(57)【要約】【課題】ＷＤＭ伝送の周波数利用効率を高める。【解決手段】光送信器２０−１〜２０−ｎはそれぞれ異なる波長λ１〜λｎの、直線偏波のＲＺ−ＤＰＳＫ信号光を出力する。光バンドパスフィルタ（ＯＢＰＦ）２２−１〜２２−ｎはそれぞれ、光送信器２０−１〜２０−ｎの出力信号光の帯域を制限する。多重装置２４は、ＯＢＰＦ２０−１〜２０−ｎの各出力光を直交偏波多重する。分離装置３０は、光伝送路１０を伝搬したＷＤＭ信号光を各チャネルｃｈ１〜ｃｈｎの信号光に分離する。分波器３２−１、半ビット遅延器３４−１及び合波器３６−１により、分離装置３０により分離されたｃｈ１の信号光が、半ビット遅延検波される。【選択図】  図１
2004336575.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データを搬送するＤＰＳＫ信号光を発生する信号光発生ステップと、
当該ＤＰＳＫ信号光の帯域を制限する帯域制限ステップと、
帯域を制限され光伝送路を伝送した当該ＤＰＳＫ信号をＲＺ信号光に変換する変換ステップと、
当該ＲＺ信号光を受信する受信ステップ
とを具備することを特徴とする光伝送方法。
【請求項２】
当該変換ステップが、
帯域を制限され光伝送路を伝送した当該ＤＰＳＫ信号を第１成分と第２成分に２分割し、
当該第１成分をｋビット（０＜ｋ＜１）遅延し、
遅延された当該第１成分と当該第２成分とを合波して合波光を出力する
各ステップからなる請求項１に記載の光伝送方法。
【請求項３】
ｋが０．３乃至０．８の間である請求項２に記載の光伝送方法。
【請求項４】
ｋが実質的に０．５である請求項２に記載の光伝送方法。
【請求項５】
当該光バンドパスフィルタの通過周波数帯域をΔｆ、当該ＤＰＳＫ信号のビットレートをＢとするとき、Ｂ／Δｆが０．８以上である請求項１に記載の光伝送方法。
【請求項６】
互いに異なる信号波長の複数のＤＰＳＫ信号光を発生する信号光発生ステップと、
当該複数のＤＰＳＫ信号光の帯域を制限する帯域制限ステップと、
帯域を制限された当該ＤＰＳＫ信号光を合波して当該光伝送路に出力する合波ステップと、
当該光伝送路から入力する光を各信号波長の成分に分離する分離ステップと、
当該分離ステップで分離された各信号波長のＤＰＳＫ信号光を受信する受信ステップ
とからなる光伝送方法であって、
当該受信ステップが、当該分離ステップで分離された各信号波長のＤＰＳＫ信号光をＲＺ信号光に変換する変換ステップと、当該各ＲＺ信号光を受信するステップとを具備することを特徴とする光伝送方法。
【請求項７】
当該変換ステップが、
当該分離ステップで分離された各信号波長のＤＰＳＫ信号光を第１成分と第２成分に２分割する分割ステップと、
当該第１成分をｋビット（０＜ｋ＜１）遅延する遅延ステップと、
遅延された当該第１成分と当該第２成分とを合波して合波光を生成する合波光生成ステップ
とを具備する請求項６に記載の光伝送方法。
【請求項８】
当該信号光発生ステップが、直線偏波の当該複数のＤＰＳＫ信号光を発生する請求項６に記載の光伝送方法。
【請求項９】
当該合波ステップが、隣接する信号波長の当該ＤＰＳＫ信号光を互いに直交する偏波で合波する請求項８に記載の光伝送方法。
【請求項１０】
ｋが０．３乃至０．８の間である請求項７に記載の光伝送方法。
【請求項１１】
ｋが実質的に０．５である請求項７に記載の光伝送方法。
【請求項１２】
当該帯域制限ステップが、通過周波数帯域をΔｆ、当該ＤＰＳＫ信号のビットレートをＢとするとき、Ｂ／Δｆが０．８以上となるように、当該複数のＤＰＳＫ信号光のそれぞれの帯域を制限する請求項６に記載の光伝送方法。
【請求項１３】
光伝送路（１０）と、当該光伝送路に信号光を出力する送信装置（１２）と、当該光伝送路を伝搬した信号光を受信する受信装置（１４）とからなる光伝送システムであって、
当該送信装置（１２）が、データを搬送するビットレートＢのＤＰＳＫ信号光を発生する光送信器（２０−１〜２０−ｎ）と、当該光送信器（２０−１〜２０−ｎ）から出力される当該ＤＰＳＫ信号光の帯域を、Ｂ／０．８に相当する周波数帯域以下に制限する光バンドパスフィルタ（２２−１〜２２−ｎ）とを具備し、
当該受信装置（１４）が、当該光伝送路から入力するＤＰＳＫ信号光をＲＺ信号光に変換する変換器（３２−１〜３２−ｎ，３４−１〜３４−ｎ，３６−１〜３６−ｎ）と、当該変換器の出力光から当該データを復調する光受信器（３８−１〜３８−ｎ）とを具備する
ことを特徴とする光伝送システム。
【請求項１４】
当該変換器が、当該光伝送路から入力するＤＰＳＫ信号光を第１成分と第２成分に２分割する分波器（３２−１〜３２−ｎ）と、当該第１成分をｋビット（０＜ｋ＜１）遅延する遅延器（３４−１〜３４−ｎ）と、当該遅延器（３４−１〜３４−ｎ）により遅延された当該第１成分と当該第２成分とを合波する合波器（３６−１〜３６−ｎ）とを具備する請求項１３に記載の光伝送システム。
【請求項１５】
ｋが０．３乃至０．８の間である請求項１４に記載の光伝送システム。
【請求項１６】
ｋが実質的に０．５である請求項１４に記載の光伝送システム。
【請求項１７】
光伝送路（１０）と、当該光伝送路にＷＤＭ信号光を出力する送信装置（１２）と、当該光伝送路を伝搬した当該ＷＤＭ信号光を受信する受信装置（１４）とからなる光伝送システムであって、
当該送信装置（１２）が、データを搬送するビットレートＢの互いに異なる波長のＤＰＳＫ信号光を発生する複数の光送信器（２０−１〜２０−ｎ）と、当該光送信器（２０−１〜２０−ｎ）から出力される当該各ＤＰＳＫ信号光の帯域を、Ｂ／０．８に相当する周波数帯域以下に制限する光バンドパスフィルタ（２２−１〜２２−ｎ）と、当該光バンドパスフィルタ（２２−１〜２２−ｎ）の出力光を多重し、当該ＷＤＭ信号光として当該光伝送路（１０）に出力する多重装置（２４）とを具備し、
当該受信装置（１４）が、当該光伝送路（１０）から入力する当該ＷＤＭ信号光を当該各信号波長のＤＰＳＫ信号光に分離する分離装置（３０）と、当該分離装置（３０）により分離された各信号波長のＤＰＳＫ信号光をＲＺ信号光に変換する複数の変換器（３２−１〜３２−ｎ，３４−１〜３４−ｎ，３６−１〜３６−ｎ）と、当該変換器の出力光から当該データを復調する光受信器（３８−１〜３８−ｎ）とを具備する
ことを特徴とする光伝送システム。
【請求項１８】
当該変換器が、当該分離装置（３０）から入力する当該ＤＰＳＫ信号光を第１成分と第２成分に２分割する分波器（３２−１〜３２−ｎ）と、当該第１成分をｋビット（０＜ｋ＜１）遅延する遅延器（３４−１〜３４−ｎ）と、当該遅延器（３４−１〜３４−ｎ）により遅延された当該第１成分と当該第２成分とを合波する合波器（３６−１〜３６−ｎ）とを具備する請求項１７に記載の光伝送システム。
【請求項１９】
ｋが０．３乃至０．８の間である請求項１８に記載の光伝送システム。
【請求項２０】
ｋが実質的に０．５である請求項１８に記載の光伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光伝送方法及びシステムに関し、より具体的には、周波数利用効率（Ｓｐｃｔｒａｌ  Ｅｆｆｃｉｅｎｃｙ）を改善した光伝送方法及びシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光通信の伝送容量を拡大するために、多数の波長を用いて光信号を伝送する波長分割多重（ＷＤＭ）光伝送方式が用いられている。
【０００３】
光の帯域の有効利用の点から、光の波長間隔を近接させる高密度波長分割多重（ＤＷＤＭ）が望まれる。光周波数間隔をΔｆ（Ｈｚ）、伝送速度をＢ（ｂｉｔ／ｓ）としたとき、周波数利用効率（Ｓｐｃｔｒａｌ  Ｅｆｆｃｉｅｎｃｙ）は、Ｂ／Δｆ（ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚ）で定義される。両側帯波のｏｎ−ｏｆｆ  ｋｅｙｉｎｇ（ＯＯＫ）変調方式の周波数利用効率の理論限界は、１（ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚ）である。
【０００４】
従来のＷＤＭ伝送システムの受信装置では、ＷＤＭ信号をＡＷＧ（Ａｒｒａｙｅｄ  ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  Ｇｒａｔｉｎｇ）などの周期的な波長選択フィルタにより個々の信号波長成分に分離している。しかし、波長間隔を狭くすると、隣接チャネル間でスペクトルが重なるので、各波長の信号光を分離するのが困難になる。従来のＷＤＭ伝送では、周波数利用効率が通常、０．４（ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚ）程度以下であった（Ｔ．  Ｎ．  Ｎｉｅｌｓｅｎ，  ｅｔ．  ａｌ．，  ”３．２８−Ｔｂ／ｓ  （８２ｘ４０  Ｇｂ／ｓ）  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｏｖｅｒ  ３ｘ１０００ｋｍ  ｎｏｎｚｅｒｏ−ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  ｆｉｂｅｒ  ｕｓｉｎｇ  ｄｕａｌ  Ｃ−  ａｎｄ  Ｌ−ｂａｎｄ  ｈｙｂｒｉｄ  Ｒａｍａｎ／Ｅｒｂｉｕｍ−ｄｏｐｅｄ  ｉｎｌｉｎｅ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ”，  ＯＦＣ２０００，  ＰＤ２３、及びＢ．  Ｚｈｕ，  ｅｔ．  ａｌ．，  ”１．６  Ｔｂ／ｓ（４０ｘ４２．７  Ｇｂｉｔ／ｓ）  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｏｖｅｒ  ２０００ｋｍ  ｏｆ  ｆｉｂｅｒ  ｗｉｔｈ  １００−ｋｍ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ−ｍａｎａｇｅｔ  ｓｐａｎｓ”，  ＥＣＯＣ２００１，  ＰＤＭ１．８）。
【０００５】
周波数利用効率を向上する方法として、隣接するチャネルの偏波を直交させる直交偏波多重方式（Ｔ．  Ｉｔｏ，  ｅｔ．  ａｌ．，  ”６．４  Ｔｂ／ｓ  （１６０  ｘ  ４０  Ｇｂ／ｓ）  ＷＤＭ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ  ｗｉｔｈ  ０．８  ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚ  ｓｐｃｔｒａｌ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ”，  ＥＣＯ２０００，  ＰＤ１．１）がある。しかし、直交偏波多重では、光伝送路の偏波モード分散により偏波の直交性が劣化し、その結果として、チャンネル間にクロストークが生じるといった問題がある。また、受信装置には、信号光の偏波に追従する偏波コントローラを必要とし、実システムでの使用には大きなコストがかかる。複雑装置が必要になることから、メンテナンスにも十分な注意が必要となり、現実的ではない。
【０００６】
周波数利用効率を上げる別の方法として、信号帯域幅の狭い変調方式が種々検討されてきた。ＲＺ（Ｒｅｔｕｒｎ−ｔｏ−Ｚｅｒｏ）信号よりも信号帯域幅が狭いＣＳ（ｃａｒｒｉｅｒ−ｓｕｐｐｒｅｓｓｅｄ）−ＲＺ信号、及び、ＲＺ信号の片側波帯を伝送するＶＳＢ（Ｖｅｓｔｉｇｉａｌ−ＳｉｄｅＢａｎｄ）−ＲＺ信号などが考案されている。このような伝送形式を使用すること、周波数利用効率が０．６（ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚ）程度まで改善したものの、現在、これ以上の周波数利用効率は、隣接波長との干渉により困難である。例えば、Ｙ．  Ｍｉｙａｍｏｔｏ，  ｅｔ．  ａｌ．，  ”３２０  Ｇｂｉｔ／ｓ  （８  ｘ  ４０  Ｇｂｉ／ｓ）  ＷＤＭ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｏｖｅｒ  ３６７  ｋｍ  ｚｅｒｏ−ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ−ｆｌａｔｔｅｎｅｄ  ｌｉｎｅ  ｗｉｔｈ  １２０  ｋｍ  ｒｅｐｅａｔｅｒ  ｓｐａｃｉｎｇ  ｕｓｉｎｇ  ｃａｒｒｉｅｒ−ｓｕｐｐｒｅｓｓｅｄ  ｒｅｔｕｒｎ−ｔｏ−ｚｅｒｏ  ｐｕｌｓｅ  ｆｏｒｍａｔ”，  ＯＡＡ  ’９９，  ＰＤＰ４、Ｙ．  Ｙａｍａｄａ，  ｅｔ．  ａｌ．，“２  Ｔｂｉｔ／ｓ  （２００  ｘ  １０  Ｇｉｔ／ｓ）  ｏｖｅｒ  ９２００  ｋｍ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ  ｕｓｉｎｇ  Ｃ−ｂａｎｄ  ＥＤＦＡ  ａｎｄ  ＶＳＢ  ｆｏｒｍａｔ  ｗｉｔｈ  ５３％  ｓｐｅｃｔｒａｌ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ”，  Ｓｕｂｏｐｔｉｃ２００１，  ＰＤＰ１−１、及びＴ．  Ｔｓｕｒｉｔａｎｉ，  ｅｔ．  ａｌ．，  ”４０  ＧＨｚ−ｓｐａｃｅｄ  ２１．４  Ｇｂｉｔ／ｓ  ｘ  ８２  ＷＤＭ  ＶＳＢ−ＲＺ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｏｖｅｒ  ８２６０ｋｍ  ｕｓｉｎｇ  Ｒａｍａｎ／ＥＤＦＡ  Ｈｙｂｒｉｄ  ｒｅｐｅａｔｅｒｓ  ａｎｄ  ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌｌｙ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ−ｍａｎａｇｅｄ  ｆｉｂｅｒ”，  ＥＣＯＣ２００２，  ９．１．４を参照のこと。
【０００７】
隣接波長間の干渉を抑えつつ、さらに周波数利用効率を向上させる方法として、送信側で急峻なフィルタリング特性を持つ光フィルタにより光信号帯域を削減することが検討された。この方法により、周波数利用効率が０．８（ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚ）程度まで向上した。しかし、帯域制限によって信号光を削るので、信号光波形が著しく劣化するという問題が生じ、これ以上の周波数利用効率の向上は難しい。例えば、Ｔ．  Ｍｉｙａｋａｗａ，  ｅｔ．  ａｌ．，  ”２．５６  Ｔｂｉｔ／ｓ  （４０Ｇｂｉｔ／ｓ  ｘ  ６４  ＷＤＭ）  Ｕｎｒｅｐｅａｔｅｒｅｄ  ２３０  ｋｍ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｗｉｔｈ  ０．８  ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚ  ｓｐｅｃｔｒａｌ  ｅｆｆｃｉｅｎｃｙ  ｕｓｉｎｇ  Ｌｏｗ−Ｎｏｉｓｅ  Ｆｉｂｅｒ  Ｒａｍａｎ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ  ａｎｄ  １７０  μｍ＾２−Ａｅｆｆ  ｆｉｂｅｒ”，  ＯＦＣ２００１，  ＰＤ２６を参照された。
【０００８】
また、帯域制限したＣＳ−ＲＺ信号を使用し、受信端にクロストークサプレッサを配置したシステム構成で、周波数利用効率１（ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚ）を実現した報告がある（Ｉ．  Ｍｏｒｉｔａ，  ｅｔ．  ａｌ．，  ”１００  ％  ｓｐｅｃｔｒａｌ−ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ２５  ｘ  ４２．７  Ｇｂｉｔ／ｓ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｕｓｉｎｇ  ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ  ｆｉｌｔｅｒｅｄ  ＣＳ−ＲＺ  ｓｉｇｎａｌ  ａｎｄ  ｎｏｖｅｌ  ｃｒｏｓｓｔａｌｋ  ｓｕｐｐｒｅｓｓｏｒ”，  ＥＣＯＣ２００２，  ＰＤ４．７参照）。この方法も、偏波多重分離方式と同様に、受信端に波形整形のための複雑な装置を具備しなければならないので、実システムでの使用ではコスト高を招き、メンテナンスにも十分な注意が必要となり、現実的ではない。
【０００９】
ＯＯＫ信号ではなく、ＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）の一種であるＤＰＳＫ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）信号が注目されている。ＤＰＳＫ信号は、ＯＯＫ信号と比較して、受信感度が高く、非線形耐力、偏波モード分散耐力及び波長分散耐力が大きく、フィルタリング特性に優れるという特長を具備する。例えば、Ａ．  Ｈ．  Ｇｎａｕｃｋ，  ”４０  Ｇｂ／ｓ  ＲＺ−Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ”，  ＯＦＣ２００３  ＴｈＥ１、及びＲ．  Ａ．  Ｇｒｉｆｆｉｎ，  ｅｔ．  ａｌ．  ，“Ｏｐｔｉｃａｌ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  ｐｈａｓｅ−ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙ  （ｏＤＰＳＫ）  ｆｏｒ  ｈｉｇｈ  ｃａｐａｃｉｔｙ  Ｏｐｔｉｃａｌ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ”，  ＯＦＣ２００２，  ＷＸ６を参照されたい。
【００１０】
ＤＰＳＫ形式の信号光の従来の光受信装置では、１ビット遅延検波方式を使用する（例えば、Ａ．  Ｈ．  Ｇｎａｕｃｋ，  ｅｔ  ａｌ．  ”２．５  Ｔｂ／ｓ  （６４  ｘ  ４２．７  Ｇｂ／ｓ）  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｏｖｅｒ  ４０  ｘ  １００  ｋｍ  ＮＺＤＳＦ  Ｕｓｉｎｇ  ＲＺ−ＤＰＳＫ  Ｆｏｒｍａｔ  ａｎｄ  Ａｌｌ−Ｒａｍａｎ−Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ  Ｓｐａｎｓ”，  ＯＦＣ２００２  Ｐｏｓｔｄｅａｄｌｉｎｅ  ｐａｐｅｒ  ＦＣ２を参照）。具体的には、従来のＤＰＳＫ光受信装置は、光ファイバ伝送路から入力するＮＲＺ（Ｎｏｎｅ−Ｒｅｔｕｒｎ  ｔｏ  Ｚｅｒｏ）−ＤＰＳＫ信号光から所望の波長帯域を光バンドパスフィルタ（ＯＢＰＦ）と、ＯＢＰＦの出力光を１ビット分、遅延して合波するマッハツェンダ遅延干渉計（ＭＺＤＩ）と、ＭＺＤＩの一方の出力光を電気信号に変換する光／電器（Ｏ／Ｅ）変換器からなる。ＭＺＤＩの一方のアーム上に１ビット遅延器が配置される。また、ＯＢＰＦは、ＷＤＭ信号から所望の波長チャネルを分離するのに使用される。
【００１１】
しかし、上述の１ビット遅延検波方式では、例えば、Ｔ．  Ｔｓｕｒｉｔａｎｉ，  ｅｔ  ａｌ，  ”７００  Ｇｈｚ−ｓｐａｃｅｄ  ４０  ｘ  ４２．７  Ｇｂｉｔ／ｓ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｏｖｅｒ  ８７００  ｋｍ  ｕｓｉｎｇ  ＣＳ−ＲＺ  ＤＰＳＫ  ｓｉｇｎａｌ，  ａｌｌ−Ｒａｍａｎ  ｒｅｐｅａｔｅｒｓ  ａｎｄ  ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌｌｙ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ−ｍａｎａｇｅｄ  ｆｉｂｅｒ  ｓｐａｎ”，  ＯＦＣ２００３  Ｐｏｓｔｄｅａｄｌｉｎｅ  ｐａｐｅｒ  ＰＤ２３、及び、Ａ．  Ｈ．  Ｇｎａｕｃｋ  ｅｔ．  ａｌ．，  ”２５  ｘ  ４０−Ｇｂ／ｓ  Ｃｏｐｏｌａｒｉｚｅｄ  ＤＰＳＫ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｏｖｅｒ  １２  ｘ  １００−ｋｍ  ＮＺＤＦ  Ｗｉｔｈ  ５０−ＧＨｚ  Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｓｐａｃｉｎｇ”，  ＩＥＥＥ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  Ｖｏｌ．  １５，  Ｎｏ．  ３，  Ｍａｒｃｈ  ２００３にも記載されるように、信号光の帯域制限に起因する波形劣化した信号光（ＯＢＰＦの出力光）に対しては、合波器の出力信号光の波形も劣化したままであり、良好な受信性能を期待できない。
【００１２】
また、ＤＰＳＫ信号をＲＺ信号に変換する装置が、Ｙ．  Ｍｉｙａｍｏｔｏ，  ｅｔ．  ａｌ．，  ”Ｓ−ｂａｎｄ  ３ｘ１２０−ｋｍ  ＤＳＦ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｏｆ  ８ｘ４２．７−Ｇｂｉｔ／ｓ  ＤＷＤＭ  ｄｕｏｂｉｎａｒｙ−ｃａｒｒｉｅｒ−ｓｕｐｐｒｅｓｓｅｄ  ＲＺ  ｓｉｇｎａｌｓ  ｇｅｎｅｒａｔｅｄ  ｂｙ  ｎｏｖｅｌ  ｗｉｄｅｂａｎｄ  ＰＭ／ＡＭ  ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ”，  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ  ａｎｄ  Ｔｈｅｉｒ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  （ＯＡＡ２００１），  Ｐｏｓｔｄｅａｄｌｉｎｅ  Ｐａｐｅｒ  ＰＤ６、及びＰ．  Ｊ．  Ｗｉｎｚｅｒ，  ｅｔ．  ａｌ．，  ”Ｒｅｔｕｒｎ−ｔｏ−Ｚｅｒｏ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ  Ｕｓｉｎｇ  ａ  Ｓｉｎｇｌｅ  ＮＲＺ  Ｄｒｉｖｅ  Ｓｉｇｎａｌ  ａｎｄ  ａｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄｅｌａｙ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ”，  ＩＥＥＥ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  Ｖｏｌ．１３，  Ｎｏ１２，  Ｄｅｃｅｍｂｅｒ  ２００１に記載されている。
【００１３】
デュオバイナリ信号光をＲＺ形式の信号光に変換する構成が、Ｘ．  Ｗｅｉ  ｅｔ．  ａｌ．，  ”４０  Ｇｂ／ｓ  ＤＵＯＢＩＮＡＲＹ  ＡＮＤ  ＭＯＤＩＦＩＥＤ  ＤＵＯＢＩＮＡＲＹ  ＴＲＡＮＳＭＩＴＴＥＲ  ＢＡＳＥＤ  ＯＮ  ＡＮ  ＯＰＴＩＣＡＬ  ＤＥＬＡＹ  ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＥＲ”，  ＥＣＯＣ２００２，  Ｐａｐｅｒ９．６．３に記載されている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来、１（ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚ）以上の周波数利用効率を追求するには、偏波多重分離方式を用いるか、伝送路上又は受信端に光波形再生器の機能を具備する装置を設けなければならなかった。
【００１５】
そこで、本発明は、周波数利用効率を向上でき、しかも、より簡易で安価に実現できる光伝送方法及びシステムを提示することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光伝送方法は、データを搬送するＤＰＳＫ信号光を発生する信号光発生ステップと、当該ＤＰＳＫ信号光の帯域を制限する帯域制限ステップと、帯域を制限され光伝送路を伝送した当該ＤＰＳＫ信号をＲＺ信号光に変換する変換ステップと、当該ＲＺ信号光を受信する受信ステップとを具備することを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る光伝送方法は、互いに異なる信号波長の複数のＤＰＳＫ信号光を発生する信号光発生ステップと、当該複数のＤＰＳＫ信号光の帯域を制限する帯域制限ステップと、帯域を制限された当該ＤＰＳＫ信号光を合波して当該光伝送路に出力する合波ステップと、当該光伝送路から入力する光を各信号波長の成分に分離する分離ステップと、当該分離ステップで分離された各信号波長のＤＰＳＫ信号光を受信する受信ステップとからなる光伝送方法であって、当該受信ステップが、当該分離ステップで分離された各信号波長のＤＰＳＫ信号光をＲＺ信号光に変換する変換ステップと、当該各ＲＺ信号光を受信するステップとを具備することを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る光伝送システムは、光伝送路と、当該光伝送路に信号光を出力する送信装置と、当該光伝送路を伝搬した信号光を受信する受信装置とからなる。特徴的には、当該送信装置は、データを搬送するビットレートＢのＤＰＳＫ信号光を発生する光送信器と、当該光送信器から出力される当該ＤＰＳＫ信号光の帯域を、Ｂ／０．８に相当する周波数帯域以下に制限する光バンドパスフィルタとを具備する。当該受信装置は、当該光伝送路から入力するＤＰＳＫ信号光をＲＺ信号光に変換する変換器と、当該変換器の出力光から当該データを復調する光受信器とを具備することを特徴とする。
【００１９】
本発明に係る光伝送システムは、光伝送路と、当該光伝送路にＷＤＭ信号光を出力する送信装置と、当該光伝送路を伝搬した当該ＷＤＭ信号光を受信する受信装置とからなる。特徴的には、当該送信装置は、データを搬送するビットレートＢの互いに異なる波長のＤＰＳＫ信号光を発生する複数の光送信器と、当該光送信器から出力される当該各ＤＰＳＫ信号光の帯域を、Ｂ／０．８に相当する周波数帯域以下に制限する光バンドパスフィルタと、当該光バンドパスフィルタの出力光を多重し、当該ＷＤＭ信号光として当該光伝送路に出力する多重装置とを具備する。当該受信装置は、当該光伝送路から入力する当該ＷＤＭ信号光を当該各信号波長のＤＰＳＫ信号光に分離する分離装置と、当該分離装置により分離された各信号波長のＤＰＳＫ信号光をＲＺ信号光に変換する複数の変換器と、当該変換器の出力光から当該データを復調する光受信器とを具備することを特徴とする。
【００２０】
【実施例】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施例の概略構成ブロック図を示す。本実施例の光伝送システムは、光伝送路１０、光伝送路１２にＷＤＭ信号光を出力する送信端局１２、及び、光伝送路１２を伝搬したＷＤＭ信号光を受信する受信端局１４とからなる。
【００２２】
送信端局１２の構成と動作を説明する。光送信器（ＯＳ）２０−１〜２０−ｎはそれぞれ異なる波長λ１〜λｎの、直線偏波のＲＺ−ＤＰＳＫ信号光を出力する。
【００２３】
光バンドパスフィルタ（ＯＢＰＦ）２２−１〜２２−ｎは、中心周波数がそれぞれλ１〜λｎであり、その３ｄＢ通過帯域幅が、波長間隔に相当する周波数以下である。光バンドパスフィルタ（ＯＢＰＦ）２２−１〜２２−ｎはそれぞれ、光送信器２０−１〜２０−ｎの出力信号光の帯域を制限する。ＯＢＰＦ２０−１〜２０−ｎにより制限される帯域幅の詳細は、後で説明する。ＯＢＰＦ２２−１〜２２−ｎによる帯域制限により、ＯＢＰＦ２２−１〜２２−ｎの入力信号光がＲＺ−ＤＰＳＫ形式であっても、その出力信号光はＮＲＺ−ＤＰＳＫ形式になる。
【００２４】
多重装置２４は、隣接するチャネル間で偏波が直交するように、光バンドパスフィルタ２０−１〜２０−ｎの各出力光、即ち、フィルタされたＤＰＳＫ信号光を多重する。多重装置２４は、多重により生成されたＷＤＭ信号光を光伝送路１０に出力する。このように、本実施例では、直交偏波多重を使用する。直交偏波多重により、隣接するチャネル間のコヒーレント干渉を抑圧でき、その結果として、波長多重密度を上げることができる。直交偏波多重を使用するものも、本実施例では、後述するように受信端局１４に偏波コントローラが不要であるので、コスト増を招くことも無く、また、保守管理が面倒になることもない。
【００２５】
受信端局１４の構成と動作を説明する。分離装置３０は、光伝送路１０を伝搬したＷＤＭ信号光を各波長λ１（ｃｈ１）〜λｎ（ｃｈｎ）の信号光に分離する。分離装置３０は、各チャネルｃｈ１〜ｃｈｎについて、波長間隔に相当する周波数以下の３ｄＢ通過帯域幅を有する光バンドパスフィルタ特性を具備する。
【００２６】
分波器３２−１は、分離装置３０により分離されたｃｈ１の信号光を２分割し、一方を半ビット遅延器３４−１に、他方を合波器３６−１に印加する。半ビット遅延器３４−１は、分波器３２−１からの信号光をその半ビット相当期間だけ遅延し、且つ光位相を反転する。半ビット遅延器３４−１の出力光は、合波器３６−１に印加される。合波器３６−１は、分波器３２−１からの光と半ビット遅延器３４−１の出力光を合波し、干渉させる。
【００２７】
分波器３２−１、半ビット遅延器３４−１及び合波器３６−１からなる部分は、詳細は後述するが、機能的には、ＤＰＳＫ信号光をＲＺ信号光に変換する信号形式変換器に相当する。分波器３２−１、半ビット遅延器３４−１及び合波器３６−１の機能は、マッハツェンダ遅延干渉計（ＭＺＤＩ）により実現され得る。ＭＺＤＩは、光位相を反転させずに合波した合波光を出力するＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｖｅ  ｐｏｒｔと、光位相を反転して合波した合波光を出力するＤｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ  ｐｏｒｔとを具備する。合波器３６−１の出力は、ＭＺＤＩのＤｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ  ｐｏｒｔの出力光に相当する。勿論、ＭＺＤＩのＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｖｅ  ｐｏｒｔの出力光を合波器３６−１の出力光として使用しても良い。
【００２８】
光受信器（ＯＲ）３８−１は、合波器３６−１の出力光を電気信号に変換し、ｃｈ１の信号光で搬送されるデータを復調する。
【００２９】
分波器３２−２〜３２−ｎ、半ビット遅延器３４−２〜３４−ｎ、合波器３６−２〜３６−ｎ及び光受信器（ＯＲ）３８−２〜３８−ｎは、それぞれ、分波器３２−１、半ビット遅延器３４−１、合波器３６−１及び光受信器（ＯＲ）３８−１と同様に動作する。
【００３０】
図２に示すタイミングチャートを参照して、１ビット遅延検波と半ビット遅延検波の作用の相違を説明する。
【００３１】
本実施例では、光送信器２０−１〜２０−ｎはＲＺ−ＤＰＳＫ信号光を出力するが、ＯＢＰＦ２２−１〜２２−ｎによる帯域制限により、ＮＲＺ−ＤＰＳＫ信号光に変換される。従って、分離装置３０から出力される各チャネルの信号光は、ＮＲＺ−ＤＰＳＫ形式になっている。
【００３２】
基本的に、ＤＰＳＫ信号光を帯域制限した場合、各ビット間の０からπまたはπから０への位相遷移が、帯域制限しない場合と比べると緩やかになってしまう。その結果、１ビット遅延検波では、復号された信号光の波形も拡がってしまい、符号間干渉により伝送特性が大きく劣化する。これに対し、半ビット遅延検波では、復号された信号光（合波器３６−１〜３６−ｎの出力）における信号波形の拡がりを抑圧でき、これが、符号間干渉を、従って、伝送特性の劣化を大幅に低減する。
【００３３】
図２は、伝送データが１，１，１，０，０，１，１，１のビットパターンからなる場合を例示している。ＤＰＳＫでは、２進値”０”に対しては、直前のビットの位相と同じ位相を採用し、２進値”１”に対しては直前のビットの位相とは異なる位相を採用する。従って、このデータ例に対して、分波器３２−１〜３２−ｎに入力するＤＰＳＫ信号光は、符号４０で示すように、π、０，π、π、π、０，π及び０と変化する。
【００３４】
１ビット遅延検波では、ＤＰＳＫ信号光４０を１ビット遅延し、且つ光位相を反転する。従って、１ビット遅延器の出力光の光位相は、符号４２に示すように、π、０，π、０，０，０，π、０となる。この１ビット遅延信号光４２と、１ビット遅延前の信号光４０は、同位相で強め合い、逆位相で弱め合うので、これらの合波光は、符号４４に示すように、１，１，１，０，０，１，１，１に従って光強度が変化するＮＲＺ信号光になる。１ビット遅延検波では、２進値”１”に対して光パルスが継続して光パルス幅が大きくなるので、符号間干渉（Ｉｎｔｅｒ−Ｓｙｍｂｏｌ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）の影響が大きい。これが、受信特性の劣化を招く。分離装置３０での帯域制限による波形劣化が、この受信特性の劣化を更に悪化させる。
【００３５】
これに対し、本実施例の半ビット遅延検波では、半ビット遅延器１４−１〜１４−ｎが、図示データ例に対し、符号４６に示すように、受信ＤＰＳＫ信号光を半ビット遅延するので、合波器３６−１〜３６−ｎの出力信号光は、符号４８に示すように、２進値”１”のビットでは、半ビット幅の光パルスが存在するＲＺ波形になる。即ち、半ビット遅延検波では、ＮＲＺ波形をＲＺ波形に変換する機能を併せ持つことになる。各光パルスのパルス幅が１ビット遅延の場合に比べて大幅に小さくなるので、符号間干渉の影響を大幅に減らすことができる。この結果、分離装置３０での帯域制限による波形劣化が光受信器３８−１〜３８−ｎの受信特性に及ぼす悪影響を緩和できる。即ち、１ビット遅延検波方式に比べ、大幅に受信特性を改善できる。
【００３６】
光送信器２０−１〜２０−ｎの出力する信号光がＲＺ−ＤＰＳＫ形式である場合を説明したが、ＮＲＺ−ＤＰＳＫ及びＣＳ−ＲＺ−ＤＰＳＫ形式でもよい。
【００３７】
半ビット遅延検波における周波数利用効率Ｂ／ΔｆとＱ値との関係を調べた。参考のため、１ビット遅延検波の特性も調べて。その結果を図３に示す。横軸は周波数利用効率を示し、縦軸はＱ２（ｄＢ）を示す。３チャンネルで測定し、中央チャネルの波長を１５５０ｎｍで固定し、両側のｃｈ１，ｃｈ２の波長を変化させた。試験パラメータとして、各チャネルのビットレートは２２．８Ｇｂ／ｓである。光伝送路１０として、５０ｋｍのシングルモードファイバに分散補償ファイバを付加した光ファイバ伝送路を使用した。長距離伝送を模擬するために、ＡＳＥ光を付加した。
【００３８】
図３から分かるように、周波数利用効率が０．６以下では、１ビット遅延検波と半ビット遅延検波に相違が認められないが、周波数利用効率が０．６を超えて大きくなると、１ビット遅延検波ではＱ値が小さくなるが、半ビット遅延検波では、Ｑ値があまり低下しない。半ビット遅延検波では、周波数利用効率が１．０を超えても、十分大きなＱ値を得ることができる。
【００３９】
図３は、周波数利用効率Ｂ／Δｆが０．８以上でも、所要の伝送特性を実現できることを示す。これは、光バンドパスフィルタ２０−１〜２０−ｎの通過帯域幅ΔｆをＢ／０．８以下にすることを意味する。
【００４０】
半ビット遅延検波の実施例を説明したが、遅延器３４−１〜３４−ｎにおける遅延時間は、半ビット相当分に限定されない。遅延量とＱ値の関係を調べた。図４は周波数利用効率０．８の場合の遅延量とＱ値の関係を示し、図５は、周波数利用効率１．０の場合の遅延量とＱ値の関係を示す。図４及び図５において、横軸は遅延量（ｂｉｔ）、縦軸は、Ｑ値のペナルティ（ｄＢ）である。計算によると、半ビット遅延の場合に最も良いＱ値になる。０．５ビットからずれるに従い、Ｑ２（ｄＢ）が劣化する。実測は計算結果に良く合致している。図４及び図５の縦軸は、半ビット遅延の場合のＱ２値からの劣化量を示している。図４及び図５から、遅延検波の遅延量を０．３ｂｉｔ乃至０．８ｂｉｔとした場合、最適Ｑ値（半ビット遅延）から２ｄＢ程度の劣化で済む。また、図４及び図５から、周波数利用効率に関わらず、遅延検波の遅延量を１ビット未満、より好ましくは、０．３ｂｉｔ乃至０．８ｂｉｔ、最適には０．５ｂｉｔとすることで、良好な伝送特性を得ることができることが分かる。
【００４１】
本実施例では、直交偏波多重を併用するものの、受信側に偏波コントローラが不要になるので、受信端局を安価に実現できるというメリットもある。但し、直交偏波多重は、隣接するチャネル間の干渉が邪魔になる場合に利用すればい。
【００４２】
通常、ＤＰＳＫ信号の受信には、特性改善が見込まれることからダブルバランスレシーバが使用される。ダブルバランスレシーバでは、ＭＺＤＩのＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｖｅ  ｐｏｒｔ出力光とＤｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ  ｐｏｒｔの出力光を受信し、両者の相関をとることで、受信特性を改善する。シングルエンドレシーバに比べ、ダブルバランスレシーバでは、受信性能が、理想的には３ｄＢ程度、改善する。図３乃至図５に示す実験及び計算結果では、シングルエンドレシーバを使用したが、ダブルバランスレシーバを使用すれば、より大きな差が出ると推測される。
【００４３】
遅延器３４−１〜３４−ｎが光位相を反転するかどうかは、本発明にとって必須の要件では無い。遅延器３４−１〜３４−ｎが光位相を反転しない遅延信号を出力する場合でも、合波器３６−１〜３６−ｎの出力信号光からデータを復調できるからである。
【００４４】
【発明の効果】
以上の説明から容易に理解できるように、本発明によれば、非常に簡単な構成でＷＤＭ伝送の周波数利用効率を大幅に高めることが可能になる。
【００４５】
従来と同じ波長帯域幅で、より多くの波長数を持つ波長多重光伝送システムを実現でき、光通信の伝送容量拡大に貢献できる。
【００４６】
また、伝送波長帯域の狭い光伝送路は、伝送波長帯域の広い光伝送路よりも安いコストで構築できる。従って、光伝送路の構築コストが全システムのコストの多くを占めるような光伝送システムに本発明を適用とすると、コストを大幅に削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の概略構成ブロック図である。
【図２】本実施例のタイミングチャート例である。
【図３】周波数利用効率対Ｑ値の測定例である。
【図４】周波数利用効率０．８（ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚ）の場合の通過帯域幅とＱ値ペナルティの関係の計算及び実測結果である。
【図５】周波数利用効率１．０（ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚ）の場合の通過帯域幅とＱ値ペナルティの関係の計算及び実測結果である。
【符号の説明】
１０：光伝送路
１２：送信端局
１４：受信端局
２０−１〜２０−ｎ：光送信器（ＯＳ）
２２−１〜２２−ｎ：光バンドパスフィルタ（ＯＢＰＦ）
２４：多重装置
３０：分離装置
３２−１〜３２−ｎ：分波器
３４−１〜３４−ｎ：半ビット遅延器
３６−１〜３６−ｎ：合波器
３８−１〜３８−ｎ：光受信器（ＯＲ）
【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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【手続補正書】
【提出日】平成15年5月12日(2003.5.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
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