｍ≦Ｑ）が選択され、入力信号系列のＭビット長に相当するＭビットだけ遅延された光信号が排他論理和演算回路に入力されるようになっている。したがって、Ｍビット遅延ＤＰＳＫ送信器からは、選択されたＭビットだけ遅延された光信号が出力される。なお、いずれの遅延回路を選択するかについては、ＧＭＰＬＳ制御網２９９から受け取る制御情報により決定される。
【００８２】
図１６は、ＤＰＳＫ信号用全光再生中継器３００の構成の一例を示すブロックダイヤグラムである。図１６に示すように、このＤＰＳＫ信号用全光再生中継器３００は、図８に示す第１の実施の形態にかかるＤＰＳＫ信号用全光再生中継器６０の光遅延検波器１０１の代わりに、Ｌビット遅延光遅延検波器３０１を有している。また、Ｌビット遅延光遅延検波器３０１は、ＧＭＰＬＳ制御網２９９から制御情報を受け取ることができるようになっている。なお、図１６において、図８に示すＤＰＳＫ信号用全光再生中継器６０と同一の構成部分については同一の符号を付している。
【００８３】
Ｌビット遅延光検波器３０１は、光分岐器、１ビット光遅延回路、２ビット光遅延回路、・・・、Ｒビット光遅延回路、および、光合成器を有し、光分岐器から分岐された一方の光信号が、選択された何れか１つの遅延回路（Ｌビット遅延回路：１≦Ｌ≦Ｒ）を通って、光合成器に与えられ、入力信号系列のＬビット長に相当するＬビットだけ遅延された光信号と、光分岐器から出力された他方の光信号とが合成されるようになっている。何れの遅延回路を選択するかについては、ＧＭＰＬＳ制御網２９９から受け取る制御情報により決定される。
【００８４】
図１７は、ＤＰＳＫ信号用全光再生中継器３００の構成の他の例を示すブロックダイヤグラムである。図１７に示すように、このＤＰＳＫ信号用全光再生中継器３００は、図１２に示す第２の実施の形態にかかるＤＰＳＫ信号用全光再生中継器６０の光遅延検波器１０１の代わりに、Ｌビット遅延光遅延検波器３０１を有している。また、Ｌビット遅延光遅延検波器３０１は、ＧＭＰＬＳ制御網２９９から制御情報を受け取ることができるようになっている。図１７において、図１２に示すＤＰＳＫ信号用全光再生中継器６０と同一の構成部分については同一の符号を付している。図１７に示すＬビット遅延検波器３０１の構成も、図１６に示すＬビット遅延検波器３０１のものと同様である。
【００８５】
また、図１５に示すＬビット遅延光遅延検波器２９６も、図１６、１７に示すＬビット遅延光遅延検波器３０１と同様の構成であり、入力信号系列のＬビット（１≦Ｌ≦Ｒ）長に相当するＬビットだけ遅延された光遅延検波を行うことができる。また、Ｌの値はＧＭＰＬＳ制御網２９９から受け取る制御情報により設定することが可能である。
【００８６】
図１５に用いられているＤＰＳＫ信号用全光再生中継器３００−１、３００−２、・・・及びＬビット遅延光遅延検波器２９６には、上述したようにＬビット遅延光遅延検波が用いられている。その一方、Ｍビット遅延ＤＰＳＫ送信器２９０からは、Ｍビット遅延ＤＰＳＫ光信号が送出される。従って、たとえば、Ｍ＝４、ＤＰＳＫ信号用全光再生中継器が２台用いられている場合には、ＤＰＳＫ信号用全光再生中継器３００−１、３００−２、及びＬビット遅延光遅延検波器２９６の遅延を表わすＬの一例として次のような組み合わせが考えられる。
・ＤＰＳＫ信号用全光再生中継器３００−１の遅延ビット長：Ｌ＝１ビット
・ＤＰＳＫ信号用全光再生中継器３００−２の遅延ビット長：Ｌ＝１ビット
・Ｌビット遅延光遅延検波器２９６の遅延ビット長：Ｌ＝２ビット
そこで、ＧＭＰＬＳ制御網２９９を用いて、ＤＰＳＫ信号用全光再生中継器３００−１、３００−２、及びＬビット遅延光遅延検波器２９６の遅延ビット長として、上記の値を制御情報として伝達して設定するようにすれば、光受信器２９８の出力信号は、正しく復調された信号となる。
【００８７】
一般にＭビット遅延ＤＰＳＫ送信器２９０のＭの値、及びＤＰＳＫ信号用全光再生中継器３００−１、３００−２、・・・の台数は、システムによって異なるため、Ｍの値、およびＤＰＳＫ信号用全光再生中継器３００−１、３００−２、・・・に用いられるＬビット遅延光遅延検波器の各Ｌの値、Ｌビット遅延光遅延検波器２９６のＬの値を適切に設定して、システム全体としてＭビット遅延ＤＰＳＫ光信号が正しく復調できるように設定を行う必要があるが、これについてもＧＭＰＬＳ制御網２９９を介してこれらの情報を相互に交換、参照することにより実現可能である。
【００８８】
ＧＭＰＬＳ制御網２９９における制御システムは、以下のように、Ｍビット遅延ＤＰＳＫ送信器２９０のＭの値、Ｋ個のＤＰＳＫ信号用全光再生中継器３００−１〜３００−Ｋのそれぞれの遅延ビットＬｉ（ｉ＝１、２、・・・、Ｋ）の値、および、Ｌビット遅延光遅延検波器２９６の遅延ビットＬの値を決定する。制御システムは、
Ｍ＝Ｌ１＋Ｌ２＋・・・＋ＬＫ＋Ｌ
となるような、Ｍ、Ｌｉ（ｉ＝１、２、・・・、Ｋ）およびＬを算出する。
【００８９】
なお、Ｍは、Ｍビット遅延ＤＰＳＫ送信器２９０における遅延ビット、Ｌｉは、ＤＰＳＫ信号用全光再生中継器３００−ｉ（ｉ＝１、２、・・・、Ｋ）における遅延ビット、Ｌは、Ｌビット遅延光遅延検波器２９６における遅延ビットである。それぞれの遅延ビットの値は、制御情報として、Ｍビット遅延ＤＰＳＫ送信器２９０、ＤＰＳＫ信号用全光再生中継器３００−ｉおよびＬビット遅延光遅延検波器２９６に送信される。
【００９０】
なお、第１の実施の形態、第２の実施の形態の双方において、説明を簡単にするために、ＷＤＭではない単一波長の伝送システムについて述べたが、ＷＤＭシステムにも適用可能であることはいうまでも無い。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】図１は従来のＤＰＳＫ、ＷＤＭ（波長多重）光伝送システムの構成例を示すブロックダイヤグラムである。
【図２】図２は、従来のＤＰＳＫ送信器の構成例を示すブロックダイヤグラムである。
【図３】図３は、図２の差動符号化回路の構成をより詳細に示すブロックダイヤグラムである。
【図４】図４は、従来のＤＰＳＫ、ＷＤＭ光伝送システムにおける光遅延検波器の構成例を示すブロックダイヤグラムである。
【図５】図５は、従来のＤＰＳＫ信号用全光再生中継器の構成例を示すブロックダイヤグラムである。
【図６】図６は、Ｍビット遅延ＤＰＳＫ、ＷＤＭ光伝送システムの構成例を示すブロックダイヤグラムである。
【図７】図７は、本発明の実施の形態にかかる光伝送システムの構成例を示すブロックダイヤグラムである。
【図８】図８は、本発明の第１の実施の形態にかかるＤＰＳＫ信号用全光再生中継器の構成例を示すブロックダイヤグラムである。
【図９】図９は、第１の実施の形態にかかる全光再生中継器の構成例を示すブロックダイヤグラムである。
【図１０】図１０は、第１の実施の形態にかかるジッタ抑圧光キャリア生成回路の構成例を示すブロックダイヤグラムである。
【図１１】図１１は、第１の実施の形態にかかる全光位相変調器の構成例を示すブロックダイヤグラムである。
【図１２】図１２は、第２の実施の形態にかかる全光再生中継器の構成例を示すブロックダイヤグラムである。
【図１３】図１３は、第２の実施の形態にかかるジッタ抑圧復調信号生成回路の構成例を示すブロックダイヤグラムである。
【図１４】図１４は、第２の実施の形態にかかる全光位相変調器の構成例を示すブロックダイヤグラムである。
【図１５】図１５は。Ｍビット遅延ＤＰＳＫ送信器を含む光伝送システムの構成例を示すブロックダイヤグラムである。
【図１６】図１６は、ＤＰＳＫ信号用全光再生中継器の構成の一例を示すブロックダイヤグラムである。
【図１７】図１７は、ＤＰＳＫ信号用全光再生中継器の構成の他の例を示すブロックダイヤグラムである。
【符号の説明】
【００９２】
２          波長合波器
３          光中継伝送路
５          波長分波器
７          光受信器
５０        ２ビット遅延ＤＰＳＫ送信器
５１、５２  光中継伝送路
５３        光遅延検波器
５４        光前置増幅器
５５        光受信器
６０        ＤＰＳＫ信号用全光再生中継器
６１        光遅延検波器
６２        全光再生中継器
６３        全光位相変調器
１０１      光遅延検波器
１０２      全光再生中継器
１０３      光分岐器
１０４      ジッタ抑圧光キャリア生成回路
１０５      全光位相変調器
２０４      ジッタ抑圧復調信号生成回路
２０５      全光位相変調器
【図１】
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【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】
2008177747.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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