(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のモードの光が多重されたモード多重光を送信する光送信装置と、前記光送信装置から前記モード多重光を受信する光受信装置と、を備える光伝送システムであって、
前記光送信装置は、
前記光受信装置においてモード間のクロストーク量を測定するための複数のテスト光であって、それぞれ異なるモードに対応し、かつ、それぞれ異なる波長を有する前記複数のテスト光を生成する生成手段と、
前記生成手段によって生成された前記複数のテスト光を、それぞれ対応するモードの光として多重することで、前記光受信装置へ送信すべきモード多重光を生成する多重手段と、を備え、
前記光受信装置は、
前記光送信装置から受信された前記モード多重光から、前記複数のモードのそれぞれに対応する光を分離する多重分離手段と、
前記多重分離手段によって分離された、各モードに対応する光に基づいて、各モードの波長スペクトルを測定することで、モード間のクロストーク量を測定する測定手段と、を備え、
前記光送信装置は、前記光受信装置に送信すべき各モードの光の送信パワーを調整するための、それぞれ異なるモードの光を増幅する複数の光増幅器、を更に備え、
前記測定手段によって前記複数のモードのそれぞれについて測定された前記クロストーク量に基づいて、前記複数のモード間で前記クロストーク量が等しくなるように、前記複数の光増幅器のそれぞれの利得が調整される、ことを特徴とする光伝送システム。
【請求項２】
前記測定手段は、前記複数のモードのそれぞれについて、前記測定した波長スペクトルにおける、対応するテスト光の波長の成分のパワーと、当該テスト光の波長以外の波長の成分として表れる、他のモードからのクロストーク成分のパワーとの差を、前記クロストーク量として測定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の光伝送システム。
【請求項３】
前記測定手段は、前記複数のモードのそれぞれについて、前記測定した波長スペクトルにおける、対応するテスト光の波長の成分のピーク値と、前記クロストーク成分のピーク値の総和との差を、前記クロストーク量として測定する、
ことを特徴とする請求項２に記載の光伝送システム。
【請求項４】
前記テスト光は、前記光受信装置に送信すべき信号を含む信号光である、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光伝送システム。
【請求項５】
前記テスト光は、前記光受信装置に送信すべき信号を含まない連続光である、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光伝送システム。
【請求項６】
前記測定手段は、更に、前記複数のモードのそれぞれについて測定した前記クロストーク量を、前記光送信装置にフィードバックし、
前記光送信装置は、前記測定手段によってフィードバックされる、前記複数のモードのそれぞれについての前記クロストーク量に基づいて、前記複数のモード間で前記クロストーク量が等しくなるように、前記複数の光増幅器のそれぞれの利得を調整する調整手段、を更に備える、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光伝送システム。
【請求項７】
前記生成手段は、前記光受信装置に送信すべき信号を含む信号光の波長として使用されていない波長を有するように、前記複数のテスト光を生成する、
ことを特徴とする請求項６に記載の光伝送システム。
【請求項８】
前記信号光は、複数の波長の光が多重された波長多重信号である、
ことを特徴とする請求項４または７に記載の光伝送システム。
【請求項９】
前記多重手段は、
前記生成手段によって生成された前記複数のテスト光のそれぞれを、対応するモードの光に変換するモード変換を行う変換手段と、
前記モード変換後の前記複数のテスト光を合波することで、前記モード多重光を生成する合波手段と、を備え、
前記多重分離手段は、
前記光送信装置から受信された前記モード多重光を、前記複数のモードの光に分波する分波手段と、
前記分波手段から出力された前記複数のモードの光のそれぞれを、前記モード変換前の、各モードに対応する光に変換する逆変換手段と、を備える
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の光伝送システム。
【請求項１０】
複数のモードの光が多重されたモード多重光を送信する光送信装置と、前記光送信装置から前記モード多重光を受信する光受信装置と、を備える光伝送システムであって、
前記光送信装置は、
未使用の波長を除く複数の波長の光が多重された波長多重信号であって、モードごとに未使用の波長が異なる前記波長多重信号を、各モードに対応する信号光として生成する生成手段と、
前記生成手段によって生成された、前記複数のモードに対応する複数の信号光を、それぞれ対応するモードの光として多重することで、前記光受信装置へ送信すべきモード多重光を生成する多重手段と、を備え、
前記光受信装置は、
前記光送信装置から受信された前記モード多重光から、前記複数のモードのそれぞれに対応する光を分離する多重分離手段と、
前記多重分離手段によって分離された、各モードに対応する光に基づいて、各モードの波長スペクトルを測定することで、モード間のクロストーク量を測定する測定手段と、を備え、
前記測定手段は、前記複数のモードのそれぞれについて、前記測定した波長スペクトルにおける、前記未使用の波長以外の波長の成分のパワーと、前記未使用の波長の成分として表れる、他のモードからのクロストーク成分のパワーとの差を、前記クロストーク量として測定する、ことを特徴とする光伝送システム。
【請求項１１】
前記測定手段は、前記複数のモードのそれぞれについて、前記測定した波長スペクトルにおける、前記未使用の波長以外の波長の成分のピーク値と、前記クロストーク成分のピーク値との差を、前記クロストーク量として測定する、
ことを特徴とする請求項１０に記載の光伝送システム。
【請求項１２】
前記光送信装置は、前記光受信装置に送信すべき各モードの光の送信パワーを調整するための、それぞれ異なるモードの光を増幅する複数の光増幅器、を更に備え、
前記測定手段によって前記複数のモードのそれぞれについて測定された前記クロストーク量に基づいて、前記複数のモード間で前記クロストーク量が等しくなるように、前記複数の光増幅器のそれぞれの利得が調整される、
ことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の光伝送システム。
【請求項１３】
複数のモードの光が多重されたモード多重光を送信する光送信装置と、前記光送信装置から前記モード多重光を受信する光受信装置と、を備える光伝送システムであって、
前記光送信装置は、
未使用の波長を除く複数の波長の光が多重された波長多重信号であって、モードごとに未使用の波長が異なる前記波長多重信号を、各モードに対応する信号光として生成する生成手段と、
前記生成手段によって生成された、前記複数のモードに対応する複数の信号光を、それぞれ対応するモードの光として多重することで、前記光受信装置へ送信すべきモード多重光を生成する多重手段と、を備え、
前記光受信装置は、
前記光送信装置から受信された前記モード多重光から、前記複数のモードのそれぞれに対応する光を分離する多重分離手段と、
前記多重分離手段によって分離された、各モードに対応する光に基づいて、各モードの波長スペクトルを測定することで、モード間のクロストーク量を測定する測定手段と、を備え、
前記光送信装置は、前記光受信装置に送信すべき各モードの光の送信パワーを調整するための、それぞれ異なるモードの光を増幅する複数の光増幅器、を更に備え、
前記測定手段によって前記複数のモードのそれぞれについて測定された前記クロストーク量に基づいて、前記複数のモード間で前記クロストーク量が等しくなるように、前記複数の光増幅器のそれぞれの利得が調整される、ことを特徴とする光伝送システム。
【請求項１４】
前記測定手段は、更に、前記複数のモードのそれぞれについて測定した前記クロストーク量を、前記光送信装置にフィードバックし、
前記光送信装置は、前記測定手段によってフィードバックされる、前記複数のモードのそれぞれについての前記クロストーク量に基づいて、前記複数のモード間で前記クロストーク量が等しくなるように、前記複数の光増幅器のそれぞれの利得を調整する調整手段、を更に備える、
ことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の光伝送システム。
【請求項１５】
複数のモードの光が多重されたモード多重光を送信する光送信装置と、前記光送信装置から前記モード多重光を受信する光受信装置と、を備える光伝送システムであって、
前記光送信装置は、
前記複数のモードに対応する複数の信号光を生成するとともに、モードごとに異なる周波数のマイクロ波を、生成した各モードに対応する信号光に重畳する生成手段であって、前記複数のモードのうちで取りうる２つのモードの組み合わせごとに、対応する２つのマイクロ波の周波数差が異なるように、各モードに対応する信号光に重畳すべきマイクロ波を生成する、前記生成手段と、
前記生成手段によって生成された、前記複数のモードに対応する複数の信号光を、それぞれ対応するモードの光として多重することで、前記光受信装置へ送信すべきモード多重光を生成する多重手段と、を備え、
前記光受信装置は、
前記光送信装置から受信された前記モード多重光から、前記複数のモードのそれぞれに対応する光を分離する多重分離手段と、
前記多重分離手段によって分離された、各モードに対応する光に重畳されているマイクロ波の周波数スペクトルを測定し、前記複数のモードのうちで取りうる２つのモード間のクロストーク量を、前記周波数スペクトルにおける、当該２つのモードに対応する２つのマイクロ波の周波数差に相当する周波数成分に基づいて測定する測定手段と、
を備えることを特徴とする光伝送システム。
【請求項１６】
前記測定手段は、前記周波数スペクトルにおける、前記２つのモードに対応する２つのマイクロ波の周波数差に相当する周波数成分のピーク値を、前記２つのモード間の前記クロストーク量として測定する、
ことを特徴とする請求項１５に記載の光伝送システム。
【請求項１７】
前記測定手段は、更に、前記複数のモードのそれぞれについて測定した前記クロストーク量を、前記光送信装置にフィードバックし、
前記光送信装置は、
前記光受信装置に送信すべき各モードの光の送信パワーを調整するための、それぞれ異なるモードの光を増幅する複数の光増幅器と、
前記測定手段によってフィードバックされる、前記複数のモードのそれぞれについての前記クロストーク量に基づいて、前記複数のモード間で前記クロストーク量が等しくなるように、前記複数の光増幅器のそれぞれの利得を調整する調整手段と、を更に備える、
ことを特徴とする請求項１５または１６に記載の光伝送システム。
【請求項１８】
前記光送信装置と前記光受信装置との間の伝送路の途中に、当該伝送路を伝送される前記モード多重光の中継増幅を行う中継増幅器、を更に備える、
ことを特徴とする請求項１から１７のいずれか１項に記載の光伝送システム。
【請求項１９】
複数のモードの光が多重されたモード多重光を、光伝送路を介して光受信装置へ送信する光送信装置であって、
前記光受信装置においてモード間のクロストーク量を測定するための複数のテスト光であって、それぞれ異なるモードに対応し、かつ、それぞれ異なる波長を有する前記複数のテスト光を生成する生成手段と、
前記生成手段によって生成された前記複数のテスト光を、それぞれ対応するモードの光として多重することで、前記光受信装置へ送信すべきモード多重光を生成する多重手段と、
前記光受信装置において、前記生成されたモード多重光から分離した各モードに対応する光に基づいて各モードの波長スペクトルの測定することで、モード間のクロストーク量を測定するよう、前記生成されたモード多重光を前記光受信装置に送信する送信手段と、を備え、
前記光送信装置は、前記光受信装置に送信すべき各モードの光の送信パワーを調整するための、それぞれ異なるモードの光を増幅する複数の光増幅器、を更に備え、
前記複数のモードのそれぞれについて測定された前記クロストーク量に基づいて、前記複数のモード間で前記クロストーク量が等しくなるように、前記複数の光増幅器のそれぞれの利得が調整される、ことを特徴とする光送信装置。
【請求項２０】
複数のモードの光が多重されたモード多重光を、光伝送路を介して光受信装置へ送信する光送信装置の制御方法であって、
前記光受信装置においてモード間のクロストーク量を測定するための複数のテスト光であって、それぞれ異なるモードに対応し、かつ、それぞれ異なる波長を有する前記複数のテスト光を生成する生成工程と、
前記生成された複数のテスト光を、それぞれ対応するモードの光として多重することで、前記光受信装置へ送信すべきモード多重光を生成する多重工程と、
前記光受信装置において、前記生成されたモード多重光から分離した各モードに対応する光に基づいて各モードの波長スペクトルの測定することで、モード間のクロストーク量を測定するよう、前記生成されたモード多重光を前記光受信装置に送信する送信工程と、を含み、
前記光送信装置は、前記光受信装置に送信すべき各モードの光の送信パワーを調整するための、それぞれ異なるモードの光を増幅する複数の光増幅器、を更に備え、
前記複数のモードのそれぞれについて測定された前記クロストーク量に基づいて、前記複数のモード間で前記クロストーク量が等しくなるように、前記複数の光増幅器のそれぞれの利得が調整される、ことを特徴とする光送信装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信技術に関するものであり、特に、モード多重伝送技術を適用した光伝送システムにおけるモード間クロストークの測定技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ファイバ通信では、伝送容量を従来よりも増大させるための技術として、波長分割多重（ＷＤＭ）及び偏波多重に加えて、空間分割多重（モード分割多重）伝送技術が注目されている。モード分割多重（モード多重）伝送技術とは、複数の空間モードが存在するファイバを用いて、各モードの光を独立した信号で変復調することで、使用するモード数分、伝送容量の増大させる技術である。
【０００３】
一方、シングルモードファイバ（ＳＭＦ）を用いた既存の光伝送システムでは、例えば、ＷＤＭによる長距離伝送が行われている。このような光伝送システムでは、光中継増幅器における利得の波長依存性を平坦化（等化）することが重要である。しかし、利得の等化に使用可能な光学部品の製造偏差や周囲の環境の変化に起因して、利得の等化後の伝送帯域内のチャネル間で利得偏差が残りうる。このような利得偏差によって、光受信装置で受信されるＷＤＭ信号の複数のチャネル間で、受信特性（光信号対雑音比（ＯＳＮＲ））にばらつきが生じうる。このような受信特性のばらつきを補正するために、一般に、光送信装置において、ＷＤＭ信号のチャネル間で信号光パワーレベルに差をつける技術（プリエンファシス）が用いられている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
これに対し、モード多重伝送技術が適用される、将来の光伝送システムでは、光受信装置で受信される信号光の波長依存性を等化するだけでなく、モード間で受信パワーレベルを等化する必要がある。これは、モード多重伝送を実現するための、モード変換器及びモード合分波器から成るモード多重分離器、モード多重用伝送路、並びにモード多重用増幅器では、モードごとに損失や利得が異なり、それにより、モード間で受信特性（ＯＳＮＲ）に差が生じるためである。また、モード多重伝送では、モード多重分離器、伝送路及び増幅器において、モード間クロストークが生じることが知られている。他モードからのクロストークの強度が大きいモードについては、信号光の伝送性能が著しく劣化する。このようなクロストークの強度（クロストーク量）は、一般に、モード多重分離器、伝送路及び増幅器の特性に依存するとともに、モードの種別及び組み合わせにも依存して変化する。このため、光伝送システムを構成する各デバイス（構成部品）を個別に最適化することでこのようなモード間クロストークの影響を十分に抑えることは、困難である。
【０００５】
モード多重伝送における上述の問題に対処するために、実験室レベルではあるものの、ＷＤＭにおける波長間のプリエンファシスと同様に、モード間で受信特性が等しくなるよう、送信側でモードごとに送信パワーを調整する技術が提案されている。例えば、非特許文献１では、受信後の各モードのビット誤り率（ＢＥＲ）（Ｑ値）が等しくなるように、モードごとに送信パワーを調整している。また、非特許文献２では、モード多重分離器及び伝送路のモード間クロストーク特性を予め測定しておき、受信側における各モードのモード間クロストーク量が等しくなるよう、モードごとに送信パワーを調整している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１３８０７４号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】S. Massimiliano, et al., "Mode division multiplexed transmission with a weakly-coupled few-mode fiber", The Optical Fiber Communication Conference and Exposition (OFC 2012), March 2012, OTu2C.5
【非特許文献２】P. Genevaux, et al., "3 Modes transmission using hybrid separation with high mode selectivity and low losses spatial mode multiplexer", European Conference on Optical Communications (ECOC 2014), September 2014, We.1.1.5
【非特許文献３】T. Mizuno, et al., "Modal crosstalk measurement based on intensity tone for few-mode fiber transmission systems", Optical Fiber Communication Conference and Exposition (OFC 2014), March 2014, W3D.5
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、非特許文献１の手法では、モードごとの送信パワーの調整のために、受信側におけるＢＥＲのみを用いている。しかし、ＢＥＲの劣化要因が、モード間クロストーク以外の要因（例えば非線形効果）である場合には、このような送信パワーの調整によって、モード間で受信特性を精度良く等化することは難しい。
【０００９】
非特許文献２の手法では、モード多重分離器、伝送路及び中継増幅器のクロストーク特性を予め測定しておく必要がある。しかし、クロストーク特性は、通常、多重するモードごとに、測定用のテスト光を送信側から入力し、受信側のモード分離器から出力される各モードの光についてのパワーを測定することで、その測定結果に基づいて算出される。このため、多重するモードの数が増えると、必要となるクロストーク特性の測定がより煩雑となる。したがって、実際に運用されるシステムでは、より簡易にクロストーク特性を測定できることが望ましい。
【００１０】
また、一般に、光伝送システム内で実際に通信（信号の伝送）が行われている最中に、クロストーク特性を測定することは難しい。しかし、実際に運用されるシステムでは、モード多重分離器、伝送路及び中継増幅器における外部環境変化（光ファイバの曲げ、各デバイスの温度変化等）によって、クロストーク特性が時間変動しうる。このため、時間変動するクロストーク特性を測定し、また、そのような時間変動に対応して、モード間で受信特性を等化できる必要がある。
【００１１】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものである。本発明は、モード多重伝送を行う光伝送システムにおいて伝送されるモード多重光に生じるモード間クロストーク量を、より簡易に測定し、モード多重光に含まれる各モードの受信特性を、より精度良く等化できるようにする技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、例えば、光伝送システム、光送信装置及び光受信装置として実現できる。本発明の一態様の係る光伝送システムは、複数のモードの光が多重されたモード多重光を送信する光送信装置と、前記光送信装置から前記モード多重光を受信する光受信装置と、を備える光伝送システムであって、前記光送信装置は、前記光受信装置においてモード間のクロストーク量を測定するための複数のテスト光であって、それぞれ異なるモードに対応し、かつ、それぞれ異なる波長を有する前記複数のテスト光を生成する生成手段と、前記生成手段によって生成された前記複数のテスト光を、それぞれ対応するモードの光として多重することで、前記光受信装置へ送信すべきモード多重光を生成する多重手段と、を備え、前記光受信装置は、前記光送信装置から受信された前記モード多重光から、前記複数のモードのそれぞれに対応する光を分離する多重分離手段と、前記多重分離手段によって分離された、各モードに対応する光に基づいて、各モードの波長スペクトルを測定することで、モード間のクロストーク量を測定する測定手段と、を備え、前記光送信装置は、前記光受信装置に送信すべき各モードの光の送信パワーを調整するための、それぞれ異なるモードの光を増幅する複数の光増幅器、を更に備え、前記測定手段によって前記複数のモードのそれぞれについて測定された前記クロストーク量に基づいて、前記複数のモード間で前記クロストーク量が等しくなるように、前記複数の光増幅器のそれぞれの利得が調整される、ことを特徴とする。
【００１３】
本発明の他の一態様の係る光伝送システムは、複数のモードの光が多重されたモード多重光を送信する光送信装置と、前記光送信装置から前記モード多重光を受信する光受信装置と、を備える光伝送システムであって、前記光送信装置は、未使用の波長を除く複数の波長の光が多重された波長多重信号であって、モードごとに未使用の波長が異なる前記波長多重信号を、各モードに対応する信号光として生成する生成手段と、前記生成手段によって生成された、前記複数のモードに対応する複数の信号光を、それぞれ対応するモードの光として多重することで、前記光受信装置へ送信すべきモード多重光を生成する多重手段と、を備え、前記光受信装置は、前記光送信装置から受信された前記モード多重光から、前記複数のモードのそれぞれに対応する光を分離する多重分離手段と、前記多重分離手段によって分離された、各モードに対応する光に基づいて、各モードの波長スペクトルを測定することで、モード間のクロストーク量を測定する測定手段と、を備え、前記測定手段は、前記複数のモードのそれぞれについて、前記測定した波長スペクトルにおける、前記未使用の波長以外の波長の成分のパワーと、前記未使用の波長の成分として表れる、他のモードからのクロストーク成分のパワーとの差を、前記クロストーク量として測定する、ことを特徴とする。
【００１４】
本発明の他の一態様の係る光伝送システムは、複数のモードの光が多重されたモード多重光を送信する光送信装置と、前記光送信装置から前記モード多重光を受信する光受信装置と、を備える光伝送システムであって、前記光送信装置は、前記複数のモードに対応する複数の信号光を生成するとともに、モードごとに異なる周波数のマイクロ波を、生成した各モードに対応する信号光に重畳する生成手段であって、前記複数のモードのうちで取りうる２つのモードの組み合わせごとに、対応する２つのマイクロ波の周波数差が異なるように、各モードに対応する信号光に重畳すべきマイクロ波を生成する、前記生成手段と、前記生成手段によって生成された、前記複数のモードに対応する複数の信号光を、それぞれ対応するモードの光として多重することで、前記光受信装置へ送信すべきモード多重光を生成する多重手段と、を備え、前記光受信装置は、前記光送信装置から受信された前記モード多重光から、前記複数のモードのそれぞれに対応する光を分離する多重分離手段と、前記多重分離手段によって分離された、各モードに対応する光に重畳されているマイクロ波の周波数スペクトルを測定し、前記複数のモードのうちで取りうる２つのモード間のクロストーク量を、前記周波数スペクトルにおける、当該２つのモードに対応する２つのマイクロ波の周波数差に相当する周波数成分に基づいて測定する測定手段と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明の一態様に係る光送信装置は、複数のモードの光が多重されたモード多重光を、光伝送路を介して光受信装置へ送信する光送信装置であって、前記光受信装置においてモード間のクロストーク量を測定するための複数のテスト光であって、それぞれ異なるモードに対応し、かつ、それぞれ異なる波長を有する前記複数のテスト光を生成する生成手段と、前記生成手段によって生成された前記複数のテスト光を、それぞれ対応するモードの光として多重することで、前記光受信装置へ送信すべきモード多重光を生成する多重手段と、前記光受信装置において、前記生成されたモード多重光から分離した各モードに対応する光に基づいて各モードの波長スペクトルの測定することで、モード間のクロストーク量を測定するよう、前記生成されたモード多重光を前記光受信装置に送信する送信手段と、を備え、前記光送信装置は、前記光受信装置に送信すべき各モードの光の送信パワーを調整するための、それぞれ異なるモードの光を増幅する複数の光増幅器、を更に備え、前記複数のモードのそれぞれについて測定された前記クロストーク量に基づいて、前記複数のモード間で前記クロストーク量が等しくなるように、前記複数の光増幅器のそれぞれの利得が調整される、ことを特徴とする。
【００１６】
本発明の他の一態様に係る光伝送システムは、複数のモードの光が多重されたモード多重光を送信する光送信装置と、前記光送信装置から前記モード多重光を受信する光受信装置と、を備える光伝送システムであって、前記光送信装置は、未使用の波長を除く複数の波長の光が多重された波長多重信号であって、モードごとに未使用の波長が異なる前記波長多重信号を、各モードに対応する信号光として生成する生成手段と、前記生成手段によって生成された、前記複数のモードに対応する複数の信号光を、それぞれ対応するモードの光として多重することで、前記光受信装置へ送信すべきモード多重光を生成する多重手段と、を備え、前記光受信装置は、前記光送信装置から受信された前記モード多重光から、前記複数のモードのそれぞれに対応する光を分離する多重分離手段と、前記多重分離手段によって分離された、各モードに対応する光に基づいて、各モードの波長スペクトルを測定することで、モード間のクロストーク量を測定する測定手段と、を備え、前記光送信装置は、前記光受信装置に送信すべき各モードの光の送信パワーを調整するための、それぞれ異なるモードの光を増幅する複数の光増幅器、を更に備え、前記測定手段によって前記複数のモードのそれぞれについて測定された前記クロストーク量に基づいて、前記複数のモード間で前記クロストーク量が等しくなるように、前記複数の光増幅器のそれぞれの利得が調整される、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、モード多重伝送を行う光伝送システムにおいて伝送されるモード多重光に生じるモード間クロストーク量を、より簡易に測定することが可能になる。また、その測定結果に基づいて、伝送されるモード多重光に含まれる各モードの受信特性を、より精度良く等化することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例１，２に係る光伝送システムの構成例を示すブロック図。
【図２】ＷＤＭを適用した光信号発生部の構成例を示すブロック図。
【図３】光伝送路の途中に１つ以上の中継増幅器が配置された光伝送システムの構成例を示すブロック図。
【図４】実施例３，４に係る光伝送システムの構成例を示すブロック図。
【図５】実施例４に係る光伝送システムの構成例を示すブロック図。
【図６】実施例５に係る光伝送システムの構成例を示すブロック図。
【図７】実施例５に係る光伝送システムの構成例を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。
【００２０】
［実施例１］
図１は、実施例１に係る、モード多重伝送が適用された光伝送システムの構成例を示すブロック図である。図１に示すように、光伝送システムは、複数のモードの光が多重されたモード多重光を送信する光送信装置１０と、光伝送路３０を介して、光送信装置１０から送信されたモード多重光を受信する光受信装置２０とで構成される。まず、光伝送システムにおける光送信装置１０及び光受信装置２０の基本的な動作について説明する。
【００２１】
光送信装置１０は、Ｎ個の光信号発生部１１−ｎ、Ｎ個の光増幅器１２−ｎ、Ｎ個のモード変換器１３−ｎ、及びモード合波器１４を備える（ｎ＝１，２，...，Ｎ）。光送信装置１０では、Ｎ個の光信号発生部１１−ｎによって生成された信号光は、光増幅器１２−ｎによって増幅され、モード変換器１３−ｎによって、それぞれ異なる所望のモードの光に変換するモード変換が行われる。なお、光増幅器１２−ｎは、それぞれ異なるモードの光を増幅する。モード合波器１４は、モード変換によって得られた複数の（Ｎ個の）モードの信号光を合波することで、光受信装置２０へ送信すべきモード多重光（モード多重信号光）を生成し、生成したモード多重光を光伝送路３０へ出力する。なお、光増幅器１２−ｎは、単に信号光の増幅のためだけでなく、光伝送路３０へ出力される際の（光受信装置２０に送信すべき）各モードの光の送信パワーを調整するために用いられる。光送信装置１０から出力されたモード多重光は、光伝送路３０を介して光受信装置２０に到達する。
【００２２】
光受信装置２０は、モード分波器２１、Ｎ個のモード変換器２２−ｎ、及びＮ個の光信号受信部２３−ｎを備える（ｎ＝１，２，...，Ｎ）。光受信装置２０では、光送信装置１０から受信されたモード多重光が、モード分波器２１によって、複数の（Ｎ個の）モードの光に分波される。モード変換器２２−ｎは、モード分波器２１から出力された複数の（Ｎ個の）モードの光のそれぞれを、光送信装置１０におけるモード変換前の、各モードに対応する光に変換（即ち、逆変換）して、それぞれ対応する光信号受信部２３−ｎに出力する。これにより、光信号受信部２３−ｎは、モード多重光に多重された、各モードに対応する信号光を受信することになる。なお、光受信装置２０は、モード間クロストーク量を測定する測定部２４−ｎを更に備える。各測定部２４−ｎは、本実施例では光スペクトルアナライザで構成される。
【００２３】
ここで、光送信装置１０のモード変換器１３−ｎ及びモード合波器１４、光伝送路３０、並びに、光受信装置２０のモード分波器２１及びモード変換器２２−ｎでは、モードごとに損失が異なる。このため、光信号受信部２３−ｎで受信される、各モードに対応する信号光には、モード間で受信パワーに差が生じる。更に、光送信装置１０のモード変換器１３−ｎ及びモード合波器１４、光伝送路３０、並びに、光受信装置２０のモード分波器２１及びモード変換器２２−ｎにおいて、モード間で信号が混信するクロストーク（モード間クロストーク）が発生する。このモード間クロストークの強度（大きさ）は、上述のように、モード変換器１３−ｎ、モード合波器１４、光伝送路３０、モード分波器２１及びモード変換器２２−ｎの特性に依存するとともに、多重するモードの種別及び組み合わせにも依存して変化する。
【００２４】
本実施例では、光伝送システムにおいて伝送されるモード多重光に生じるモード間クロストークの強度（クロストーク量）をより簡易に測定するために、光送信装置１０及び光受信装置２０は以下のように動作する。なお、本実施例の測定では、モード間クロストークの特性そのものだけでなく、光伝送システム全体における、モード間の損失・利得偏差も含む特性が、クロストーク特性として測定される。
【００２５】
具体的には、光送信装置１０ではまず、光信号発生部１１−ｎが、光受信装置２０においてモード間クロストークを測定するための複数の（多重するモード数分の）テスト光を生成する。光信号発生部１１−ｎによって生成される、それぞれ異なるモードに対応する複数の（Ｎ個の）テスト光は、光受信装置２０におけるモード間クロストークの測定を可能にするために、それぞれ異なる波長を有している。更に、モード変換器１３−ｎ及びモード合波器１４が、生成された複数のテスト光を、それぞれ対応するモードの光として多重することで、モード多重光を生成し、光受信装置２０へ送信する。
【００２６】
一方、光受信装置２０では、モード分波器２１及びモード変換器２２−ｎが、光送信装置１０から受信されたモード多重光から、各モードに対応する光を分離する（即ち、多重分離を行う）。更に、測定部２４−ｎは、モード多重光から分離された、各モードの光に基づいて、各モードの波長スペクトルを測定することで、モード間クロストーク量を測定する。
【００２７】
図１には、送信側及び受信側に、各モードで送信及び受信されるテスト光の波長（ＷＬ）スペクトルが示されている。同図に示すように、本実施例の光送信装置１０は、モードごとに異なる波長を有するテスト光を、光受信装置２０に送信する。これにより、光受信装置２０で観測（測定）される、各モードの波長スペクトルには、当該モード以外の他のモードからのクロストーク（ＸＴ）成分が、当該モードに対応するテスト光の波長以外の波長の成分として表れることになる。したがって、光受信装置２０の測定部２４−ｎによって、各モードの波長スペクトルを測定することによって、どのモードの成分がどの程度、他のモードにクロストークとして漏れ出しているのかを特定することができる。
【００２８】
測定部２４−ｎ（ｎ＝１，２，...，Ｎ）は、測定した波長スペクトルから、モード間クロストーク量を示す指標を算出できる。例えば、測定部２４−ｎは、測定した波長スペクトルにおける、対応するテスト光の波長の成分のパワーと、当該テスト光の波長以外の波長のクロストーク成分のパワーとの差を、モード間クロストーク量として測定してもよい。より具体的には、測定部２４−ｎは、測定した波長スペクトルにおける、対応するテスト光の波長の成分のピーク値と、当該テスト光の波長以外の波長のクロストーク成分のピーク値の総和との差を、モード間クロストーク量として測定してもよい。
【００２９】
本実施例では、光伝送システムにおいて実際の通信が開始される前に、上述の測定を行うことを想定している。このため、光受信装置２０に送信すべき信号を含む信号光と、光受信装置２０に送信すべき信号を含まないＣＷ光（連続光）とのいずれも、テスト光として使用可能である。また、テスト光として使用される信号光は、複数の波長の光が多重された波長分割多重（波長多重）信号（ＷＤＭ信号）であってもよい。この場合、光信号発生部１１−ｎ（ｎ＝１，２，...，Ｎ）は、図２に示すように、それぞれ異なる波長の信号光を生成する複数の光信号発生器と、生成された複数の波長の信号光を合波してＷＤＭ信号を生成する合波器とで構成できる。なお、ＷＤＭ信号に使用される波長帯においてテスト光をスイープさせることにより、上述のようなモード間の損失・利得偏差及びモード間クロストークの波長依存性を測定することも可能である。
【００３０】
以上説明したように、本実施例によれば、それぞれ異なる波長を有する複数のテスト光を多重したモード多重光を送信側から受信側に伝送し、受信側で各モードの波長スペクトルを測定することで、各モードについてのモード間クロストーク量を測定できる。即ち、モードごとに個別にモード間クロストーク量を測定するのではなく、複数のモードについてのモード間クロストーク量を一括して測定することが可能である。したがって、光伝送システムにおいて伝送されるモード多重光に生じるモード間クロストーク量を、より簡易に測定することが可能である。
【００３１】
なお、本実施例は、図３に示すように、光送信装置１０と光受信装置２０との間の光伝送路３０の途中に、１つ以上の中継増幅器３１が配置されている場合にも、同様に適用可能である。また、本実施例は、図３に示すような光伝送路３０を伝送されるテスト光（信号光）がＷＤＭ信号であっても、同様に適用可能である。
【００３２】
［実施例２］
実施例２では、実施例１におけるモード間クロストーク量の測定結果に基づいて、光送信装置１０において光増幅器１２−ｎ（ｎ＝１，２，...，Ｎ）の利得を調整して各モードの送信パワーを変化させ、光受信装置２０における各モードの受信特性（ＯＳＮＲ）を等化する。なお、以下では、説明の簡略化のため、実施例１と共通する部分の説明は省略している。
【００３３】
本実施例では、実施例１と同様、光伝送システムにおいて実際の通信が開始される前に、モード間クロストーク量を予め測定し、光増幅器１２−ｎの利得の調整を予め行うことを想定している。具体的には、測定部２４−ｎによって複数のモードのそれぞれについて測定されたモード間クロストーク量に基づいて、複数のモード間でクロストーク量が等しくなるように（即ち、光受信装置２０における受信特性（ＯＳＮＲ）がモード間で等化されるように）、光増幅器１２−ｎのそれぞれの利得が調整される（ｎ＝１，２，...，Ｎ）。
【００３４】
本実施例によれば、モード間クロストーク量の測定結果に基づいて、伝送されるモード多重光に含まれる各モードの受信特性を、より精度良く等化することが可能になる。なお、本実施例は、図３に示すように、光送信装置１０と光受信装置２０との間の光伝送路３０の途中に、１つ以上の中継増幅器３１が配置されている場合にも、同様に適用可能である。また、本実施例は、テスト光（信号光）としてＷＤＭ信号が使用される場合、及びそのようなＷＤＭ信号が、図３に示すような光伝送路３０を伝送される場合であっても、同様に適用可能である。
【００３５】
なお、本実施例では、光増幅器１２−ｎの利得の調整を行っているが、可変利得の光増幅器１２−ｎに代えて、固定利得の光増幅器と可変減衰器との組み合わせを使用することも可能である。その場合、測定部２４−ｎによって複数のモードのそれぞれについて測定されたモード間クロストーク量に基づいて、複数のモード間でクロストーク量が等しくなるように、各モードに対応する可変減衰器の減衰量を調整すればよい。
【００３６】
［実施例３］
実施例３では、実施例２の変形例として、光伝送システム内で実際に通信（信号の伝送）が行われている最中に、モード間クロストーク量の測定、及びその測定結果に基づく、光増幅器１２−ｎの（ｎ＝１，２，...，Ｎ）の利得の調整を行う例を示す。なお、以下では、説明の簡略化のため、実施例１，２と共通する部分の説明は省略している。
【００３７】
上述のように、実際に通信が行われている（運用されている）光伝送システムでは、モード多重分離器、伝送路及び中継増幅器における外部環境変化によって、クロストーク特性が時間変動し、受信特性（ＯＳＮＲ）も時間変動しうる。このため、時間変動するクロストーク特性を測定し、また、そのような時間変動に対応して、モード間で受信特性を等化する必要がある。そこで、本実施例では、このようなクロストーク特性及び受信特性（ＯＳＮＲ）の時間変動に対処するために、光受信装置２０におけるクロストーク量をモニタリングし、そのモニタリング結果を光送信装置１０にフィードバックする。これにより光送信装置１０において光増幅器１２−ｎの利得を動的に調整できるようにする。
【００３８】
図４は、実施例３に係る、モード多重伝送が適用された光伝送システムの構成例を示すブロック図である。図４に示す光伝送システムは、光送信装置１０及び光受信装置２０がそれぞれ、制御部１５，２５を備える点で、実施例１，２（図１）と異なっている。なお、本実施例では、光伝送システムでは実際に通信が行われている（信号光が伝送されている）ため、通信用の信号光の波長として使用されていない波長を有するテスト光を、モード間クロストーク量の測定に使用する。
【００３９】
光受信装置２０では、制御部２５は、測定部２４−ｎによる、各モードについてのモード間クロストーク量の測定結果を、光送信装置１０にフィードバックする。測定部２４−ｎ（ｎ＝１，２，...，Ｎ）は、上述のように、各モードについて、 波長スペクトルにおける、対応するテスト光の波長の成分のピーク値と、当該テスト光の波長以外の波長のクロストーク成分のピーク値の総和との差を、クロストーク量の測定結果として取得してもよい。その場合、測定された差分が大きいほどクロストーク量が小さく、測定された差分が小さいほどクロストーク量が大きいことを示す。なお、このようなフィードバックは、任意の回線を用いて行うことができ、光伝送路を介して行われてもよいし、制御信号の伝送用の専用回線を介して行われてもよい。
【００４０】
光送信装置１０では、制御部１５は、光受信装置２０からフィードバックされる、各モードについてのモード間クロストーク量に基づいて、複数のモード間でクロストーク量が等しくなるように（即ち、光受信装置２０における受信特性（ＯＳＮＲ）がモード間で等化されるように）、光増幅器１２−ｎ（ｎ＝１，２，...，Ｎ）の利得を調整する。制御部１５は、各モードについて、測定されたクロストーク量が小さい場合には、光増幅器１２−ｎの利得を減少させ、クロストーク量が大きい場合には、利得を増加させることで、モード間でクロストーク量が等しくなるように利得を調整する。
【００４１】
以上説明したように、本実施例によれば、実際に運用されている光伝送システムにおいて、時間変動するモード間クロストーク量を測定し、また、そのような時間変動に対応して、モード間で受信特性を等化することが可能である。
【００４２】
なお、本実施例は、図３に示すように、光送信装置１０と光受信装置２０との間の光伝送路３０の途中に、１つ以上の中継増幅器３１が配置されている場合にも、同様に適用可能である。また、本実施例は、信号光としてＷＤＭ信号が使用される場合、及びそのような信号光（ＷＤＭ信号）が、図３に示すような光伝送路３０を伝送される場合であっても、同様に適用可能である。その場合にも、信号光として使用されるＷＤＭ信号の波長として使用されていない波長を有するテスト光を生成し、測定に使用すればよい。
【００４３】
［実施例４］
実施例３では、通信用の信号光の波長として使用されていない波長を有するテスト光を、モード数分だけ用意している（即ち、信号光とは別に、モード数分のテスト光を用意している）。しかし、使用可能な波長帯の制限に起因して、テスト光用の波長を確保できない場合も起こりうる。そこで、実施例４では、信号光としてＷＤＭ信号を使用している場合に、ＷＤＭ信号の波長帯以外の波長を使用することなく、モード間クロストーク量の測定を行う。なお、以下では、説明の簡略化のため、実施例１，２と共通する部分の説明は省略している。
【００４４】
図５は、実施例４に係る光伝送システムの構成例を示すブロック図である。図５に示す光伝送システムの構成は、実施例１（図１）と同様である。ただし、図５では、送信側及び受信側に示されている波長スペクトルが、図１と異なっている。図５に示すように、本実施例では、光信号発生部１１−ｎ（ｎ＝１，２，...，Ｎ）は、未使用の波長を除く複数の波長の光が多重されたＷＤＭ信号を、各モードに対応する信号光として生成する。その際、光信号発生部１１−ｎは、モードごとに未使用の波長が異なるＷＤＭ信号を生成する。生成された各モードに対応するＷＤＭ信号（信号光）は、それぞれ対応するモードの光として多重され、モード多重光として光受信装置２０に送信される。
【００４５】
光受信装置２０では、実施例１〜３と同様、測定部２４−ｎ（ｎ＝１，２，...，Ｎ）は、モード多重光から分離された、各モードの光に基づいて、各モードの波長スペクトルを測定することで、モード間クロストーク量を測定する。ここで、各モードの波長スペクトルには、図５に示すように、当該モード以外の他のモードからのクロストーク（ＸＴ）成分が、当該モードに対応する未使用の波長の成分として、足し合わされて表れることになる。
【００４６】
このため、測定部２４−ｎは、測定した波長スペクトルにおける、各モードに対応する未使用の波長以外の波長の成分のパワーと、当該未使用の波長の成分として表れるクロストーク成分のパワーとの差を、モード間クロストーク量として測定できる。より具体的には、測定部２４−ｎは、測定した波長スペクトルにおける、各モードに対応する未使用の波長以外の波長の成分のピーク値と、当該未使用の波長の成分として表れるクロストーク成分のピーク値との差を、モード間クロストーク量として測定しうる。
【００４７】
以上説明したように、本実施例によれば、信号光としてＷＤＭ信号を使用している場合に、信号光（ＷＤＭ信号）の波長帯以外の波長を使用することなく、モード間クロストーク量の測定を行うことが可能である。
【００４８】
なお、実施例２，３における、モード間クロストーク量の測定結果に基づく光増幅器１２−ｎの利得の調整を、本実施例に適用することも可能である。それにより、実施例２，３と同様に、モード間で受信特性（ＯＳＮＲ）を等化することが可能である。また、本実施例は、図３に示すように、光送信装置１０と光受信装置２０との間の光伝送路３０の途中に、１つ以上の中継増幅器３１が配置されている場合にも、同様に適用可能である。
【００４９】
［実施例５］
実施例５では、実施例１〜４の変形例として、光信号発生部１１−ｎ（ｎ＝１，２，...，Ｎ）で生成される光を使用してモード間クロストーク量の測定を行うのではなく、マイクロ波を用いてそのような測定を行う例を示す。
【００５０】
ここで、非特許文献５では、送信器において、モードごとに異なる周波数を有するマイクロ波（低周波成分）を信号光に重畳し、受信器の電気段においてスペクトラムアナライザを用いて各モードの周波数スペクトルを観測している。更に、その観測結果から、モード間のクロストーク量を導出している。本実施例では、非特許文献５と同様、マイクロ波を用いた測定を行うものの、モード間クロストーク量を直接的に測定できる点で、非特許文献５の手法と相違している。
【００５１】
図６は、実施例５に係る光伝送システムの構成例を示すブロック図である。図６に示す光伝送システムは、光送信装置１０が、マイクロ波発生器１６−ｎ（ｎ＝１，２，...，Ｎ）を備えている点、各光信号発生部１１−ｎに、マイクロ波用の変調器が設けられている点、及び、各光信号受信部２３−ｎに、マイクロ波用の検波器が設けられている点で、実施例１〜４と異なっている。なお、本実施例では、モード間クロストーク量の測定にマイクロ波を使用するため、光伝送システムにおいて実際に通信が行われているか否かによらず、測定を実行可能である。
【００５２】
具体的には、光送信装置１０では、マイクロ波発生器１６−ｎ（ｎ＝１，２，...，Ｎ）は、対応するモードごとに異なる周波数のマイクロ波を生成し、対応する光信号発生部１１−ｎに入力する。本実施例では、マイクロ波発生器１６−ｎは、対応するモードごとに周波数が異なるだけでなく、複数の（Ｎ個の）モードのうちで取りうる２つのモードの組み合わせごとに、対応する２つのマイクロ波の周波数差が異なるように、各モードに対応するマイクロ波を生成する。光信号発生部１１−ｎは、各モードに対応する信号光を生成するとともに、入力されたマイクロ波で、生成した信号光を変調することで、生成した信号光にマイクロ波を重畳する。これにより、複数の（Ｎ個の）モードのうちで、取りうる２つのモードの組み合わせごとに異なる周波数間隔のマイクロ波が、各モードの信号光に重畳される。モード変換器１３−ｎ及びモード合波器１４は、それぞれマイクロ波が重畳された、複数のモードに対応する複数の信号光を、それぞれ対応するモードの光として多重することで、モード多重光を生成し、光受信装置２０へ送信する。
【００５３】
一方、光受信装置２０では、モード分波器２１及びモード変換器２２−ｎが、光送信装置１０から受信されたモード多重光から、各モードに対応する光を分離する（即ち、多重分離を行う）。更に、光信号受信部２３−ｎは、各モードに対応する光に重畳されているマイクロ波を検波器によって取り出して、測定部２４−ｎに出力する。測定部２４−ｎは、入力されたマイクロ波の周波数スペクトルを測定し、当該周波数スペクトルにおける、特定のモードと他のモードにそれぞれ対応するマイクロ波の周波数差に相当する周波数（ビート）成分に基づいて、モード間クロストーク量を測定する。
【００５４】
ここで、光送信装置１０から送信されたモード多重光には、対応するモードごとに周波数が異なるだけでなく、Ｎ個のモードのうちで、取りうる２つのモードの組み合わせごとに異なる周波数間隔のマイクロ波が、各モードに対応する光に重畳されている。このため、測定部２４−ｎによって測定されるマイクロ波の周波数スペクトルには、対応するモードと他のモードとの間のクロストークに相当する成分が、それら２つのモードに対応する２つのマイクロ波の周波数差に等しい周波数に表れることになる。
【００５５】
したがって、測定部２４−ｎは、複数のモードのうちで取りうる２つのモード間のクロストーク量を、測定した周波数スペクトルにおける、当該２つのモードに対応する２つのマイクロ波の周波数差に相当する周波数成分に基づいて測定する。例えば、測定部２４−ｎは、測定した周波数スペクトルにおける、２つのモードに対応する２つのマイクロ波の周波数差に相当する周波数成分のピーク値を、当該２つのモード間のクロストーク量として、直接的に測定できる。
【００５６】
以上説明したように、本実施例によれば、光信号発生部１１−ｎで生成される光を用いずにマイクロ波を用いた測定により、モード間クロストーク量を直接的に測定することが可能である。なお、実施例２，３における、モード間クロストーク量の測定結果に基づく光増幅器１２−ｎの利得の調整を、本実施例に適用することも可能である。例えば、実施例３のように、光受信装置２０から光送信装置１０にモード間クロストーク量の測定結果をフィードバックする場合には、図７に示すように、光伝送システムを構成すればよい。これにより、実施例２，３と同様に、モード間で受信特性（ＯＳＮＲ）を等化することが可能である。また、本実施例は、図３に示すように、光送信装置１０と光受信装置２０との間の光伝送路３０の途中に、１つ以上の中継増幅器３１が配置されている場合にも、同様に適用可能である。更には、本実施例は、信号光としてＷＤＭ信号が使用される場合にも、同様に適用可能である。
【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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