(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光伝送路の波長分散を補償する分散補償ファイバと、
該分散補償ファイバの損失の波長依存性を補償する補償手段とを具備する分散補償装置。
【請求項２】
前記補償手段は、前記分散補償ファイバの損失の波長依存性を補う特性を有する受動素子を含む請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記受動素子はファイバブラッググレーティングである請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記ファイバブラッググレーティングは前記分散補償ファイバに直列に設けられた透過型ファイバブラッググレーティングである請求項３記載の装置。
【請求項５】
前記透過型ファイバブラッググレーティングは、前記分散補償ファイバを構成する光ファイバのコアの一部に形成される請求項４記載の装置。
【請求項６】
前記ファイバブラッググレーティングは反射型ファイバブラッググレーティングであり、
その３ポートのうちの２ポートが前記分散補償ファイバの一端及び該反射型ファイバブラッググレーティングにそれぞれ結合された光サーキュレータをさらに具備する請求項３記載の装置。
【請求項７】
前記ファイバブラッググレーティングは反射型ファイバブラッググレーティングであり、
その３ポートのうちの１ポートが前記分散補償ファイバの一端に結合された光サーキュレータをさらに具備し、
該反射型ファイバブラッググレーティングは該分散補償ファイバの他端に結合される請求項３記載の装置。
【請求項８】
前記受動素子はファブリペロー・エタロンフィルタである請求項２記載の装置。
【請求項９】
前記受動素子は誘電体多層膜フィルタである請求項２記載の装置。
【請求項１０】
前記受動素子は音響光学フィルタである請求項２記載の装置。
【請求項１１】
前記受動素子は、前記分散補償ファイバに直列に結合された光増幅器の利得の波長依存性をさらに補う特性を有する請求項２〜１０のいずれか１項記載の装置。
【請求項１２】
前記補償手段は、前記分散補償ファイバに直列に結合され、その利得が該分散補償ファイバの損失の波長依存性を補うような波長依存性を有する光増幅器を含む請求項１記載の装置。
【請求項１３】
入力信号光のパワーを検出する検出回路と、
検出された入力信号光のパワーに基づいて決定された前記光増幅器の利得の波長依存性を該光増幅器に設定する制御器とをさらに具備する請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
前記光増幅器はエルビウムと共にリンを添加した光ファイバを含む請求項１２または１３記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光伝送路の波長分散を補償する分散補償装置、特に、波長多重信号の伝送に適した分散補償装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のマルチメディアネットワークを構築するため、さらなる大容量の光通信システムが必要とされている。これまでに超大容量化を実現する多重化方式として、時分割（Ｔｉｍｅ−Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＴＤＭ）方式、光領域での時分割多重方式（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｉｍｅ−Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＯＴＤＭ）方式、波長多重（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ−Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＷＤＭ）方式等の研究が盛んに行われている。このうち、ＷＤＭ伝送方式はエルビウム添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）の広い利得帯域を活用し、光レベルでのクロスコネクトや分岐挿入、異種サービスの多重化を行う柔軟な光波ネットワークの実現手段として期待されている。
【０００３】
一方、１．３μｍシングルモードファイバ（ＳＭＦ）を伝送路に用いて１．５５μｍ帯の光伝送を行う場合は、伝送路における波長分散を分散補償ファイバ（ＤＣＦ：Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ  Ｆｉｂｅｒ）を用いてキャンセルする方法が一般的である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ＷＤＭ伝送においてＤＣＦを用いる場合に、使用波長域を広くとると損失の波長依存性があるため、ＤＣＦにおいてチルト（損失差）が発生し、多段中継する場合の大きな課題となっている。例えば、０．８nm間隔で３２波伝送する場合には２６nm程度の帯域を必要とする。この広い帯域内でＤＣＦの損失を平坦化（例えば±０．１dB以内）することは困難である。また今後さらに波長多重化が進んだ場合には30nm以上の帯域を使用すると考えられ、ＤＣＦの損失を波長無依存にすることが重要な課題である。
【０００５】
例えば、ＳＭＦ８０km間隔の線形中継を行う場合には−１０００〜−１２００ps／nm程度のＤＣＦを必要とする。現在のＤＣＦでは−１０００〜−１２００ps／nmの総分散を持つためには約１０km程度のフィイバ長が必要となる。ＷＤＭ信号の使用波長域が１５３０〜１５７０nm帯を使用していた場合、その使用波長域でＤＣＦの損失差が約０．１dB／kmであるので、１０kmのＤＣＦを使用すると、約１dBの傾斜が発生することになる。また線形中継で数段接続すれば、５〜６dBの傾斜がＤＣＦで生じることになり、チャネルごとにＳ／Ｎが異なってくるため、伝送特性のばらつきが発生し大きな問題となる。
【０００６】
したがって本発明の目的は、使用波長範囲にわたって損失特性が平坦な分散補償装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、伝送路の波長分散を補償する分散補償ファイバと、該分散補償ファイバの損失の波長依存性を補償する補償手段とを具備する分散補償装置が提供される。
前記補償手段は、前記分散補償ファイバの損失の波長依存性を補う特性を有するファイバブラッググレーティング、ファブリペロー・エタロンフィルタ等の受動素子を含むことが好ましい。
【０００８】
また、前記補償手段は、前記分散補償ファイバに直列に結合され、その利得が該分散補償ファイバの損失の波長依存性を補うような波長依存性を有する光増幅器を含むことも好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
分散補償ファイバは信頼性、長期安定性、温度特性に優れており、唯一実用化されている分散補償器である。分散補償ファイバは伝送路の分散を補償するために使用するため、通常はインライン光増幅器と１対１で配置される。そこで問題点を解決するためには、以下の２つの方法が考えられる。
【００１０】
Ｉ．分散補償ファイバ（ＤＣＦ）に受動素子（フィルタ）を付加して損失を平坦化する。
II．分散補償ファイバ（ＤＣＦ）の損失を光増幅器内で能動的に平坦化する。
の方法がある。以下にそれぞれの場合における実施例を示す。
図１に本発明の第一の実施例を示す。傾斜のないフラットなＷＤＭ信号をＤＣＦ１０に入力した場合、ＤＣＦの損失の波長依存性のために、図２に例として示すような損失差（傾斜）が発生する。そこでパワーに傾斜をもったＷＤＭ信号をファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）１２に入力する。ここで使用するＦＢＧ１２は使用波長域において、ＤＣＦ１段分の傾斜を打ち消すように図３のような透過特性を持つ。またグレーティングを予め斜めに形成しておけば、反射光は元のファイバを逆戻りせずにクラッド中に放射し散乱する。このＦＢＧ１２はＤＣＦ１０の前に配置してもＤＣＦの後に配置してもどちらでも良い。図３に示す特性のＦＢＧ１２を使用することにより、図４に示すように損失差が実質的にないＷＤＭ信号が得られる。また、このＦＢＧ１２は図５に示すようにＤＣＦ１０に直接形成しても構わない。つまりＤＣＦのコアの一部にグレーティングを形成し透過特性に傾斜を持たせ、かつ分散補償を行えば、図１に１４として示すスプライス点も減るため分散補償器内での光パワーのロスを減らすことが可能となる。このとき、グレーティングを斜めに形成すれば図５に示すように反射光は逆戻りせずにクラッドから散乱する。また、透過型のＦＢＧを用いずに図６に示すように光サーキュレータ１６を使用して反射型のＦＢＧ１２′を使用しても良い。この場合は図７に示すような構成でもよい。
【００１１】
図７において、光サーキュレータ１６の内側にＤＣＦ１０を配置し、その先にＦＢＧ１２′を接続する。ＦＢＧ１２′の反射特性に傾斜を持たせておけばＤＣＦ１０の損失の平坦化が可能である。またこの構成ではＤＣＦ１０を２回通過するため、ＤＣＦ量は半分で良い。
使用波長域の例として１５３０〜１５７０nm帯を使用しているが、この波長域でなくても、ＦＢＧの透過特性を使用波長域にあったように最適化して使用するため問題ない。
【００１２】
ＦＢＧの透過特性の傾斜については、使用するＤＣＦ量（長さ）により異なり、分散補償量の多いＤＣＦ（長いＤＣＦ）は傾斜が急になるため、使用するＤＣＦごとに傾斜を最適化する必要がある。また、通常長距離伝送においては、中継区間の長さが４０km，６０kmまたは８０kmといったいくつかの標準的な長さのいずれかになるように光中継器が配置されるので、ＤＣＦについてもいくつかのそれに応じた分散量のものが用意され、その中から選択して使用される。そこで、ＦＢＧについてもそれぞれのＤＣＦに最適ないくつかのものを用意して選択して使用することでＤＣＦ量（長さ）に依存することなく、平坦性を確保することが可能である。以下に述べる他の等化フィルタについても全く同じである。
【００１３】
温度特性については、問題がある場合は透過特性を直線的な傾斜にしておけばよい。そうすることで温度が変化しても傾斜は変わらず、ロスだけが変化することになり、平坦性をほぼ確保することが可能である。ロスが変化した分は光増幅器をＡＬＣ制御しておけば問題ない。以下に示す他の実施例についても同様である。また傾斜の最適化を行う場合に、ＤＣＦで発生する傾斜のみに対して最適設計を行うのではなく、光増幅器でのチルト（傾斜）も考慮して、光増幅器＋ＤＣＦのトータルの傾斜を最適化し、中継器の出力を平坦化するように設計しても良い。以下に示す実施例についても同様である。
【００１４】
図８に本発明の第二の実施例を示す。これは等化フィルタとして石英ガラスなどでできたファブリペロー・エタロンフィルタ１８を用いるものである。エタロンフィルタの透過特性がＤＣＦの波長−損失特性の逆特性をもつように最適設計することでＤＣＦで生じた傾斜をキャンセルすることができる。光増幅器用の利得等化器としてではあるがエタロン・フィルタを用いて０．１７dBの平坦度を得た例もすでに報告されている（小熊他、’９６秋信学全大、Ｂ−１０９３）。
【００１５】
図９に本発明の第三の実施例を示す。これは等化フィルタとして誘電体多層膜フィルタ２０を使用した場合である。エタロンフィルタと同じように透過特性がＤＣＦの波長−損失特性の逆特性を持つように最適設計することでＤＣＦで生じた傾斜を平坦にすることができる。
図１０に本発明の第４の実施例を示す。これは等化フィルタとして音響光学効果を利用した光フィルタ（Ａｃｏｕｓｔｏ−Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｕｎａｂｌｅｆｉｌｔｅｒ：ＡＯＴＦ）２２を使用した場合である。ＡＯＴＦ２２にある一定のＲＦ周波数を入力すると、それに対応した波長の光の透過を選択でき、入力するＲＦ信号のパワーを制御することにより、透過率を制御することが可能である（中沢他、信学技報、ＯＰＥ９６−１２３，ｐｐ．７９−８４，１９９６）。また複数のＲＦ信号を入力すれば複数の波長の光の透過を制御することが可能である。ＡＯＴＦを使用する場合は半値幅を広くとり、透過特性の肩を利用して傾斜フィルタを構成することができる。また、複数の波長を同時に制御することが可能なため、図１１のように複数の信号波長近辺にのみ透過特性を持たせ、ピーク値に傾斜を持たせるようにすることも可能である。なお、図１１中、破線はＤＣＦ１０から出力される光信号のスペクトルを示す。
【００１６】
また透過率を自由に制御することが可能であるため、ＤＣＦ量（長さ）の相異による傾斜の相異に対してＡＯＴＦの透過特性をＲＦ信号の周波数とパワーで制御することができる。
II. 分散補償ファイバ（ＤＣＦ）の損失を光増幅器内で能動的に平坦化する方法
図１２は本発明の第５の実施例を示す。
【００１７】
ＤＣＦは伝送路の分散を補償する目的で使用するため、通常はインライン光増幅器と１：１で配置される。ＤＣＦはロスが大きいため図１２に示すようにインライン光増幅器を２段構成にして（２４，２６）、その間にＤＣＦ１０が挟まれる。
通常、ＷＤＭ用光増幅中継器はＷＤＭ信号をフラットに増幅することが求められているが、ＷＤＭ用光増幅中継器はゲインを変えると傾きが変化する。すなわち、励起光の強度を上げてゲインを上げると短波長側のゲインが長波長側よりもより多く増加し、ゲインを下げると短波長側のゲインが長波長側よりもより多く減少する。そこで、前段の光増幅器２４では励起光の強度を調節してＤＣＦ１０の損失特性を補償できる利得特性を光増幅器２４に設定する。
【００１８】
１５３０〜１５７０nmの波長帯域ではＤＣＦは長波長側の損失が短波長側よりも小さい右下りの損失特性、すなわち右上りの透過特性を有しているので、光増幅器２４は右下りの利得特性を持つ必要がある。このためには例えば光増幅器内のエルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）に予めリン（Ｐ）をドープさせておけば良い（Ｔ．  Ｋａｓｈｉｗａｄａ  ｅｔ  ａｌ．，  ＯＦＣ  ’９５  Ｔｕｐｌ，  １９９５）。
【００１９】
ＤＣＦの長さまたは補償量がわかればその損失特性を予め知ることができる。また、前述したように通常、中継区間の長さが４０km，６０kmまたは８０kmといったいくつかの標準的な長さのいずれかになるように中継器が配置され、それに応じた長さのＤＣＦが各中継区間に設置されるので、中継区間の長さが標準的な長さのいずれであるかがわかれば、設置されているＤＣＦの損失特性を知ることができる。そこで、図１２に示すように、ＥＥＰＲＯＭ２８にＤＣＦの長さまたは補償量とそれに最適な利得特性を与える励起光強度の関係を予め記憶しておく。モニタ回路３０で入力信号パワーをモニタし、その値から中継区間の長さが標準的な長さのいずれであるかが推定できるので、設置されているＤＣＦの長さを推定することができる。ＣＰＵ３２は、このようにしてＤＣＦの長さを推定し、その値からＥＥＰＲＯＭ２８に格納されているデータに基づき最適な励起光強度を決定し、光増幅器２４に設定する。
【００２０】
また、ＣＰＵ３２及びＥＥＰＲＯＭ２８を用いず、ＤＣＦ１０を配置するときにあらかじめ前段光増幅器を最適な励起状態に設定して常にその状態を維持するような設計にしてもよい。
リンをドープした光ファイバを使用する場合、リンのドープ量の異なる複数種のファイバを用意し、励起光強度を変える代わりに、使用するＤＣＦに応じたドープ量のファイバを光増幅器に使用するようにしても良い。
【００２１】
【発明の効果】
本発明により、使用波長域（例えば、１５３０〜１５７０nmまで）において、損失の波長依存性のない分散補償器を実現することができ、チャネルごとに伝送特性のバラツキのないＷＤＭ伝送を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る分散補償装置を示す図である。
【図２】ＤＣＦから出力されるＷＤＭ信号スペクトルの図である。
【図３】ＦＢＧの透過特性の一例を示す図である。
【図４】ＦＢＧから出力されるＷＤＭ信号スペクトルの図である。
【図５】図１の分散補償装置の一例を示す図である。
【図６】図１の分散補償装置の他の例を示す図である。
【図７】図１の分散補償装置の他の例を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施例に係る分散補償装置を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施例に係る分散補償装置を示す図である。
【図１０】本発明の第４の実施例に係る分散補償装置を示す図である。
【図１１】ＡＯＴＦの透過特性の一例を示す図である。
【図１２】本発明の第５の実施例に係る分散補償装置を示す図である。
【符号の説明】
１０…分散補償ファイバ（ＤＣＦ）
１２…ファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）
１２′…反射型ＦＢＧ
１４…スプライス
１６…光サーキュレータ
１８…ファブリペロー・エタロンフィルタ
２０…誘電体多層膜フィルタ
２２…音響光学フィルタ（ＡＯＴＦ）
２４，２６…光増幅器
【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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