(57)【要約】【課題】  本発明は、送信系に測定用光信号を発生する光源を設ける必要がなく、簡単な構成でコストの上昇を抑えて自動波長分散補償を行うことができる波長分散補償方法及びその装置を提供することを目的とする。【解決手段】  送信装置で送信する光信号の増幅用の励起光を断続的に送信光アンプに供給してＡＳＥ光を光伝送路に送出し、受信装置で前記光伝送路から受信したＡＳＥ光より異なる複数の波長を抽出して複数の波長の伝搬遅延時間差を求め伝搬遅延時間差が０となるように波長分散可変素子の波長分散補償量を制御し、光伝送路の波長分散補償を行う。【選択図】    図５
2005286906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信装置で送信する光信号の増幅用の励起光を断続的に送信光アンプに供給してＡＳＥ光を光伝送路に送出し、
受信装置で前記光伝送路から受信したＡＳＥ光より異なる複数の波長を抽出して前記複数の波長の伝搬遅延時間差を求め前記伝搬遅延時間差が０となるように波長分散可変素子の波長分散補償量を制御し、前記光伝送路の波長分散補償を行うことを特徴とする波長分散補償方法。
【請求項２】
送信する光信号の増幅用の励起光を断続的に送信光アンプに供給するスイッチ手段を有し、
前記送信光アンプで発生したＡＳＥ光を光伝送路に送出することを特徴とする送信装置。
【請求項３】
光伝送路から受信した光信号に対し波長分散補償を行う波長分散可変素子と、
前記波長分散可変素子から出力されるＡＳＥ光より異なる複数の波長を抽出する抽出手段と、
抽出した複数の波長の伝搬遅延時間差を求め前記伝搬遅延時間差が０となるように前記波長分散可変素子の波長分散補償量を制御する分散制御手段を
有することを特徴とする受信装置。
【請求項４】
請求項２記載の送信装置において、
前記送信する光信号が前記送信光アンプに供給されないよう遮断する別のスイッチ手段を有することを特徴とする送信装置。
【請求項５】
請求項３記載の受信装置において、
前記波長分散可変素子から出力される受信した光信号が外部に出力されないよう遮断するスイッチ手段を有することを特徴とする受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長分散補償方法及びその装置に関し、特に光波長多重伝送システムにおいて光ファイバで生じる波長分散を自動的に補償する波長分散補償方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光波長多重（ＷＤＭ）伝送システムでは、Ｃバンド帯（波長１５３０〜１５７０ｎｍ）、Ｌバンド帯（波長１５７０〜１６１０ｎｍ）に複数の１０Ｇｂｐｓ等超高速で光変調された信号を波長分割多重して長距離伝送を行う。このとき光ファイバは、波長により伝送遅延時間が異なる特性（波長分散特性）を持っているため、この波長分散をシステムが許容できる範囲まで補償する、つまり波長分散値を零に近付ける必要がある。
【０００３】
従来における波長分散の補償方式で最も基本的なものは、図１に示すように、光波長多重伝送装置１０，１２間を光ファイバ伝送路１１で結ぶ光波長多重伝送システムにおいて、光ファイバ伝送路１１で生ずる波長分散と絶対値が等しく符号が異なる波長分散特性を呈する分散補償ファイバ１３によって、光ファイバ伝送路１１で生ずる波長分散を補償するものである。
【０００４】
例えば、図２に実線Iで示すように正の波長分散を有するシングル・モード・ファイバ（ＳＭＦ：Ｓｉｎｇｌｅ  Ｍｏｄｅ  Ｆｉｂｅｒ）の波長分散を補償するには、実線IIで示すように負の波長分散を有する波長分散補償ファイバ（ＤＣＦ：Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｆｉｂｅｒ）を用いて、双方の光ファイバの波長分散値の絶対値が等しくなるように波長分散補償ファイバの長さを決定して、双方の光ファイバをタンデムに接続することにより波長分散を補償することができる。
【０００５】
また、特許文献１には、図３に示す構成で、受信信号光に対して所望の波長分散値を与え、これを電気変換して得られる伝送データの特定周波数成分の強度をモニタして、このモニタ信号が最大になるように波長分散可変素子を制御して自動波長分散補償を実現することが記載されている。
【０００６】
また、光ファイバ伝送路の波長分散値を測定して、この測定値に従って波長分散可変素子を自動制御する方式も考えられる。
【０００７】
また、ＤＷＤＭ (Ｄｅｎｓｅ  Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ)伝送では、光ファイバの波長伝送損失の傾き、光増幅器の波長利得特性の傾きにより、伝送後の各波長間にレベル差が生じるゲイン・チルトが発生するため、このゲイン・チルトを自動補償する方法が特許文献２に記載されている。
が記載されている。
【０００８】
更に、特許文献３には、光ファイバの波長分散と損失を同時に補償するもので、分散補償ファイバに希土類元素イオンを添加し光増幅機能も持たせることが記載されている。
【特許文献１】特開２００２−７７０５３号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ０１／００５００５号パンフレット
【特許文献３】特開平５−１５２６４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図１に示す分散補償ファイバによる波長分散補償方式の構成はもっとも簡単である。しかしながら、光通信において波長分散の影響が問題にされなかった時代に敷設されて現在も運用されている光ファイバ伝送路は、送信機と受信機間の距離、送信器と中継器間の距離、中継器と中継器間の距離、中継器と受信器間の距離等の中継スパン、及び光ファイバの波長分散値が正確に把握されていない場合が多い。このため、超高速波長多重システムを建設する際には、予め光ファイバ伝送路の波長分散値を測定して、この結果に基づく分散補償ファイバを用意する必要があり、手間がかかるという問題があった。
【００１０】
更に、建設後に光ファイバ伝送路のルートが変更になった場合、改めて新光ファイバ伝送路の波長分散値を測定し、新たな波長分散ファイバを用意する必要があり、手間がかかるという問題があった。
【００１１】
また、図３に示す構成の自動波長分散補償方式は波長分散補償方式として理想的である。しかしながら、波長分散可変素子の他に波長分散付加素子等を必要とするためコスト的に高くなるという問題があった。
【００１２】
また、光ファイバ伝送路の波長分散値を測定し、この測定値に従って波長分散可変素子を自動制御する方式も波長分散方式としては理想的な構成である。波長分散値を測定する方法としては、光パルスや複数の波長の光（プローブ光）を光ファイバ伝送路に入力し、出力光に含まれる複数の波長の光の間の遅延時間差や位相差を測定するパルス法や位相法が提案されている。しかし、この方式を実現するには、伝送区間毎に一組の波長分散測定器を準備し、伝送データによって強度変調する光信号とは別に波長の異なる複数の分散値測定用光信号を波長多重する必要がある。このため、光通信システムを構成する装置規模が大きくなり、光通信システムの経済性に問題が生ずる。
【００１３】
本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、送信系に測定用光信号を発生する光源を設ける必要がなく、簡単な構成でコストの上昇を抑えて自動波長分散補償を行うことができる波長分散補償方法及びその装置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】
【００１４】
請求項１に記載の発明は、送信装置で送信する光信号の増幅用の励起光を断続的に送信光アンプに供給してＡＳＥ光を光伝送路に送出し、
受信装置で前記光伝送路から受信したＡＳＥ光より異なる複数の波長を抽出して前記複数の波長の伝搬遅延時間差を求め前記伝搬遅延時間差が０となるように波長分散可変素子の波長分散補償量を制御し、前記光伝送路の波長分散補償を行うことにより、
送信系に測定用光信号を発生する光源を設ける必要がなく、簡単な構成でコストの上昇を抑えて自動波長分散補償を行うことができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、送信する光信号の増幅用の励起光を断続的に送信光アンプに供給するスイッチ手段を有し、
前記送信光アンプで発生したＡＳＥ光を光伝送路に送出することにより、
測定用光信号を発生する光源を設ける必要がなくなる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、光伝送路から受信した光信号に対し波長分散補償を行う波長分散可変素子と、
前記波長分散可変素子から出力されるＡＳＥ光より異なる複数の波長を抽出する抽出手段と、
抽出した複数の波長の伝搬遅延時間差を求め前記伝搬遅延時間差が０となるように前記波長分散可変素子の波長分散補償量を制御する分散制御手段を有することにより、
自動波長分散補償を行うことができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、送信する光信号が前記送信光アンプに供給されないよう遮断する別のスイッチ手段を有することにより、
ＡＳＥ光のみを光伝送路に送出することができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、波長分散可変素子から出力される受信した光信号が外部に出力されないよう遮断するスイッチ手段を有することにより、
ＡＳＥ光が外部に出力されないようにできる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、送信系に測定用光信号を発生する光源を設ける必要がなく、簡単な構成でコストの上昇を抑えて自動波長分散補償を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。
【００２１】
図４は、本発明の波長分散補償方法が適用される光波長多重伝送システムの一実施形態の構成図を示す。同図中、送信系の波長多重伝送装置２０は送信トランスポンダ２１１〜２１ｎと、波長多重部２２と、波長分散補償制御部２３から構成されている。送信トランスポンダ２１１〜２１ｎそれぞれは外部から供給されるＳＯＮＥＴ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ），ＧｂＥ（Ｇｉｇａｂｉｔ  Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標））等の光信号を波長多重用の狭帯域で互いに異なる波長λ１〜λｎに変換して波長多重部２２に供給する。波長多重部２２で多重された波長多重信号は波長分散補償制御部２３内の送信光アンプで増幅されて長距離光ファイバ伝送路２５に送出される。
【００２２】
受信系の波長多重伝送装置３０は波長分散補償制御部３１と、波長分離部３２と、受信トランスポンダ３３１〜３３ｎから構成されている。光ファイバ伝送路２５から受信された波長多重信号は波長分散補償制御部３１内の受信光アンプで増幅されて波長分離部３２に供給され、波長λ１〜λｎそれぞれに分離される。各波長λ１〜λｎの光信号は受信トランスポンダ３３１〜３３ｎそれぞれでＳＯＮＥＴ，ＧｂＥ等の光信号に変換されて出力される。
【００２３】
図５は、図４における波長分散補償制御部２３，３１の詳細ブロック図を示す。同図中、送信系の波長分散補償制御部２３では、光ファイバ伝送路２５で生ずる波長分散値を測定するための広帯域スペクトル光信号を発生する。波長多重部２２から供給される波長多重信号は、光スイッチ４１を通して送信光アンプとしてのＥＤＦ（Ｅｒｂｉｕｍ  Ｄｏｐｅｄ  Ｆｉｂｅｒ）４２に供給される。ＥＤＦ４２はポンプＬＤ（レーザダイオード）４４で発生された励起光が光合波器４３を通して供給され、これによりＥＤＦ４２は波長多重信号を増幅する。
【００２４】
ポンプＬＤ４４にはＬＤドライバ４６の出力する駆動電流が電気スイッチ４５を通して供給されて、これによりポンプＬＤ４４が駆動される。増幅された波長多重信号は光合波器４３から光合波器４７に供給され、ここで、ＯＳＣ／制御回路４８から供給されるＯＳＣ光信号が合波され光ファイバ伝送路２５に送出される。
【００２５】
ＯＳＣ／制御回路４８は、波長分散補償制御部２３，３１間の波長分散制御の通信を行うためのＯＳＣ光信号（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙ  Ｃｈａｎｎｅｌ）の生成ならびに波長分散自動制御時のスイッチ４１，４５の開閉制御等を行う。
【００２６】
受信系の波長分散補償制御部３１では、広帯域スペクトル光信号が光ファイバ伝送路２５を伝播中に受けた波長分散量を検知し、検知量より波長分散可変素子を制御して波長分散補償を行う。光ファイバ伝送路２５からの受信信号は波長分散可変素子４９に供給される。
【００２７】
波長分散可変素子４９としては、例えば先に本出願人が、特開２００２−２５８２０７号公報等で提案した装置を用いる。この装置は、ＶＩＰＡ（Ｖｉｒｔｕａｌｌｙ  Ｉｍａｇｅｄ  Ｐｈａｓｅｄ  Ａｒｒａｙ）板から角分散されて出力された各波長の光をレンズによって集束すると共に、光路ずれ生成手段及び光路ずれ量可変手段を兼ねるグレーティング対によって回折して、異なる波長の光路にずれを生じさせ、分散平坦化３次元ミラーに光を反射させて再びＶＩＰＡ板に入力すると、波長によって３次元ミラーの光路差によって分散補償量の異なる部分にあたり、波長毎に異なる波長分散量を実現でき、波長多重信号の波長全般にわたる波長分散量の調整と波長分散スロープの調整を独立に行うものである。なお、波長分散可変素子４９として、コアーに回折格子を形成され光ファイバに印加する温度や応力の制御によって波長分散値を制御する光ファイバ・グレティングを適用しても良い。
【００２８】
波長分散可変素子４９を通った受信信号は光分波器５０で波長分散補償制御部２３，３１間の波長分散制御の通信を行うためのＯＳＣ光信号を分離されたのち受信光アンプ５１に供給される。なお、分離されたＯＳＣ光信号はＯＳＣ／制御回路６３に供給される。
【００２９】
受信光アンプ５１で増幅された光信号は光分波器５２にて一部が分岐される。光分波器５２を通った大部分の光信号は光スイッチ５３を通して出力され、光分波器５２で分岐された一部の光信号は光バンドパスフィルタ５４、５５に供給される。なお、光スイッチ５３はオフ時に入力光の無反射終端を行い、受信光アンプ５１への反射戻り光を防ぐ構成とされている。
【００３０】
光バンドパスフィルタ５４、５５は、供給される光信号から波長λ１，λ２それぞれの狭帯域光信号をプローブ光として抽出する。光バンドパスフィルタ５４、５５で抽出された狭帯域光信号それぞれは光電変換器（Ｏ／Ｅ）５６，５７で光電変換されλ１，λ２検出信号として差動アンプ５８，５９に供給される。
【００３１】
検出信号λ１は差動アンプ５８の非反転入力端子に供給され、検出信号λ２は差動アンプ５８の反転入力端子に供給され、差動アンプ５８の反転入力端子と差動アンプ５９の非反転入力端子には同一の基準レベル（例えば０Ｖ）が供給されている。このため、差動アンプ５８，５９の出力するλ１，λ２検出信号は逆極性となる。このλ１，λ２検出信号は加算アンプ６０に供給され、加算信号とされてＡ／Ｄ変換器６１に供給され、ここでデジタル化されて分散制御回路６２に供給される。
【００３２】
分散制御回路６２は、加算信号におけるλ１検出タイミングからλ２検出タイミングまでの時間差を計測し、上記時間差が０となる方向に波長分散可変素子４９の分散量を制御する。つまり、光ファイバ伝送路２５が正の波長分散を有するものとして、時間差が大なる場合には波長分散可変素子４９の負の分散量の絶対値を大きくする方向に制御を行う。
【００３３】
ＯＳＣ／制御回路６３は、波長分散補償制御部２３，３１間の波長分散制御の通信を行うためのＯＳＣ光信号の受信ならびに波長分散自動制御時のスイッチ５３の開閉制御等を行う。
【００３４】
ここで、光波長多重伝送システムの建設や光ファイバ伝送路のルート変更に伴う立ち上げ時、即ち、波長多重伝送装置２０，３０の起動時に、波長多重伝送装置２０においては、ＯＳＣ／制御回路４８の制御により光スイッチ４１をオフ（開成）した状態で、電気スイッチ４５を所定周期で微少時間オン（閉成）してポンプＬＤ４４を駆動する。これにより、ＥＤＦ４２は図６に示すパルス波形のＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ  Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）光を発生し、このＡＳＥ光は光ファイバ伝送路２５に送出される。上記の光ファイバ伝送路２５に送出されるＡＳＥ光の光スペクトルは、図７に示すようにＥＤＦ４２で構成される送信光アンプの増幅帯域の全域に渡る広帯域光信号となる。
【００３５】
また、波長多重伝送装置３０においては、ＯＳＣ／制御回路６３の制御により光スイッチ５３をオフ（開成）する。そして、分散制御回路６２は、図８に示す加算信号におけるλ１検出タイミングｔ１からλ２検出タイミングｔ２までの時間差τを計測し、上記時間差τが０となる方向に波長分散可変素子４９の分散量を制御する。時間差τが０となると、分散制御回路６２はその時点の制御量を保持する。
【００３６】
この後、波長多重伝送装置２０のＯＳＣ／制御回路４８は光スイッチ４１をオンさせ電気スイッチ４５をオンさせて通常動作に移行し、波長多重伝送装置３０のＯＳＣ／制御回路６３は光スイッチ５３をオンさせ、分散制御回路６２に保持している制御量で波長分散可変素子４９の分散量を制御させる。
【００３７】
図９は、光ファイバ伝送路２５において光波長により伝播遅延時間差が生ずる状況を示す。光ファイバ伝送路２５がＳＭＦ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｍｏｄｅ  Ｆｉｂｅｒ）の場合、ＳＭＦの波長分散特性は図２に実線Iで示したように正の分散値である。即ち、波長が長い方が伝播速度が遅い。
【００３８】
このため、図９に示すように波長の異なる２つの波長（λ１＜λ２）が長さｘの光ファイバ伝送路２５を伝送すると、伝送後の波長λ１，λ２は時間軸上でずれを生じる。ここで、波長λ１，λ２の伝搬速度をｖ１，ｖ２とすると、伝搬遅延時間差τはτ＝ｘ（１／ｖ１−１／ｖ２）となる。
【００３９】
図１０は、波長分散可変素子４９を光ファイバ伝送路２５の受信側に設置して光ファイバ伝送路２５で受ける波長分散を補償する状況を示す。光ファイバ伝送路２５を構成するＳＭＦは図２で示したように正の分散値である。
【００４０】
従って、波長分散を補償するには、光ファイバ伝送路２５と絶対値が同じ負の分散値となるように波長分散可変素子４９を制御すれば良い。この波長分散補償が行われると、図１０に示す波長分散可変素子４９の出力における波長λ１とλ２の時間軸上のタイミングが等しくなり伝搬遅延時間差がなくなる。
【００４１】
本実施形態では、波長の異なる光信号を得るのに送信系の波長分散補償制御部２３では、波長多重信号と別の波長を用意するのではなく、送信光アンプのＡＳＥ光を利用しており、ポンプＬＤ４４とは別に測定用の光信号を発生する光源を設ける必要がない。このため、波長分散補償制御部２３の装置規模が大きくなることを防止でき、光波長多重伝送システムのコストの上昇を抑えることができる。
【００４２】
なお、電気スイッチ４５が請求項または付記記載のスイッチ手段に対応し、光バンドパスフィルタ５４，５５が抽出手段に対応し、分散制御回路６２が分散制御手段に対応し、光スイッチ４１が別のスイッチ手段に対応し、光スイッチ５３が受信装置のスイッチ手段に対応し、光電変換器５６，５７が光電変換部に対応し、差動アンプ５８，５９，加算アンプ６０が演算部に対応し、Ａ／Ｄ変換器６１がＡ／Ｄ変換部に対応し、分散制御回路６２が制御部に対応する。
（付記１）
送信装置で送信する光信号の増幅用の励起光を断続的に送信光アンプに供給してＡＳＥ光を光伝送路に送出し、
受信装置で前記光伝送路から受信したＡＳＥ光より異なる複数の波長を抽出して前記複数の波長の伝搬遅延時間差を求め前記伝搬遅延時間差が０となるように波長分散可変素子の波長分散補償量を制御し、前記光伝送路の波長分散補償を行うことを特徴とする波長分散補償方法。
（付記２）
送信する光信号の増幅用の励起光を断続的に送信光アンプに供給するスイッチ手段を有し、
前記送信光アンプで発生したＡＳＥ光を光伝送路に送出することを特徴とする送信装置。
（付記３）
光伝送路から受信した光信号に対し波長分散補償を行う波長分散可変素子と、
前記波長分散可変素子から出力されるＡＳＥ光より異なる複数の波長を抽出する抽出手段と、
抽出した複数の波長の伝搬遅延時間差を求め前記伝搬遅延時間差が０となるように前記波長分散可変素子の波長分散補償量を制御する分散制御手段を
有することを特徴とする受信装置。
（付記４）
付記２記載の送信装置において、
前記送信する光信号が前記送信光アンプに供給されないよう遮断する別のスイッチ手段を有することを特徴とする送信装置。
（付記５）
付記３記載の受信装置において、
前記波長分散可変素子から出力される受信した光信号が外部に出力されないよう遮断するスイッチ手段を有することを特徴とする受信装置。
（付記６）
付記３または５記載の受信装置において、
前記分散制御手段は、
抽出した第１，第２波長それぞれを光電変換して第１，第２検出信号を得る光電変換部と、
前記第１，第２検出信号を互いに逆極性として加算する演算部と、
前記演算部の出力する信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換部と、
前記Ａ／Ｄ変換部の出力するデジタル信号から前記第１，第２検出信号の伝搬遅延時間差を求め前記波長分散可変素子の波長分散補償量を制御する制御部とよりなることを特徴とする受信装置。
（付記７）
付記１記載の波長分散補償方法において、
前記送信装置は、波長多重信号を前記光伝送路に送出することを特徴とする受信装置。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】従来の波長分散補償の例を示す図である。
【図２】波長分散補償の原理を説明するための図である。
【図３】従来の波長分散補償の例を示す図である。
【図４】本発明の波長分散補償方法が適用される光波長多重伝送システムの一実施形態の構成図である。
【図５】波長分散補償制御部の詳細ブロック図である。
【図６】ＡＳＥ光の出力波形を示す図である。
【図７】ＡＳＥ光の光スペクトルを示す図である。
【図８】加算信号補波形を示す図である。
【図９】光ファイバ伝送路において光波長により伝播遅延時間差が生ずる状況を示す図である。
【図１０】波長分散可変素子により光ファイバ伝送路で受ける波長分散を補償する状況を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
２０  波長多重伝送装置（送信系）
２１１〜２１ｎ  送信トランスポンダ
２２  波長多重部
２３  波長分散補償制御部
２５  光ファイバ伝送路
３０  波長多重伝送装置（受信系）
３１  波長分散補償制御部
３２  波長分離部
３３１〜３３ｎ  受信トランスポンダ
４１，５３  光スイッチ
４２  ＥＤＦ
４３，４７  光合波器
４４  ポンプＬＤ
４５  電気スイッチ
４６  ＬＤドライバ
４８  ＯＳＣ／制御回路
４９  波長分散可変素子
５１  受信光アンプ
５２  光分波器
５４、５５  光バンドパスフィルタ
５６，５７  光電変換器
５８，５９  差動アンプ
６０  加算アンプ
６１  Ａ／Ｄ変換器
６２  分散制御回路
【図１】
2005286906.tif 000003
【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】
2005286906.tif 000009
【図８】
2005286906.tif 000010
【図９】
2005286906.tif 000011
【図１０】
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