(57)【要約】【課題】高いスペクトル効率と大きな伝送距離容量積が同時に得られるよな伝送条件を特定し、低コストかつ小型な光送信器および光受信器を用いて高密度波長多重光伝送を実現した光伝送システムを提供する。【解決手段】本発明のＷＤＭ光伝送システムは、信号光の変調形式を定め、かつ、光合波器２および光分波器４の透過特性を表すモデル式を仮定することに基づいて、伝送距離容量積が最大値となるスペクトル効率を計算によって特定し、そのスペクトル効率に近づくように、各光送信器１から出力される信号光のビットレートおよび周波数間隔、並びに、光合波器２および光分波器３の透過特性を最適化したシステム構成を有するものである。【選択図】図７
2004040253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光送信器から出力される波長の異なる信号光を光合波器により合波して光伝送路に送信し、該光伝送路を伝搬した波長多重信号光を光分波器により波長に応じて分波して複数の光受信器で受信する波長多重光伝送システムにおいて、
前記複数の光送信器は、信号光の変調形式を定め、かつ、前記光合波器および前記光分波器の透過特性を表すモデル式を仮定することに基づいて計算される、伝送距離および伝送容量の積が最大値となるスペクトル効率に近づくように、ビットレートおよび周波数間隔が設定された信号光をそれぞれ発生し、
前記光合波器および前記光分波器は、前記モデル式に従い、かつ、前記伝送距離および伝送容量の積が最大値となるスペクトル効率に応じて透過帯域幅が設定された透過特性を有することを特徴とする波長多重光伝送システム。
【請求項２】
請求項１に記載の波長多重光伝送システムであって、
前記信号光の変調形式は、ＮＲＺ変調形式であり、
前記光合波器および前記光分波器の透過特性を表すモデル式は、各信号光の波長に対応した各々の透過帯形状を、周波数ｆ、透過帯域の中心周波数ｆｃ、透過帯域の半値全幅Δｆ、フィルタ次数ｎを用いて次式
【数１】
2004040253.tif 000007
で表したものであることを特徴とする波長多重光伝送システム。
【請求項３】
請求項２に記載の波長多重光伝送システムであって、
前記フィルタ次数ｎが２次であり、前記伝送距離および伝送容量の積が最大値となるスペクトル効率が０．５７４ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚであることを特徴とする波長多重光伝送システム。
【請求項４】
請求項３に記載の波長多重光伝送システムであって、
信号光の１波あたりのビットレートＢおよび周波数グリッドＩが予め与えられたとき、ｋを自然数として表されるスペクトル効率Ｂ／（ｋＩ）と、前記伝送距離および伝送容量の積が最大値となるスペクトル効率との差が最小となるように自然数ｋを選定し、該自然数ｋに従って信号光の周波数間隔Ｓ＝ｋＩが設定されることを特徴とする波長多重光伝送システム。
【請求項５】
波長の異なる複数の信号光を合波して光伝送路に送信し、該光伝送路を伝搬した波長多重信号光を波長に応じて分波して受信する波長多重光伝送方法において、
信号光の変調形式を定め、かつ、信号光の合波および分波時における透過特性を表すモデル式を仮定することに基づいて、伝送距離および伝送容量の積が最大値となるスペクトル効率を計算し、
該伝送距離および伝送容量の積が最大値となるスペクトル効率に近づくように、信号光のビットレートおよび周波数間隔を設定すると共に、前記信号光の合波および分波時における実際の透過特性を前記モデル式に従って設定して、波長多重信号光の伝送を行うことを特徴とする波長多重光伝送方法。
【請求項６】
複数の波長の光信号を多重化するための波長多重化装置において、
前記光信号のビットレートと符号化の種類とに基づいて求められるスペクトル幅よりも狭い帯域のフィルタを用いて前記光信号のスペクトルの短波長側および長波長側の各成分を削除し、当該光信号間隔を前記スペクトル幅より狭い間隔とすることを特徴とする波長多重化装置。
【請求項７】
複数の波長の光信号を多重化した波長多重光を波長多重分離するための波長多重分離装置において、
前記光信号のビットレートと符号化の種類とに基づいて求められるスペクトル幅よりも狭い帯域のフィルタを用いて前記光信号のスペクトルの短波長側および長波長側の各成分を削除し、当該光信号間隔を前記スペクトル幅より狭い間隔とすることを特徴とする波長多重分離装置。
【請求項８】
複数の波長の光信号を多重化して伝送路に出力する波長多重化装置と、前記伝送路からの波長多重光を波長多重分離する波長多重分離装置とを有する光伝送システムにおいて、
前記波長多重化装置および前記波長多重分離装置は、前記光信号のビットレートと符号化の種類とに基づいて求められるスペクトル幅よりも狭い帯域のフィルタを用いて前記光信号のスペクトルの短波長側および長波長側の各成分を削除し、当該光信号間隔を前記スペクトル幅より狭い間隔とすることを特徴とする光伝送システム。
【請求項９】
請求項６または８に記載の波長多重化装置および請求項７または８に記載の波長多重分離装置は、偏光に依存しない光部品で構成したことを特徴とする装置またはシステム。
【請求項１０】
波長の異なる複数の光をそれぞれ変調した複数の光信号を生成し、
該光信号のスペクトルの短波長側および長波長側の各成分を削除してそれぞれを所定の帯域幅にし、
当該光信号を前記所定の帯域幅で波長多重して伝送することを特徴とする波長多重光伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長の異なる複数の信号光を同一の光ファイバ中に多重化して伝送することにより大容量通信を実現する波長多重（ＷＤＭ）光伝送システムおよびＷＤＭ光伝送方法に関し、特に、各信号光を高密度に多重化して伝送するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＷＤＭ光伝送システムの伝送容量を増大するためには、周波数間隔（波長間隔）を可能な限り狭くし、多くの波長を高密度に多重化する必要がある。しかし、信号光のスペクトルはビットレートに応じた広がりを持っており、そのスペクトルの広がりが周波数間隔を制限している。
【０００３】
上記の信号光スペクトルの広がりは、ビットレートだけでなく変復調方式にも依存する。ＷＤＭ光伝送システムに用いられる変復調方式としては、例えば次のような方式などが知られている。
（１）ＮＲＺ変調形式を用いた強度変調−直接検波（ＩＭ−ＤＤ）方式
（２）ＲＺ変調形式を用いた強度変調−直接検波（ＩＭ−ＤＤ）方式
（３）ＣＳ−ＲＺ（Ｃａｒｒｉｅｒ　ｓｕｐｐｒｅｓｓｅｄ−ＲＺ）変調−直接検波方式（例えば、Ｙ．Ｍｉｙａｍｏｔｏ，　”１．２−Ｔｂｉｔ／ｓ　（３０ｘ４２．７−Ｇｂｉｔ／ｓ　ＥＴＤＭ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｃｈａｎｎｅｌ）　ＷＤＭ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｏｖｅｒ　３７６ｋｍ　ｗｉｔｈ　１２５−ｋｍ　ｓｐａｃｉｎｇ　ｕｓｉｎｇ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｅｒｒｏｒ　ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｃａｒｒｉｅｒ−ｓｕｐｐｒｅｓｓｅｄ　ＲＺ　ｆｏｒｍａｔ”，　ＯＦＣ２０００　ＰＤ２６　等参照）
（４）ＢＳＩＭ−ＤＰＳＫ変調−直接検波方式（例えば、Ｔ．Ｍｉｙａｎｏ，　”Ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｏｆ　ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ　ｉｎｄｕｃｅｄ　ｂｙ　ＳＰＭ／ＸＰＭ＋ＧＶＤ　ｉｎ　ＷＤＭ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｕｓｉｎｇ　ａ　ｂｉｔ−ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ　ｍｏｄｕｌａｔｅｄ　ＤＰＳＫ　ｓｉｇｎａｌ”，　ＯＥＣＣ２０００　１４Ｄ３−３　等参照）
（５）ＶＳＢ変調−直接検波方式（例えば、釣谷剛宏「光フィルタを用いた帯域削減ＲＺ光信号による２０Ｇｂｉｔ／ｓ　ＷＤＭ伝送に関する検討」ＯＣＳ２００１−２８等参照）
これらの変復調方式の中で、実際の製品に最も広く用いられているのは、（１）の方式である。（２）〜（４）の方式は、（１）の方式に比べてＯＳＮＲ耐力が高いなどの利点はあるが、信号光がより広いスペクトルをもつため、高密度多重という観点からは不利になる。また、（５）の方式は、（１）の方式に比べて信号光スペクトルが狭く、高密度多重という観点からは有利であるが、光送信器構成が複雑になるという欠点がある。
【０００４】
また、ＷＤＭ信号光を高密度化するための対策としては、上記のような変復調方式に着目した技術の他に、例えば次のような偏波の制御に基づく技術が提案されている。
（６）偏波直交伝送技術（Ｔ．Ｉｔｏ　”６．４Ｔｂ／ｓ　（１６０ｘ４０Ｇｂ／ｓ）　ＷＤＭ　ＴＲＡＮＳＭＩＳＳＩＯＮ　ＥＸＰＥＲＩＭＥＮＴ　ＷＩＴＨ　０．８　ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚ　ＳＰＥＣＴＲＡＬ　ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ”，　ＥＣＯＣ２０００　ＰＤ１．１等参照）
（７）偏波多重伝送技術（例えば、Ｙ．Ｆｒｉｇｎａｃ　”Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｏｆ　２５６　ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ−ｄｉｖｉｓｉｏｎ　ａｎｄ　ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−ｄｉｖｉｓｉｏｎ−ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ　ｃｈａｎｎｅｌｓ　ａｔ　４２．７Ｇｂ／ｓ　（１０．２Ｔｂ／ｓ　ｃａｐａｃｉｔｙ）　ｏｖｅｒ　３ｘ１００ｋｍ　ｏｆ　ＴｅｒａＬｉｇｈｔＴＭｆｉｂｅｒ”，　ＯＦＣ２００２　Ｐｏｓｔｄｅａｄｌｉｎｅ　Ｐａｐｅｒｓ　ＦＣ５−１等参照）
ところで、ＷＤＭ信号光の高密度化を表す指標としてスペクトル効率が知られている。このスペクトル効率は、１波あたりのビットレートＢを周波数間隔Ｓで割った値（Ｂ／Ｓ）で定義される。
【０００５】
例えば、前述の（１）に示した通常のＮＲＺ変調形式を用いた強度変調−直接検波（ＩＭ−ＤＤ）方式では、（６）に示した偏波直交伝送技術や（７）に示した偏波多重伝送技術を適用しない場合で、最大０．４ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚのスペクトル効率が得られている。具体的には、１波あたり１０Ｇｂｉｔ／ｓの信号光を２５ＧＨｚ間隔で多重化した例（例えば、Ｐ．Ｌｅ　Ｒｏｕｘ　”２５ＧＨｚ　ＳＰＡＣＥＤ　ＤＷＤＭ　１６０ｘ１０．６６Ｇｂｉｔ／ｓ　（１．６Ｔｂｉｔ／ｓ）　ＵＮＲＥＰＥＡＴＥＲＥＤ　ＴＲＡＮＳＭＩＳＳＩＯＮ　ＯＶＥＲ　３８０ｋｍ”，　ＥＣＯＣ２００１　ＰＤＭ１．５等参照）、または、１波あたり４０Ｇｂｉｔ／ｓの信号光を１００ＧＨｚ間隔（例えば、Ｈ．Ｏｏｉ　”３．５Ｔｂｉｔ／ｓ　（４３−Ｇｂｉｔ／ｓ　ｘ　８８ｃｈ）　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｏｖｅｒ　６００−ｋｍ　ＮＺＤＳＦ　ｗｉｔｈ　ＶＩＰＡ　ｖａｒｉａｂｌｅ　ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒｓ”，　ＯＦＣ２００２　ＴｈＸ３等参照）で多重化した例などが報告されている。
【０００６】
また、研究段階では、前述の（５）に示したＶＳＢ変調−直接検波方式に（６）および（７）に示した偏波制御に関する技術などを適用することによって、０．４ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚを超えるスペクトル効率が実現されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した偏波直交伝送技術および偏波多重伝送技術を実現するためには、光送信器や光受信器の部品数が多くなると共に組み立て作業が非常に複雑化するため、サイズの大型化およびコストの上昇を招いてしまうという問題がある。このため、偏波直交伝送および偏波多重伝送を行うことなく、小型かつ低コストの光送信器および光受信器を使用した構成により、０．４ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚを超えるスペクトル効率を実現してシステムの大容量化を図ることが求められている。
【０００８】
スペクトル効率の増加を図る上で大きな課題となるのは、信号光間のクロストークによってＱ値が劣化することである。すなわち、スペクトル効率を増加して伝送容量を拡大できたとしても、それによってＱ値が劣化して伝送距離が縮小してしまえば市場の要求を満足できなくなる場合がある。
このような観点からシステム性能を議論するためには、スペクトル効率だけではなく、例えば、伝送距離および伝送容量の積の値（以下、伝送距離容量積と呼ぶことにする）を性能指標として用いることが有効であり、システム設計上では、上記の伝送距離容量積を最大化することが重要な課題となる。伝送距離容量積を最大化するためには、信号光間のクロストークによるＱ値劣化を抑圧することが重要である。
【０００９】
本発明は上記の点に着目してなされたもので、高いスペクトル効率と大きな伝送距離容量積が同時に得られるような伝送条件を特定し、小型かつ低コストな光送信器および光受信器を用いて高密度波長多重光伝送を実現した光伝送システムおよび光伝送方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のＷＤＭ光伝送システムの１つの態様は、複数の光送信器から出力される波長の異なる信号光を光合波器により合波して光伝送路に送信し、該光伝送路を伝搬したＷＤＭ信号光を光分波器により波長に応じて分波して複数の光受信器で受信するシステムである。このＷＤＭ光伝送システムにおいて、複数の光送信器は、信号光の変調形式を定め、かつ、光合波器および光分波器の透過特性を表すモデル式を仮定することに基づいて計算される、伝送距離および伝送容量の積（伝送距離容量積）が最大値となるスペクトル効率に近づくように、ビットレートおよび周波数間隔が設定された信号光をそれぞれ発生する。また、光合波器および光分波器は、上記のモデル式に従い、かつ、伝送距離容量積が最大値となるスペクトル効率に応じて透過帯域幅が設定された透過特性を有する。
【００１１】
かかる構成のＷＤＭ光伝送システムでは、伝送距離容量積が最大値となるスペクトル効率を計算により特定し、そのスペクトル効率に近づくように、各光送信器から出力される信号光のビットレートおよび周波数間隔、並びに、光合波器および光分波器の透過特性がそれぞれ最適化されるようになる。これにより、偏波直交伝送や偏波多重伝送を適用することなく、高いスペクトル効率を実現しながら伝送距離容量積の増大を図ることができるため、低コストかつ小型の光送信器および光受信器を用いて高密度波長多重光伝送を実現した大容量の光伝送システムを提供することが可能になる。
【００１２】
上記のＷＤＭ光伝送システムについて、信号光の変調形式は、ＮＲＺ変調形式であり、光合波器および光分波器の透過特性を表すモデル式は、各信号光の波長に対応した各々の透過帯形状を、周波数ｆ、透過帯域の中心周波数ｆｃ、透過帯域の半値全幅Δｆ、フィルタ次数ｎを用いて次式
【００１３】
【数２】
2004040253.tif 000003
で表したものであってもよい。この場合、フィルタ次数ｎが２次であれば、伝送距離容量積が最大値となるスペクトル効率は０．５７４ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚとなる。
【００１４】
さらに、信号光の１波あたりのビットレートＢおよび周波数グリッドＩが予め与えられたとき、ｋを自然数として表されるスペクトル効率Ｂ／（ｋＩ）と、伝送距離容量積が最大値となるスペクトル効率との差が最小となるように自然数ｋを選定し、該自然数ｋに従って信号光の周波数間隔Ｓ＝ｋＩが設定されるようにしてもよい。
【００１５】
本発明のＷＤＭ光伝送システムの別の態様は、複数の波長の光信号を多重化して伝送路に出力する波長多重化装置と、伝送路からの波長多重光を波長多重分離する波長多重分離装置とを有する光伝送システムにおいて、波長多重化装置および波長多重分離装置は、光信号のビットレートと符号化の種類とに基づいて求められるスペクトル幅よりも狭い帯域のフィルタを用いて光信号のスペクトルの短波長側および長波長側の各成分を削除し、当該光信号間隔を上記のスペクトル幅より狭い間隔とするものである。また、上記の波長多重化装置および波長多重分離装置は、偏光に依存しない光部品で構成することが可能である。このような構成のシステムによっても、偏波直交伝送や偏波多重伝送を適用することなく、高いスペクトル効率を実現しながら伝送距離容量積の増大を図ることができる。
【００１６】
本発明のＷＤＭ光伝送方法の１つの態様は、波長の異なる複数の信号光を合波して光伝送路に送信し、該光伝送路を伝搬した波長多重信号光を波長に応じて分波して受信する方法において、信号光の変調形式を定め、かつ、信号光の合波および分波時における透過特性を表すモデル式を仮定することに基づいて、伝送距離および伝送容量の積が最大値となるスペクトル効率を計算し、該伝送距離および伝送容量の積が最大値となるスペクトル効率に近づくように、信号光のビットレートおよび周波数間隔を設定すると共に、信号光の合波および分波時における実際の透過特性を前記モデル式に従って設定して、波長多重信号光の伝送を行うことを特徴とする。
【００１７】
本発明のＷＤＭ光伝送方法の別の態様は、波長の異なる複数の光をそれぞれ変調した複数の光信号を生成し、該光信号のスペクトルの短波長側および長波長側の各成分を削除してそれぞれを所定の帯域幅にし、当該光信号を前記所定の帯域幅で波長多重して伝送することを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、本発明の光伝送システムの特長を理解する上で有用であるため、スペクトル効率の向上を図ることで発生する信号光間のクロストークによるＱ値劣化について、図１〜図３を参照しながら説明することにする。
【００１９】
ここでは、例えば図１に示すように、複数の光送信器（ＯＳ）１から出力される波長λａ，λｂ，λｃ，…の各信号光が光合波器（ＯＭＵＸ）２により多重化されて１本の光伝送路３に送信され、光伝送路３上に設けられた光中継器６で増幅されながら伝搬したＷＤＭ信号光が光分波器（ＯＤＭＵＸ）４で波長ごとに分波されて各々に対応した光受信器（ＯＲ）５で受信されるような光伝送システムについて、各信号光の周波数間隔（波長間隔）が広く設定されると共に、光合波器２および光分波器４の各波長λａ，λｂ，λｃ，…に対応したフィルタ特性も広い透過帯域幅を持つように設定される場合を想定する。なお、光合波器２は波長多重化装置に相当し、光分波器４は波長多重分離装置に相当するものである。
【００２０】
この場合、各光送信器１から出力された信号光は、光合波器２においてスペクトルの形状が殆ど変化することなく、各々のスペクトル幅よりも広い間隔で合波されて光伝送路３に送られる。従って、各波長の信号光スペクトルが重なることは無いため、信号光間のクロストークによるＱ値劣化は基本的に発生しない。
上記のような比較的広い周波数間隔のＷＤＭ光伝送システムに対して、例えば図２に示すように周波数間隔を狭くした場合のシステムでは、光合波器２で合波された各信号光は隣り合う波長のスペクトルが重なり合うようになるため、信号光間のクロストークが発生してＱ値劣化が生じることになる。このようなクロストークによるＱ値劣化を回避するためには、例えば図３に示すように、光合波器２および光分波器４により各信号光のスペクトルの高周波成分をスライスする方法が有効である。
【００２１】
しかしながら、図３の光伝送システムでは、光合波器２および光分波器４で各信号光のスペクトルをスライスし過ぎると、かえって大きなＱ値劣化が生じる可能性もある。また、ビットレートに応じたスペクトル広がりに対して、あまり周波数間隔を詰め過ぎても効果が得られないことが確認されている。
そこで、本発明は、高いスペクトル効率においてもＱ値劣化を抑圧可能な光伝送システムを実現すべく、ＷＤＭ信号光のビットレートおよび周波数配置、並びに、光合波器２および光分波器４のフィルタ特性を最適化するための具体的な技術を提供する。以下、本発明における最適化のための技術の詳細について説明する。
【００２２】
図４は、スペクトル効率Ｂ／Ｓの変化に対するＱ値劣化量ΔＱを計算した一例を示す図である。この計算例では、前述の図１〜図３に示した場合と同様のシステム構成を仮定すると共に、偏波直交や偏波多重を行わないことを前提とするため、全信号光の偏波状態は同一（最悪ケース）であると仮定した。また、説明を簡単にするため、ＷＤＭ信号光の波長数を８波として中心波長のＱ値劣化を評価した。
【００２３】
さらに、上記のＱ値劣化量ΔＱは、１波伝送時のＱ値をＱｏ、８波伝送時の中心波長のＱ値をＱとして次の（１）式で定義されるものとする。
【００２４】
【数３】
2004040253.tif 000004
このＱ値劣化量ΔＱを決定する要因は、隣接波長間の信号光スペクトル、並びに、光合波器２および光分波器４のフィルタ特性（透過特性）である。このため、波長数が増減してもΔＱの計算結果は変わらないものとする。
【００２５】
加えて、Ｑ値劣化量ΔＱを計算する際に用いる光合波器２および光分波器４のフィルタ特性は、各信号光の波長に対応した各々の透過特性の形状を、例えば次の（２）式に示す関数で仮定して実際のフィルタ特性をモデル化している。
【００２６】
【数４】
2004040253.tif 000005
ただし、ｆｃは透過帯域の中心周波数、Δｆは半値全幅、ｎは関係式の次数であって、ここではｎ＝２とすることにより、２次のスーパーガウシアンと呼ばれる関数型に相当するようになる。半値全幅Δｆについては、信号光スペクトルに応じた所要の値を予め設定しておくか、または、スペクトル効率Ｂ／Ｓの変化に応じて最適化するようにしてもよい。
【００２７】
図４の計算結果に示すように、スペクトル効率Ｂ／Ｓを約０．６ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚより大きくすると、Ｑ値劣化量ΔＱが急激に増加することが分かる。このＱ値劣化の主要因は、光合波器２および光分波器４による信号光スペクトルのカットオフと信号光間のクロストークであると考えられる。また、光合波器２および光分波器４の各波長に対応した透過帯域幅Δｆ（半値全幅）を信号光のクロック周波数ｆｂで割った値Δｆ／ｆｂを変化させたときの特性変化から明らかなように、Ｑ値劣化量ΔＱはフィルタの帯域幅Δｆによって異なることが分かる。
【００２８】
次に、前述したシステムの性能指標となる伝送距離容量積について詳しく説明する。
一般的な伝送特性として、光中継間隔がほぼ等間隔である光多中継伝送系の場合、その伝送距離は１０・（−ΔＱ／１０）にほぼ比例する。また、ＷＤＭ信号光の波長帯域幅（ＷＤＭ帯域幅）が一定であるとした場合、伝送容量は、スペクトル効率Ｂ／Ｓに比例する。すなわち、伝送容量Ｃは、ＷＤＭ信号光の波長数Ｎ、１波あたりのビットレートＢ、ＷＤＭ帯域幅Ｗおよび周波数間隔Ｓを用いて、Ｃ＝Ｎ・Ｂ＝（Ｗ／Ｓ）・Ｂ＝Ｗ・（Ｂ／Ｓ）と表すことができ、スペクトル効率Ｂ／Ｓに比例する。従って、１０・（−ΔＱ／１０）・Ｂ／Ｓを最大化することができれば、伝送距離容量積を最大化することができることになる。そこで、本発明では１０・（−ΔＱ／１０）・Ｂ／Ｓの値（以下、パフォーマンスインデックスＰＩと称する）に注目して、ＷＤＭ信号光のビットレートおよび周波数配置、並びに、光合波器２および光分波器４のフィルタ特性の最適化を図るようにする。
【００２９】
図５は、スペクトル効率Ｂ／Ｓに対するパフォーマンスインデックスＰＩの関係を計算により求めた一例を示す図である。
図５の関係を得るためには、光合波器２および光分波器４のフィルタ特性に関するモデル式を仮定することと、信号光の変調形式を決定することが条件となる。ここでは、フィルタ特性として例えば（２）式に示した２次のスーパーガウシアンを適用し、信号光の変調形式として例えばＮＲＺ変調形式を適用して、スペクトル効率Ｂ／Ｓに対するパフォーマンスインデックスＰＩの関係を計算している。
【００３０】
図５の計算結果に示すように、フィルタ特性に関するモデル式および信号光の変調形式の条件を決めることにより、スペクトル効率Ｂ／Ｓに対するパフォーマンスインデックスＰＩは、特定の値のスペクトル効率Ｂ／Ｓが得られるときに最大値をとることが分かる。具体的に、フィルタ特性として２次のスーパーガウシアン、信号光の変調形式としてＮＲＺ変調形式を適用した場合には、スペクトル効率Ｂ／Ｓが０．５７４ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚ近傍でパフォーマンスインデックスＰＩが最大、すなわち、伝送距離容量積が最大になる。従って、このようなパフォーマンスインデックスＰＩを最大にするスペクトル効率Ｂ／Ｓに近づくように、実際に用いるＷＤＭ信号光のビットレートおよび周波数配置と、光合波器２および光分波器４のフィルタ特性とを最適化することで、高いスペクトル効率と大きな伝送距離容量積を同時に実現した光伝送システムを設計することができるようになる。
【００３１】
ところで、ＷＤＭ光伝送システムで用いられる信号光の中心周波数（中心波長）については、例えばＩＴＵで議論されており、現在、２５ＧＨｚ間隔のＩＴＵグリッドまでが標準化されている。通常、光送信器１の光源として利用されるチューナブルレーザなどの光部品は、ＩＴＵグリッドに準拠して製品化される。このため、ＩＴＵグリッドに準拠した信号光周波数を採用すると、市場に広く出回っているＩＴＵ準拠の標準部品を使用することができるため、光送信器の低コスト化を図ることが可能になる。
【００３２】
一方、光伝送装置に用いられるビットレートとしては、ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨに対応したビットレート（例えば、１０Ｇｂｉｔ／ｓや４０Ｇｂｉｔ／ｓなど）が用いられることが一般的である。また、公知の誤り訂正（ＦＥＣ：Ｆｏｒｗａｒｄ　Ｅｒｒｏｒ　Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）技術を採用することにより、ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨに準拠したビットレートの１〜１．２５倍に相当するビットレートが用いられる光伝送装置もある。このような状況を踏まえると、現在、想定されるビットレートとしては、例えば、１０〜１２．５Ｇｂｉｔ／ｓ、２０〜２５Ｇｂｉｔ／ｓ、４０〜５０Ｇｂｉｔ／ｓ、８０〜１００Ｇｂｉｔ／ｓ、１６０〜２００Ｇｂｉｔ／ｓなどが考えられる。
【００３３】
ＷＤＭ光伝送システムの設計を行うときの１つの課題は、伝送するＷＤＭ信号光についての周波数グリッドＩとビットレートＢが与えられたときに、伝送距離容量積を最大値に近づけるような周波数間隔Ｓ＝ｋＩ（ｋは自然数）を見出すことである。すなわち、前述の図５に示した計算例においては、スペクトル効率Ｂ／Ｓが０．５７４ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚに近づくように、言い換えれば、｜Ｂ／（ｋＩ）−０．５７４｜ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚが小さくなるように、自然数ｋを選ぶことによって、伝送距離容量積を最大化することができる。
【００３４】
具体的には、例えば図６に示すように、周波数グリッドＩ＝２５ＧＨｚ間隔、ビットレートＢ＝４０〜５０Ｇｂｉｔ／ｓとしたときには、自然数ｋ＝３とすることにより、伝送距離容量積が最大化されることが分かる。特に、ビットレートＢ＝４３Ｇｂｉｔ／ｓとした場合には、スペクトル効率Ｂ／Ｓ＝０．５７４ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚとなって最大の効果が得られることが分かる。
【００３５】
なお、図６では、周波数グリッドＩ＝２５ＧＨｚおよびビットレートＢ＝４０〜５０Ｇｂｉｔ／ｓの一例を挙げたが、Ｂ／Ｉの値が同じであれば、周波数グリッドＩおよびビットレートＢが変わっても図６の計算結果は同様のものとなるため、多様な周波数グリッドＩおよびビットレートＢに対して応用することが可能である。
【００３６】
また、スペクトル効率Ｂ／Ｓ＝０．５７４ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚのときに伝送距離容量積が最大になることを具体的に示したが、伝送距離容量積が最大になるスペクトル効率の値は、フィルタ特性のモデル式および信号光の変調形式に応じて変化するものであり、上記の値に限定されるものではない。
上記のような検討結果に基づいてＷＤＭ光伝送システムを設計する際にさらに留意すべき点は、光伝送路上に配置される光増幅器の利得帯域にいかに多くの光信号を配置して伝送容量を増加させるかということである。すなわち、前述の図１に示したような光伝送システムでは、伝送路上の光中継器６内で光を直接増幅する光増幅器６１の利得を有する帯域により多くの光信号を配置できるかが伝送容量を増加させる鍵となる。
【００３７】
光増幅器６１は、希土類元素をドープした希土類元素ドープファイバと、それを励起する励起光源から構成され、伝送路を伝搬した光による誘導放出現象によって光増幅を行うものであり、この光増幅器６１の利得および該利得を有する帯域は希土類元素と希土類元素ドープファイバに添加されるアルミニウム等のドーパントにより決まる。このため、光増幅器６１の利得を有する帯域により多くの光信号を配置することができれば、伝送容量の増加を図ることが可能になる。一方、前述の図１にも示したように、光信号は光を変調した符号化方式と、そのビットレートに応じてスペクトルが決まる。図２のように光信号間のスペクトルを重ねて多重化するとクロストークにより伝送特性が劣化する。従って、光増幅器６１の利得帯域内に、光信号同士のクロストークによって伝送特性が劣化しないようにし、かつ、符号化方式とそのビットレートにより決まるスペクトルで光増幅器の利得帯域を割って求めた信号数よりも多く光信号を波長多重することができれば有効である。
【００３８】
そこで、本発明は、前述の図３に示したように、送信側の波長多重化装置に相当する光合波器２において、光信号のビットレートと符号化の種類により求められるスペクトル幅よりも狭い帯域の光フィルタを用いて光信号のスペクトルの短波長側および長波長側の各成分を削除する。そして、この短波長側および長波長側の各成分を削除した光信号のスペクトル間にクロストークが発生しないように、各光信号の間隔をビットレートと符号化の種類により求められるスペクトル幅より狭い間隔で波長多重して伝送路に送信するようにする。
【００３９】
また、受信側の波長多重分離装置に相当する光分波器４でも同様に、送信部の光信号のビットレートと符号化の種類により求められるスペクトル幅よりも狭い帯域の光フィルタを用いて光信号のスペクトルの短波長側および長波長側の各成分を削除する。そして、短波長側および長波長側の各成分を削除した光信号のスペクトル間にクロストークが発生しないように、各光信号の間隔をビットレートと符号化の種類により求められるスペクトル幅より狭い間隔で波長多重分離するようにする。
【００４０】
このような構成にすることで、隣接する光信号チャネル間で偏波直交をしなくともクロストークが発生せずにＷＤＭ信号光の伝送を行うことができるようになる。すなわち、波長多重化装置（光合波器）および波長多重分離装置（光分波器）のフィルタを光信号の持つスペクトルに対応させて構成することで、隣接する光信号チャネル間で偏波直交多重を行う必要はなくなり、波長多重化装置および波長多重分離装置を構成するフィルタデバイスは無偏光（偏光依存性の無い）光部品を使用することができるようになる。
【００４１】
図７は、上述したような検討結果に基づいて最適化を図ったＷＤＭ光伝送システムの一実施形態を示す構成図である。
図７に示すＷＤＭ光伝送システムでは、ＮＲＺ形式で強度変調されたビットレートＢ＝４３Ｇｂｉｔ／ｓの信号光が、２５ＧＨｚのＩＴＵグリッド上に周波数間隔Ｓ＝ｋＩ＝３・２５ＧＨｚ＝７５ＧＨｚで配置されて送受信されるように、各光送信器１および各光受信器５の波長設定や変復調方式（具体的には、強度変調−直接検波（ＩＭ−ＤＤ）方式）が予め設定されている。また、各光送信器１から出力される信号光を合波する光合波器２および光伝送路３を伝搬したＷＤＭ信号光を分波する光分波器４には、各信号光の波長に対応させて前述の（２）式に示した２次のスーパーガウシアンに従う透過特性が得られるように設計された公知の光フィルタが適用される。このような光合波器２および光分波器４により、信号光スペクトルの高周波成分が最適な状態でスライスされるようになる。なお、光伝送路３上には、公知の光増幅器６１を備えた光中継器６が配置されている。
【００４２】
上記のような透過特性を実現する光合波器２の具体的な構成としては、例えば、図８に示すアレイ型導波路格子（ＡＷＧ：Ａｒｒａｙｅｄ　Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ　Ｇｒａｔｉｎｇ）を用いた構成、図９に示すＡＷＧまたは誘電体多層膜フィルタと干渉フィルタを用いた光インターリーバとを組み合わせた構成などが好適である。また、例えば図１０に示すように、図９の構成を１つのユニットとして各ユニットを光インターリーバを用いて組み合わせた構成を適用することも可能である。上記の図８〜図１０に示したような光合波器２については、偏光に依存しない光部品（偏光保持を行わない光学部品）で構成することができる。なお、ここでは光合波器２の具体的な構成について説明したが、光分波器４についても光合波器２と同様の構成とすることが可能である。
【００４３】
上記のような構成を適用することにより、図６の計算結果を得るために仮定した２次のスーパーガウシアンに従う透過特性が実現されることが理想的であるが、実際に得られるフィルタ特性は上記の仮定からずれることも考えられる。そこで、以下では、光合波器２および光分波器４のフィルタ特性に関するトレランスについて検討を加えておく。
【００４４】
前述の（２）式に示した関数について、図６の結果を得るための計算過程では、次数ｎを２次と仮定すると共に、半値全幅Δｆを所要の値で一定とするかスペクトル効率Ｂ／Ｓに応じて最適化するようにした。ここでは、次数ｎを段階的に変化させながら半値全幅Δｆに対するパフォーマンスインデックスＰＩの関係を計算することによって、フィルタ特性に関するトレランスの具体的な検討を行うことにする。
【００４５】
まず、第１の設定例として、信号光のビットレートＢと周波数グリッドＩの比率Ｂ／Ｉが１．６０ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚに設定されることを想定した場合について考える。このような設定状態は、例えば、ビットレートＢ＝４０Ｇｂｉｔ／ｓ（４０ＧのＳＯＮＥＴ信号光）、周波数グリッドＩ＝２５ＧＨｚ（２５ＧＨｚ間隔のＩＴＵグリッド）とした場合に相当する。
【００４６】
図１１〜図１９は、上記第１の設定例について、半値全幅Δｆを信号光のクロック周波数ｆｂで割った値Δｆ／ｆｂに対するパフォーマンスインデックスＰＩの関係を計算により求めた結果を示す図である。ただし、図１１〜図１６は次数ｎを１．０から１．５まで０．１刻みで大きくしていった場合を示し、図１７〜図１９は次数ｎを２から３まで１刻みで大きくしていった場合を示すものである。
【００４７】
図１１〜図１９の計算結果より、前述の図６に示した２次のフィルタ特性を仮定したときと同様に周波数間隔Ｓ＝ｋＩを決める自然数ｋを３に設定した場合に最大のパフォーマンスインデックスＰＩが得られるようにするためには、（２）式の次数ｎを１．２以上にすればよいことが分かる。従って、次数ｎを１．２以上に設定し、パフォーマンスインデックスＰＩが最大値に近づくようにフィルタの帯域幅Δｆを最適化することによって、伝送距離容量積をより大きくすることが可能になる。具体的に、フィルタの帯域幅Δｆについては、図１３〜図１９中の破線に示すように、Δｆ／ｆｂの値が１．５０〜１．９０の範囲内となるように設定することによって、伝送距離容量積を増大させる効果が得られ、特にΔｆ／ｆｂ＝１．７５の時に最大の効果が得られるようになる。
【００４８】
次に、第２の設定例として、信号光のビットレートＢと周波数グリッドＩの比率Ｂ／Ｉが１．７２ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚに設定されることを想定した場合について考える。このような設定状態は、例えば、ビットレートＢ＝４３Ｇｂｉｔ／ｓ、周波数グリッドＩ＝２５ＧＨｚとした場合に相当する。なお、４３Ｇｂｉｔ／ｓの信号光は、４０ＧのＳＯＮＥＴ信号光にＲＳ（２５５，２３９）符号やＢＣＨ（８１６０．７６４８．３９）符号による誤り訂正を行ったときなどに得られるものである。
【００４９】
図２０〜図２８は、上記第２の設定例について、Δｆ／ｆｂの値に対するパフォーマンスインデックスＰＩの関係を計算により求めた結果を示す図である。ただし、図２０〜図２５は次数ｎを１．０から１．５まで０．１刻みで大きくしていった場合を示し、図２６〜図２８は次数ｎを２から３まで１刻みで大きくしていった場合を示すものである。
【００５０】
図２０〜図２８の計算結果より、２次のフィルタ特性を仮定したときと同様に自然数ｋを３に設定した場合に最大のパフォーマンスインデックスＰＩが得られるようにするためには、（２）式の次数ｎを１．５以上にすればよく、パフォーマンスインデックスＰＩが最大値に近づくようにフィルタの帯域幅Δｆを最適化することによって、伝送距離容量積をより大きくすることが可能になる。具体的に、フィルタの帯域幅Δｆについては、図２５〜図２８中の破線に示すように、Δｆ／ｆｂの値が１．４５〜１．９５の範囲内となるように設定することによって、伝送距離容量積を増大させる効果が得られ、特にΔｆ／ｆｂ＝１．６０の時に最大の効果が得られるようになる。
【００５１】
次に、第３の設定例として、信号光のビットレートＢと周波数グリッドＩの比率Ｂ／Ｉが２．００ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚに設定されることを想定した場合について考える。このような設定状態は、例えば、ビットレートＢ＝５０Ｇｂｉｔ／ｓ、周波数グリッドＩ＝２５ＧＨｚとした場合に相当する。なお、５０Ｇｂｉｔ／ｓの信号光は、４０ＧのＳＯＮＥＴ信号光にＲＳ連接符号による誤り訂正を行ったときなどに得られるものである。
【００５２】
図２９〜図３７は、上記第３の設定例について、Δｆ／ｆｂの値に対するパフォーマンスインデックスＰＩの関係を計算により求めた結果を示す図である。ただし、図２９〜図３４は次数ｎを１．０から１．５まで０．１刻みで大きくしていった場合を示し、図３５〜図３７は次数ｎを２から３まで１刻みで大きくしていった場合を示すものである。
【００５３】
図２９〜図３７の計算結果より、２次のフィルタ特性を仮定したときと同様に自然数ｋを３に設定した場合に最大のパフォーマンスインデックスＰＩが得られるようにするためには、（２）式の次数ｎを２．０以上にすればよく、パフォーマンスインデックスＰＩが最大値に近づくようにフィルタの帯域幅Δｆを最適化することによって、伝送距離容量積をより大きくすることが可能になる。具体的に、フィルタの帯域幅Δｆについては、図３５〜図３７中の破線に示すように、Δｆ／ｆｂの値が１．３５〜１．７０の範囲内となるように設定することによって、伝送距離容量積を増大させる効果が得られ、特にΔｆ／ｆｂ＝１．４５の時に最大の効果が得られるようになる。
【００５４】
上記第１〜第３の設定例に対応した検討結果に示したように、本発明による最適化の技術に従って設計される光合波器２および光分波器４のフィルタ特性は、そのモデル式の次数ｎ（フィルタ特性の形状）や透過帯域幅Δｆに対して比較的広い範囲で有効であるため、前述の図８〜図１０に示したような公知の光フィルタを利用した構成により光合波器２および光分波器４を実現することが可能である。また、上記第１〜第３の設定例に対応した検討結果は、規格化された周波数で議論しているので、ビットレートＢや周波数グリッドＩの設定が上記以外の値に変更されても一般性を失うものではない。従って、４０〜５０Ｇｂｉｔ／ｓ以外の他のビットレート、具体的には、上述したようなＳＯＮＥＴ／ＳＤＨに準拠して想定される各種のビットレートに対応したシステムの設計にも容易に応用することが可能である。
【００５５】
上述したようにパフォーマンスインデックスＰＩが最大値となるスペクトル効率Ｂ／Ｓを特定し、そのスペクトル効率Ｂ／Ｓに近づくようにＷＤＭ信号光のビットレートおよび周波数配置、並びに、光合波器２および光分波器４のフィルタ特性を最適化するようにしたことで、偏波直交伝送や偏波多重伝送を適用することなく、０．４ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚを超える高いスペクトル効率を実現しながら伝送距離容量積の増大を図ることができる。これにより、低コストかつ小型の光送信器１および光受信器５を用いて高密度波長多重光伝送を実現した大容量の光伝送システムを提供することが可能になる。
【００５６】
以上、本明細書で開示した主な発明について以下にまとめる。
【００５７】
（付記１）　複数の光送信器から出力される波長の異なる信号光を光合波器により合波して光伝送路に送信し、該光伝送路を伝搬した波長多重信号光を光分波器により波長に応じて分波して複数の光受信器で受信する波長多重光伝送システムにおいて、
前記複数の光送信器は、信号光の変調形式を定め、かつ、前記光合波器および前記光分波器の透過特性を表すモデル式を仮定することに基づいて計算される、伝送距離および伝送容量の積が最大値となるスペクトル効率に近づくように、ビットレートおよび周波数間隔が設定された信号光をそれぞれ発生し、
前記光合波器および前記光分波器は、前記モデル式に従い、かつ、前記伝送距離および伝送容量の積が最大値となるスペクトル効率に応じて透過帯域幅が設定された透過特性を有することを特徴とする波長多重光伝送システム。
【００５８】
（付記２）　付記１に記載の波長多重光伝送システムであって、
前記信号光の変調形式は、ＮＲＺ変調形式であり、
前記光合波器および前記光分波器の透過特性を表すモデル式は、各信号光の波長に対応した各々の透過帯形状を、周波数ｆ、透過帯域の中心周波数ｆｃ、透過帯域の半値全幅Δｆ、フィルタ次数ｎを用いて次式
【数５】
2004040253.tif 000006
で表したものであることを特徴とする波長多重光伝送システム。
【００５９】
（付記３）　付記２に記載の波長多重光伝送システムであって、
前記フィルタ次数ｎが２次であり、前記伝送距離および伝送容量の積が最大値となるスペクトル効率が０．５７４ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚであることを特徴とする波長多重光伝送システム。
【００６０】
（付記４）　付記３に記載の波長多重光伝送システムであって、
信号光の１波あたりのビットレートＢおよび周波数グリッドＩが予め与えられたとき、ｋを自然数として表されるスペクトル効率Ｂ／（ｋＩ）と、前記伝送距離および伝送容量の積が最大値となるスペクトル効率との差が最小となるように自然数ｋを選定し、該自然数ｋに従って信号光の周波数間隔Ｓ＝ｋＩが設定されることを特徴とする波長多重光伝送システム。
【００６１】
（付記５）　付記４に記載の波長多重光伝送システムであって、
前記ビットレートＢを前記周波数グリッドＩで割った値Ｂ／Ｉが１．６〜２．０ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚであるとき、前記自然数ｋとして３が選定されることを特徴とする波長多重光伝送システム。
【００６２】
（付記６）　付記５に記載の波長多重光伝送システムであって、
前記ビットレートＢとして４０〜５０Ｇｂｉｔ／ｓ、前記周波数グリッドＩとして２５ＧＨｚ間隔が予め与えられるとき、周波数間隔が７５ＧＨｚに設定されることを特徴とする波長多重光伝送システム。
【００６３】
（付記７）　付記４に記載の波長多重光伝送システムであって、
前記ビットレートＢを前記周波数グリッドＩで割った値Ｂ／Ｉが１．６ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚであり、前記自然数ｋとして３が選定されるとき、
前記光合波器および前記光分波器は、前記フィルタ次数ｎを１．２以上とした前記モデル式に従う透過特性を有することを特徴とする波長多重光伝送システム。
【００６４】
（付記８）　付記７に記載の波長多重光伝送システムであって、
前記光合波器および前記光分波器は、前記透過帯域の半値全幅Δｆを信号光のクロック周波数ｆｂで割った値Δｆ／ｆｂが１．５０〜１．９０の範囲内となる透過特性を有することを特徴とする波長多重光伝送システム。
【００６５】
（付記９）　付記４に記載の波長多重光伝送システムであって、
前記ビットレートＢを前記周波数グリッドＩで割った値Ｂ／Ｉが１．７ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚであり、前記自然数ｋとして３が選定されるとき、
前記光合波器および前記光分波器は、前記フィルタ次数ｎを１．５以上とした前記モデル式に従う透過特性を有することを特徴とする波長多重光伝送システム。
【００６６】
（付記１０）　付記９に記載の波長多重光伝送システムであって、
前記光合波器および前記光分波器は、前記透過帯域の半値全幅Δｆを信号光のクロック周波数ｆｂで割った値Δｆ／ｆｂが１．４５〜１．９５の範囲内となる透過特性を有することを特徴とする波長多重光伝送システム。
【００６７】
（付記１１）　付記４に記載の波長多重光伝送システムであって、
前記ビットレートＢを前記周波数グリッドＩで割った値Ｂ／Ｉが２．０ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚであり、前記自然数ｋとして３が選定されるとき、
前記光合波器および前記光分波器は、前記フィルタ次数ｎを２以上とした前記モデル式に従う透過特性を有することを特徴とする波長多重光伝送システム。
【００６８】
（付記１２）　付記１１に記載の波長多重光伝送システムであって、
前記光合波器および前記光分波器は、前記透過帯域の半値全幅Δｆを信号光のクロック周波数ｆｂで割った値Δｆ／ｆｂが１．３５〜１．７０の範囲内となる透過特性を有することを特徴とする波長多重光伝送システム。
【００６９】
（付記１３）　付記１に記載の波長多重光伝送システムであって、
前記光合波器および前記光分波器は、アレイ型導波路格子を用いて構成されることを特徴とする波長多重光伝送システム。
【００７０】
（付記１４）　付記１に記載の波長多重光伝送システムであって、
前記光合波器および前記光分波器は、干渉フィルタを用いた光インターリーバとアレイ型導波路格子とを組み合わせて構成されることを特徴とする波長多重光伝送システム。
【００７１】
（付記１５）　付記１に記載の波長多重光伝送システムであって、
前記光合波器および前記光分波器は、干渉フィルタを用いた光インターリーバと誘電体多層膜フィルタとを組み合わせて構成されることを特徴とする波長多重光伝送システム。
【００７２】
（付記１６）　付記１に記載の波長多重光伝送システムであって、
前記伝送距離および伝送容量の積が最大値となるスペクトル効率は、システムのＱ値劣化量ΔＱ、信号光のビットレートＢおよび周波数間隔Ｓを用いて表されるパフォーマンスインデックスＰＩ＝１０・（−ΔＱ／１０）・Ｂ／Ｓが最大値となるスペクトル効率として計算されることを特徴とする波長多重光伝送システム。
【００７３】
（付記１７）　波長の異なる複数の信号光を合波して光伝送路に送信し、該光伝送路を伝搬した波長多重信号光を波長に応じて分波して受信する波長多重光伝送方法において、
信号光の変調形式を定め、かつ、信号光の合波および分波時における透過特性を表すモデル式を仮定することに基づいて、伝送距離および伝送容量の積が最大値となるスペクトル効率を計算し、
該伝送距離および伝送容量の積が最大値となるスペクトル効率に近づくように、信号光のビットレートおよび周波数間隔を設定すると共に、前記信号光の合波および分波時における実際の透過特性を前記モデル式に従って設定して、波長多重信号光の伝送を行うことを特徴とする波長多重光伝送方法。
【００７４】
（付記１８）　複数の波長の光信号を多重化するための波長多重化装置において、
前記光信号のビットレートと符号化の種類とに基づいて求められるスペクトル幅よりも狭い帯域のフィルタを用いて前記光信号のスペクトルの短波長側および長波長側の各成分を削除し、当該光信号間隔を前記スペクトル幅より狭い間隔とすることを特徴とする波長多重化装置。
【００７５】
（付記１９）　付記１８に記載の波長多重化装置であって、
偏光に依存しない光部品で構成したことを特徴とする波長多重化装置。
【００７６】
（付記２０）　複数の波長の光信号を多重化した波長多重光を波長多重分離するための波長多重分離装置において、
前記光信号のビットレートと符号化の種類とに基づいて求められるスペクトル幅よりも狭い帯域のフィルタを用いて前記光信号のスペクトルの短波長側および長波長側の各成分を削除し、当該光信号間隔を前記スペクトル幅より狭い間隔とすることを特徴とする波長多重分離装置。
【００７７】
（付記２１）　付記２０に記載の波長多重分離装置であって、
偏光に依存しない光部品で構成したことを特徴とする波長多重分離装置。
【００７８】
（付記２２）　複数の波長の光信号を多重化して伝送路に出力する波長多重化装置と、前記伝送路からの波長多重光を波長多重分離する波長多重分離装置とを有する光伝送システムにおいて、
前記波長多重化装置および前記波長多重分離装置は、前記光信号のビットレートと符号化の種類とに基づいて求められるスペクトル幅よりも狭い帯域のフィルタを用いて前記光信号のスペクトルの短波長側および長波長側の各成分を削除し、当該光信号間隔を前記スペクトル幅より狭い間隔とすることを特徴とする光伝送システム。
【００７９】
（付記２３）　付記２２に記載の光伝送システムであって、
前記波長多重化装置および前記波長多重分離装置は、偏光に依存しない光部品でそれぞれ構成したことを特徴とする光伝送システム。
【００８０】
（付記２４）　波長の異なる複数の光をそれぞれ変調した複数の光信号を生成し、
該光信号のスペクトルの短波長側および長波長側の各成分を削除してそれぞれを所定の帯域幅にし、
当該光信号を前記所定の帯域幅で波長多重して伝送することを特徴とする波長多重光伝送方法。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のＷＤＭ光伝送システムおよびＷＤＭ光伝送方法によれば、伝送距離容量積が最大値となるスペクトル効率を計算によって特定し、そのスペクトル効率に近づくように、信号光のビットレートおよび周波数配置、並びに、光合波器および光分波器の透過特性を最適化するようにしたことで、高いスペクトル効率を実現しながら伝送距離容量積の増大を図ることができるため、大容量の高密度波長多重光伝送を実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的なＷＤＭ光伝送システムにおいて周波数間隔が広く設定されている場合の信号光スペクトルの一例を示す図である。
【図２】一般的なＷＤＭ光伝送システムにおいて周波数間隔が狭く設定されている場合の信号光スペクトルの一例を示す図である。
【図３】図２のシステムにおいて信号光スペクトルをスライスするようにした場合の一例を示す図である。
【図４】スペクトル効率Ｂ／Ｓの変化に対するＱ値劣化量ΔＱを計算した一例を示す図である。
【図５】本発明による最適化のための技術を説明する図であって、スペクトル効率Ｂ／Ｓに対するパフォーマンスインデックスＰＩの関係を求めた一例を示す図である。
【図６】図５の計算結果について２５ＧＨｚ間隔の周波数グリッドおよび４０〜５０Ｇｂｉｔ／ｓのビットレートに対応させたときの検討結果を示す図である。
【図７】図６の検討結果に基づいて最適化を図ったＷＤＭ光伝送システムの構成例を示すブロック図である。
【図８】図７の構成例における光合波器の具体例を示す図である。
【図９】図７の構成例における光合波器の他の具体例を示す図である。
【図１０】図７の構成例における光合波器の別の具体例を示す図である。
【図１１】Ｂ／Ｉ＝１．６０とした第１の設定例について、ｎ＝１．０とした場合のΔｆ／ｆｂに対するＰＩの関係を示す図である。
【図１２】Ｂ／Ｉ＝１．６０とした第１の設定例について、ｎ＝１．１とした場合のΔｆ／ｆｂに対するＰＩの関係を示す図である。
【図１３】Ｂ／Ｉ＝１．６０とした第１の設定例について、ｎ＝１．２とした場合のΔｆ／ｆｂに対するＰＩの関係を示す図である。
【図１４】Ｂ／Ｉ＝１．６０とした第１の設定例について、ｎ＝１．３とした場合のΔｆ／ｆｂに対するＰＩの関係を示す図である。
【図１５】Ｂ／Ｉ＝１．６０とした第１の設定例について、ｎ＝１．４とした場合のΔｆ／ｆｂに対するＰＩの関係を示す図である。
【図１６】Ｂ／Ｉ＝１．６０とした第１の設定例について、ｎ＝１．５とした場合のΔｆ／ｆｂに対するＰＩの関係を示す図である。
【図１７】Ｂ／Ｉ＝１．６０とした第１の設定例について、ｎ＝２．０とした場合のΔｆ／ｆｂに対するＰＩの関係を示す図である。
【図１８】Ｂ／Ｉ＝１．６０とした第１の設定例について、ｎ＝３．０とした場合のΔｆ／ｆｂに対するＰＩの関係を示す図である。
【図１９】Ｂ／Ｉ＝１．６０とした第１の設定例について、ｎ＝４．０とした場合のΔｆ／ｆｂに対するＰＩの関係を示す図である。
【図２０】Ｂ／Ｉ＝１．７２とした第２の設定例について、ｎ＝１．０とした場合のΔｆ／ｆｂに対するＰＩの関係を示す図である。
【図２１】Ｂ／Ｉ＝１．７２とした第２の設定例について、ｎ＝１．１とした場合のΔｆ／ｆｂに対するＰＩの関係を示す図である。
【図２２】Ｂ／Ｉ＝１．７２とした第２の設定例について、ｎ＝１．２とした場合のΔｆ／ｆｂに対するＰＩの関係を示す図である。
【図２３】Ｂ／Ｉ＝１．７２とした第２の設定例について、ｎ＝１．３とした場合のΔｆ／ｆｂに対するＰＩの関係を示す図である。
【図２４】Ｂ／Ｉ＝１．７２とした第２の設定例について、ｎ＝１．４とした場合のΔｆ／ｆｂに対するＰＩの関係を示す図である。
【図２５】Ｂ／Ｉ＝１．７２とした第２の設定例について、ｎ＝１．５とした場合のΔｆ／ｆｂに対するＰＩの関係を示す図である。
【図２６】Ｂ／Ｉ＝１．７２とした第２の設定例について、ｎ＝２．０とした場合のΔｆ／ｆｂに対するＰＩの関係を示す図である。
【図２７】Ｂ／Ｉ＝１．７２とした第２の設定例について、ｎ＝３．０とした場合のΔｆ／ｆｂに対するＰＩの関係を示す図である。
【図２８】Ｂ／Ｉ＝１．７２とした第２の設定例について、ｎ＝４．０とした場合のΔｆ／ｆｂに対するＰＩの関係を示す図である。
【図２９】Ｂ／Ｉ＝２．００とした第３の設定例について、ｎ＝１．０とした場合のΔｆ／ｆｂに対するＰＩの関係を示す図である。
【図３０】Ｂ／Ｉ＝２．００とした第３の設定例について、ｎ＝１．１とした場合のΔｆ／ｆｂに対するＰＩの関係を示す図である。
【図３１】Ｂ／Ｉ＝２．００とした第３の設定例について、ｎ＝１．２とした場合のΔｆ／ｆｂに対するＰＩの関係を示す図である。
【図３２】Ｂ／Ｉ＝２．００とした第３の設定例について、ｎ＝１．３とした場合のΔｆ／ｆｂに対するＰＩの関係を示す図である。
【図３３】Ｂ／Ｉ＝２．００とした第３の設定例について、ｎ＝１．４とした場合のΔｆ／ｆｂに対するＰＩの関係を示す図である。
【図３４】Ｂ／Ｉ＝２．００とした第３の設定例について、ｎ＝１．５とした場合のΔｆ／ｆｂに対するＰＩの関係を示す図である。
【図３５】Ｂ／Ｉ＝２．００とした第３の設定例について、ｎ＝２．０とした場合のΔｆ／ｆｂに対するＰＩの関係を示す図である。
【図３６】Ｂ／Ｉ＝２．００とした第３の設定例について、ｎ＝３．０とした場合のΔｆ／ｆｂに対するＰＩの関係を示す図である。
【図３７】Ｂ／Ｉ＝２．００とした第３の設定例について、ｎ＝４．０とした場合のΔｆ／ｆｂに対するＰＩの関係を示す図である。
【符号の説明】
１　　光送信器（ＯＳ）
２　　光合波器（ＯＭＵＸ）
３　　光伝送路
４　　光分波器（ＯＤＭＵＸ）
５　　光受信器（ＯＲ）
Ｂ／Ｓ　　スペクトル効率
ＰＩ　　パフォーマンスインデックス
【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】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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