(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長で分離された、いくつかのチャネルを有する光信号を受信するステップと、
少なくとも１つの光経路に分散補償を適用するステップとを含み、前記光経路は、光信号のチャネルの総数よりも少ない複数のチャネルにまたがっている波長帯域を有し、前記波長帯域外の波長とは無関係に分散補償を前記波長帯域に適用する、分散補償方法。
【請求項２】
さらに、
複数のチャネルを２つ以上の波長帯域に分割するステップと、
２つ以上の波長帯域を個別の光経路に沿って伝播させるステップであって、光経路の少なくとも１つに分散補償が適用されるステップと、
その後、光出力部で信号を再結合するステップとを含んでいる、請求項１に記載の分散補償方法。
【請求項３】
光経路の少なくとも１つによって搬送される信号が増幅され、損失を補償する、請求項２に記載の分散補償方法。
【請求項４】
数本の分散補償光ファイバによって分散補償が実現される、請求項１から３のいずれか一項に記載の分散補償方法。
【請求項５】
所定の波長帯域内のチャネルに対してのみ、分散補償を適用するように構成された帯域選択性分散補償素子に全光信号を通すステップを含んでいる、請求項１に記載の分散補償方法。
【請求項６】
所定の波長帯域外のチャネルが、前記帯域選択性分散補償素子とは異なる光素子によって反射される、請求項５に記載の分散補償方法。
【請求項７】
分散補償素子が、光屈折性素子または回折格子である、請求項５または６に記載の分散補償方法。
【請求項８】
さらに、
特定の波長帯域と第２の異なる波長帯域との間の相対分散を補償するために、特定の波長帯域に一様な遅延を加えるステップを含んでいる、請求項１から７のいずれか一項に記載の分散補償方法。
【請求項９】
いくつかのチャネルを有する光信号に分散補償を適用するための分散補償装置であって、少なくとも１つの光経路に分散補償を適用するように構成された分散補償素子（５、７、２３）を備えており、前記光経路は光信号のチャネルの総数よりも少ない複数のチャネルにまたがっている所定の波長帯域を有し、所定の波長帯域外の波長とは無関係に分散補償を所定の波長帯域に適用する、分散補償装置。
【請求項１０】
さらに、２つ以上の光経路に供給するように構成された帯域スプリッタを備えており、光経路の少なくとも１つが、分散補償素子を備えている、請求項９に記載の分散補償装置。
【請求項１１】
分散補償素子が、１本の分散補償光ファイバからなる、請求項９または１０に記載の分散補償装置。
【請求項１２】
さらに、分散補償素子を有する光経路に、光入力部で受信された光信号を供給するように構成された光結合器を備えており、分散補償素子が、限られた帯域幅内のいくつかのチャネルに分散補償を適用し、かつ、限られた帯域幅内の信号を、光結合器の光出力部に反射するように構成されている、請求項９から１１のいずれか一項に記載の分散補償装置。
【請求項１３】
光結合器が、光サーキュレータである、請求項１２に記載の分散補償装置。
【請求項１４】
分散補償素子が、回折格子である、請求項９から１３のいずれか一項に記載の分散補償装置。
【請求項１５】
分散補償素子が、光屈折性素子である、請求項９から１３のいずれか一項に記載の分散補償装置。
【請求項１６】
分散補償装置がさらに、分散補償素子に結合され、所定の帯域幅外の光信号を光結合器の光出力部に反射する光反射器を備えている、請求項１２から１５のいずれか一項に記載の分散補償装置。
【請求項１７】
さらに、帯域間分散を補償する遅延素子を備えている、請求項９から１６のいずれか一項に記載の分散補償装置。
【請求項１８】
遅延素子が、分散補償素子と光反射器との間に結合された１本の光ファイバである、請求項１６または１７に記載の分散補償装置。
【請求項１９】
少なくとも１つの分散補償ファイバスプールを有するハウジングを備えており、スプールは、スプールのコアを通ってハウジングの長さに沿って延びる通路を与えるように、ハウジング内に軸方向に配置されている、請求項９から１８のいずれか一項に記載の分散補償装置。
【請求項２０】
ハウジングが、海底ハウジングである、請求項１９に記載の分散補償装置。
【請求項２１】
海底ハウジングが、光中継器用のケーシングである、請求項２０に記載の分散補償装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光信号の分散補償に関する。特に、本発明は、波長分割多重化（ＷＤＭ）光信号の分散補償に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバネットワークは、他の多くのシステムと比較すると、有利な帯域幅を提供するため、電気通信分野において、ますます重要になりつつある。有効帯域幅をさらに効果的に利用することにより、より高速のデータ転送速度、および、より経済的な通信が約束される。
【０００３】
ＷＤＭ光伝送システムを用いると、光ファイバを、様々な波長で、いくつかの個別のチャネルに分割することにより、光ファイバの有効帯域幅を効果的に使用することができる。
【０００４】
有効データ転送速度あるいは光中継器間距離のいずれかに影響するため、光ファイバシステムの性能には、ＷＤＭ信号の成分波長の分散を十分に考慮しなければならない。データ転送速度１０ギガビット／秒、伝送距離４０００ｋｍで３２チャネルという現状の限界は、この制限に起因している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
分散補償には、長距離にわたって光ファイバ内で発生する遅延と逆の順序で、分散または波長依存型遅延を光信号に適用する必要がある。ＷＤＭ信号の分散を補償する従来の手法は内部分散補償であり、内部分散補償では、ＷＤＭ信号全体が、共通の分散補償素子を通過している。この従来手法の制限は、全てのチャネルを適切に補償するための、十分に広い帯域幅にわたって対応する分散および減衰の両特性を有する分散補償素子の実現が困難であることに起因している。チャネルの中には、好ましくない分散特性あるいは減衰特性、またはその両特性を示すことがある。このような欠点の解決を目指した、他の分散補償手法では、チャネル毎に分散補償を適用しなければならない。この手法によれば、個々のチャネルの比較的狭い帯域幅にわたって、対応する分散特性および光減衰特性を有する分散補償素子を容易に実現することができるため、システムをさらに最適化することが可能である。この手法は良好なシステム性能を提供するが、システムが著しく複雑になる。例えば、ＷＤＭ信号を、分散補償素子のどちらか一方の側で逆多重化し、かつ、再多重化しなければならない。現状では、海底光中継器には余分の空間がなく、６０チャネル以上で動作するシステムが出現すると、この手法では、受け入れ可能な解決法を提供することができない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様によれば、分散補償方法は、
波長で分離されたいくつかのチャネルを有する光信号を受信するステップと、少なくとも１つの所定の波長帯域に対して、波長帯域外の波長とは無関係に分散補償を適用するステップとを含んでおり、波長帯域は、信号中のチャネルの総数よりも少ない複数のチャネルにまたがっている。
【０００７】
本発明によれば、分散補償および減衰に関して、特定波長帯域に対して最適化された分散補償素子を用いることによって、波長帯域内のチャネル群に分散補償を適用することができる。２つ以上の波長帯域、ＷＤＭ信号に集合的にまたがるように選択できる。したがって、個々のチャネルを個別に処理しなくとも、いくつかの分散補償素子の分散補償特性を構成して、、ＷＤＭ信号の全帯域幅にわたって有利な分散補償特性を作り出すことができる。中間スパン単一装置により、伝送距離少なくとも６０００ｋｍ、２つの帯域にわたるデータ転送速度１０ギガビット／秒で４０チャネルが可能である。単純な構成が、高速での実現を可能にしている。
【０００８】
上記方法は、複数のチャネルを２つ以上の波長帯域に分割するステップと、それらの帯域を個別の光経路に沿って伝播させるステップであって、光経路の少なくとも１つに分散補償が適用されるステップと、その後、光出力部で信号を再結合するステップとを含むことができる。少なくとも１つの光経路によって搬送される信号が増幅され、損失を補償することが好ましい。
【０００９】
また、数本の分散補償光ファイバよって分散補償が実現されることが好ましい。
【００１０】
別法として、上記方法は、所定の波長帯域内のチャネルに対してのみ、分散補償を適用するように構成された帯域選択性分散補償素子に全光信号を通すステップを含むことができる。
【００１１】
所定の波長帯域外のチャネルは、個別の光素子によって反射されることが好ましい。
【００１２】
分散補償素子は、光屈折性（ｐｈｏｔｏｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ）素子または回折格子であることが好ましい。
【００１３】
さらに、上記方法は、２つの帯域間の相対分散を補償するために、特定の波長帯域に一様な遅延を加えるステップを含むことができる。
【００１４】
本発明の第２の態様によれば、いくつかのチャネルを有する光信号に分散補償を適用するための分散補償装置は、所定の波長帯域に対してのみ、波長帯域外の波長とは無関係に分散補償を適用するように構成された分散補償素子を備えており、所定の波長帯域は、光信号のチャネルの総数よりも少ない複数のチャネルにまたがっている。
【００１５】
ある構成では、分散補償装置は、２つ以上の光経路に供給する帯域スプリッタを備えており、少なくとも１つの光経路は、分散補償素子を備えている。
【００１６】
分散補償素子は、１本の分散補償光ファイバからなることが好ましい。
【００１７】
別の構成では、分散補償装置は、分散補償素子を有する光経路に、光入力部で受信された光信号を供給する光結合器を備えており、分散補償素子は、限られた帯域幅内のいくつかのチャネルに分散補償を適用し、かつ、その帯域幅内の信号を、光結合器の光出力部に反射している。
【００１８】
光結合器は、光サーキュレータであることが好ましい。
【００１９】
分散補償素子は、回折格子または光屈折性素子であることが好ましい。
【００２０】
分散補償装置は、さらに、光分散補償素子に結合された光反射器を備えており、所定の帯域幅外の光信号を反射することが好ましい。
【００２１】
遅延素子を設け、帯域間の相対分散を補償することが好ましく、遅延素子が、分散補償素子と光反射器との間に結合された１本の光ファイバであることが、さらに好ましい。
【００２２】
本発明の第３の態様によれば、分散補償装置は、少なくとも１つの分散補償ファイバスプールを有するハウジングを備えており、スプールは、スプールのコアを通ってハウジングの長さに沿って延びる通路を与えるようにハウジング内に軸方向に配置されている。
【００２３】
ハウジングは、海底ハウジングであることが好ましく、海底ハウジングは、光中継器用のケーシングであることが、さらに好ましい。
【００２４】
次に、添付の図面を参照しながら本発明のいくつかの例について詳細に説明する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明による分散補償装置１の一例を示す。この装置の場合、光入力部３を有する干渉帯域スプリッタ２が、それぞれ光増幅器４、５および分散補償素子６、７を有する２本の伝播経路に供給している。光出力部９を有する帯域結合器８は、各伝播経路の出力に接続されている。この例では、分散素子６および７は、いずれも１本の分散補償ファイバである。
【００２６】
この構成では、干渉帯域スプリッタ２の光入力部３で受信されたＷＤＭ信号は、２つの信号に分割され、それぞれ、いくつかのチャネルを包含する、異なる波長帯域を画定している。次に、各帯域は、帯域結合器８で、他の帯域と再結合される前に、それぞれの分散補償素子６または７、および光増幅器４または５を通る。
【００２７】
各分散補償素子６および７は、ＷＤＭの長距離光伝送における光ファイバ勾配による累積分散を補償するために、分散補償特性および光減衰特性の両勾配の面から、特定帯域幅に対して最適化される。光増幅器４および５の利得を選択して、分散補償素子６または７に起因する特定の減衰、および／または、長距離伝送中に発生する波長依存型減衰を補償することができる。
【００２８】
図２は、波長と分散補償累積の関係の一例を示したもので、それぞれの分散補償素子によって、２つの帯域の両端間に適用される分散補償の程度が示されている。２つの帯域間のギャップは、帯域スプリッタの使用によるものであり、このギャップを許容するために、ＷＤＭ信号のチャネルを、クラスタ間のギャップで密集させることができる。
【００２９】
図２の分散補償勾配は、２種類の分散補償素子の分散補償累積プロファイルを示したものである。２番目の勾配から延びる点線は、ＷＤＭ信号全体を処理するために使用される、単一分散補償素子を使用することによって得られるであろう分散補償機能を説明するためのものである。この構成は、幾つかのＷＤＮ信号チャネルを大きく減衰させるが、反面、図２に示す、帯域幅が最適化された２つの分散補償素子によって処理される比較的狭い帯域幅は、各帯域内に光増幅器によって適切に補償することができる僅かな減衰をもたらすだけである。
【００３０】
図３および図４は、分散補償素子として使用される分散補償ファイバスプール１０の、海底光中継器の海底ケーシング１１内への固定方法を示したものである。スプール１０の外径を選択して、標準海底ケーシング１１の内径内で、通常、約２００ｍｍ内に固定される。スプールの内径は、光ファイバの最小曲げ半径に適合するように選択される。光ファイバの最小曲げ半径は、通常、約５０ｍｍである。各スプール１０の高さは、分散補償素子として使用されるファイバの長さによって変化する。通常、５０ｋｍの区間が使用され、約１００ｍｍの高さのスプールが必要である。スプール１０は、ケーシングの一つの端に構成され、もう一方の端では光中継器に関わる様々な機能を実施する、いくつかの光／電子トレイのための空間１２が残されている。スプール１０のボアは、他の光素子、電気素子および機械素子用の通路１３になっている。
【００３１】
図５は、本発明による分散補償装置２０の他の例を示したものである。装置２０は、光入力部２２に接続された光サーキュレータ２１からなっている。１本の光学アームが、光サーキュレータのポートの１つから帯域選択性分散補償素子２３に分岐しており、光入力部２２で受信するＷＤＭ信号を結合している。この例では、帯域選択性分散補償素子２３は、光屈折性素子または回折格子であってよい。分散補償素子２３を超えて、光ファイバの区間端にミラー２４があり、バルク反射器を形成している。光サーキュレータ２１は、帯域選択性分散補償素子２３および反射器２４の両方によって反射された信号を、光出力部２５に結合している。
【００３２】
この構成では、光入力部で受信するＷＤＭ信号は全て、帯域内チャネルに波長依存型遅延を適用し、かつ、それら帯域内チャネルを光サーキュレータ２１の光出力部へ反射する分散補償素子２３に、光学アームを介して結合されている。帯域外チャネルは、バルク反射器２４に結合されており、したがって同じ光出力部に戻される。光ファイバの長さによって実現される追加伝播経路長により、帯域外チャネルにバルク遅延を課すことができる。このバルク遅延を選択することにより、帯域間分散を補償し、帯域間分散を無視できる程度に最小化することができる。
【００３３】
分散補償装置２０の作用は、分散補償素子２３の影響を受ける、所定の帯域内にあるＷＤＭ信号チャネルに、分散補償累積勾配を適用することである。この帯域外のチャネルは、分散補償素子２３の影響を受けない。バルク反射器への、および、バルク反射器からの（任意選択の）追加光経路によって課される一様な遅延は別である。
【００３４】
図６は、２つの波長帯域に分散補償を適用するための、カスケード構成を示したものである。このスキームは、図５に示す２つの帯域選択性分散補償装置２０からなっており、分散補償素子２３の各々を選択して、異なる波長帯域を補償している。チャネル群に補償を適用するために、任意の数の分散補償装置２０をカスケード構成することによって、ＷＤＭ信号の帯域幅全体をカバーすることができる。場合に応じて光経路長を調節し、帯域間の相対分散を、任意の度合いで余分に補償することができる。これは、分散補償素子２３によって実現される帯域内の分散補償とは別である。
【００３５】
図７は、図６に示す２層カスケードの効果を示したもので、分散補償が、両帯域に適用されている。この場合、帯域１は相対的に遅延されており、帯域２は相対的に進んでいる。各波長帯域内で、より長い波長が相対的に遅延されている。
【００３６】
図８は、本発明の分散補償装置の、海底通信システムでの使用方法の一例を示したものである。光中継器内の分散補償装置は、光信号を処理するために、海底ケーブルの長さに沿って一定の間隔で配置されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による分散補償装置の一例を示す図である。
【図２】図２の装置によって適用される分散補償を示す図である。
【図３】分散補償装置を海底光中継器に収容するための構成を示す図である。
【図４】分散補償装置を海底光中継器に収容するための構成を示す他の図である。
【図５】本発明による分散補償装置の他の例を示す図である。
【図６】図５に示す分散補償装置の２層カスケードを示す図である。
【図７】図６の装置によって適用される分散補償を示す図である。
【図８】光伝送ラインの中間での、本発明による分散補償装置の使用を示す図である。
【符号の説明】
ＷＤＭ  波長分割多重化
１、２０  分散補償装置
２  帯域スプリッタ
３、２２  光入力部
４、５  光増幅器
６、７  分散補償素子
８  帯域結合器
９、２５  光出力部
１０  分散補償ファイバスプール
１１  海底ケーシング
２１  光サーキュレータ
２３  帯域選択性分散補償素子
２４  ミラー
【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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