(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の中継区間を有する光ファイバ伝送路を用いて波長の異なる２以上の光信号を多重伝送する波長多重光伝送システムにおいて、
各中継区間の入力側に配され、光信号を集中定数的に光増幅する集中定数型光増幅器と、
前記集中定数型光増幅器の利得を制御する第１の利得制御部と、
前記各中継区間の出力側に配され、前記光ファイバ伝送路を増幅媒体として分布定数的に光増幅する分布定数型光増幅器と、
前記分布定数型光増幅器の利得を制御する第２の利得制御部と、
前記光ファイバ伝送路内の各中継区間の１つの区間において残留するチャープの符号を前記第１の利得制御部と前記第２の利得制御部との利得比によって制御する補償制御部と、
を備えたことを特徴とする波長多重光伝送システム。
【請求項２】
複数の中継区間を有する光ファイバ伝送路を用いて波長の異なる２以上の光信号を多重伝送する波長多重光伝送システムにおいて、
各中継区間の入力側に配され、前記光ファイバ伝送路を増幅媒体として分布定数的に光増幅する第１の分布定数型光増幅器と、
前記第１の分布定数型光増幅器の利得を制御する第１の利得制御部と、
前記各中継区間の出力側に配され、前記光ファイバ伝送路を増幅媒体として分布定数的に光増幅する第２の分布定数型光増幅器と、
前記第２の分布定数型光増幅器の利得を制御する第２の利得制御部と、
前記光ファイバ伝送路内の各中継区間の１つの区間において残留するチャープの符号を前記第１の利得制御部と前記第２の利得制御部との利得比によって制御する補償制御部と、
を備えたことを特徴とする波長多重光伝送システム。
【請求項３】
複数の中継区間を有する光ファイバ伝送路を用いて波長の異なる２以上の光信号を多重伝送する波長多重光伝送システムにおいて、
前記各中継区間の出力側に配され、前記光ファイバ伝送路を増幅媒体として分布定数的に光増幅する分布定数型光増幅器と、
前記分布定数型光増幅器の利得を制御する利得制御部と、
前記光ファイバ伝送路内の各中継区間の１つの区間において残留するチャープの符号を前記利得制御部の利得によって制御する補償制御部と、
を備えたことを特徴とする波長多重光伝送システム。
【請求項４】
前記光ファイバ伝送路が複数の異なる有効コア断面積から構成されることを特徴とした請求項１〜３のいずれか一つに記載の波長多重光伝送システム。
【請求項５】
前記光ファイバ伝送路の各中継区間における波長分散値が正の分散値と負の分散値から構成されることを特徴とした請求項１〜４のいずれか一つに記載の波長多重光伝送システム。
【請求項６】
前記光ファイバ伝送路の各中継区間における波長分散による隣接波長間の光パルスの遅延量がゼロとなるように設定したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の波長多重光伝送システム。
【請求項７】
前記光ファイバ伝送路の連続した二つの中継区間の波長分散の符号が異なることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の波長多重光伝送システム。
【請求項８】
前記光ファイバ伝送路の連続した二つの中継区間の波長分散による隣接波長間の光パルスの遅延量がゼロとなるように設定したことを特徴とする請求項１〜４または７のいずれか一つに記載の波長多重光伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、長距離光伝送システムおいて、中継装置間の前後に挿入した光増幅器の利得を適切に制御することにより、相互位相変調による伝送特性劣化を抑制した波長多重光伝送システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の長距離光伝送システムでは、１．５[μｍ]帯の光を直接増幅できるエルビウム添加ファイバ増幅器（Erubium Doped Fiber Amplifier（以下「ＥＤＦＡ」という。））を利用した光中継増幅伝送方式が主流となっている。さらに、広帯域に増幅可能なＥＤＦＡが出現し、これらを用いた波長多重伝送方式による大容量伝送システムが実現されている。
【０００３】
しかし、さらなる大容量化と低コスト化が要求される昨今、これを実現する手段として１チャネルあたりの伝送速度の増加、増幅帯域の有効利用そして中継間隔の延伸化等が求められている。
【０００４】
一方、伝送速度の増加、増幅帯域の有効利用のためには、波長多重間隔を狭窄化する必要があり、また、中継間隔の延伸化のためには、受信端での光信号対雑音比を確保する必要から、伝送路への入力パワーを増やす必要がある。しかし、波長多重間隔の狭窄化や伝送路への入力パワーの増加は、光ファイバ伝送特有の非線形効果による光パルス歪みを招くことにつながる。
【０００５】
光パルス歪みを招く非線形効果としては、４光波混合、自己位相変調効果そして相互位相変調効果が挙げられる。
【０００６】
列挙したこれらの非線形効果のうち、４光波混合によるパルス歪みは、光信号波長が光ファイバのゼロ分散波長と重ならないようにする方法や波長多重間隔を不等間隔に配置するといった方法により低減できることが知られている。
【０００７】
また、自己位相変調効果によるパルス歪みは、送信端での光信号に対して位相変調を施すことにより伝送路内でのパルス波形変化を大きくさせ、パルスの平均パワーを低く抑える方法や光ファイバ伝送路自体を増幅媒体とし分布定数的に光増幅を行うことができるラマン増幅器をＥＤＦＡと併用し、光ファイバ伝送路直後に入るＥＤＦＡの出力パワーを低減する方法が知られている。これらのことから、４光波混合や自己位相変調による影響を低減させることが可能である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
４光波混合や自己位相変調による影響を低減させることができた場合には、相互位相変調によるパルス歪みが光伝送システムの性能を支配する大きな要因となる。したがって、相互位相変調による影響をいかに低減するかが、波長多重光伝送システムの１チャネルあたりの伝送速度の増加および中継間隔の延伸化等を実現できるかのキーとなる。そこで、相互位相変調による影響について、２つの異なる波長を分割して多重伝送するときを例にとり、以下に説明する。
【０００９】
光ファイバの自己位相変調は、光信号の強度により光ファイバの屈折率をわずかに変化させる光カー効果に起因するものであるが、相互位相変調は、２つの波長多重信号の一方の信号光の強度変化が、もう１つの信号光の強度変化とともに作用することで光ファイバの屈折率をわずかに変化させることに起因するものである。
【００１０】
図１は光パルスによる自己位相変調の現象を示す概念図である。自己位相変調が発生したとき、光パルスの立ち上がり部分（光パルスの前縁）では、光パルスの瞬時周波数は周波数が低い方にシフト（以下「レッドチャープ」という。）され、逆に光パルスの立ち下がり部分（光パルスの後縁）では光パルスの瞬時周波数は周波数が高い方にシフト（以下「ブルーチャープ」という。）される。
【００１１】
一方、図２は光パルスによる相互位相変調の現象を示す概念図である。図２（ａ）において、λ1とλ2は２つの異なる波長の光パルスであり、λ1の光パルスの速度はλ2の光パルスより早いとする。２つの光パルスが光ファイバ内を伝送するとき、λ1の光パルスはλ2の光パルスより早く進むので図２（ｂ）に示すように、λ1の光パルスの立ち上がり部分がλ2の光パルスの立ち下がり部分と重なり始める。そのとき、λ2の光パルスの立ち下がり部分は、λ1の光パルスの立ち上がり部分で誘起されたレッドチャープにより位相シフトを受ける。さらに、λ1とλ2の光パルスの伝送が進むと図２（ｃ）に示されるように、λ1の光パルスはλ2の光パルスを抜き去ることになり、λ1の光パルスの立ち下がり部分がλ2の光パルスの立ち上がり部分と重なる。このとき、λ2の光パルスの立ち上がり部分は、λ1の光パルスの立ち下がり部分で誘起されたブルーチャープにより位相シフトを受けることになる。
【００１２】
この２つの光パルスが伝送される光ファイバ伝送路において、光パワーの減衰がない場合には、λ2の光パルスがλ1の光パルスにより受けるレッドチャープとブルーチャープの量は等しくなるため、λ2の光パルスがλ1の光パルスに追いつかれ追い抜かれる間に発生するチャープは打ち消し合いあい、λ2の光パルスが相互位相変調効果による位相シフトを受けることはない。
【００１３】
しかしながら、通常、光ファイバ伝送路において光信号は伝送するに従い光パワーは減衰してしまうため、λ1の光パルスがλ2の光パルスに追いつき、重なる間に生じるレッドチャープ量は、λ1の光パルスがλ2の光パルスと重なった状態からλ1の光パルスがλ2の光パルスを追い抜く間に生じるブルーチャープ量より大きくなり、両者のチャープ量は打ち消し合わずに、光信号パワーが高い地点で生じたレッドチャープがわずかに残留してしまう。従って、λ2の光パルスはこの残留したレッドチャープにより位相シフトが生じ、光ファイバを伝搬する群速度が変化する。この影響は各中継間隔で残留していくため、受信端においてジッタ（受信パルスの中心位置ずれ）となり伝送性能を劣化させることになる。
【００１４】
このように、相互位相変調は、隣接波長間における強度歪みが位相揺らぎを生じさせ伝送特性を劣化させるため、隣接波長間における光パルスの衝突が繰り返される波長多重の長距離光伝送システムにおいては非常に問題となる。
【００１５】
この相互位相変調を低減する方法としては、例えば特開２００１−３６４６８号公報（従来技術１）および特開２００１-９４５１１号公報（従来技術２）がある。
【００１６】
従来技術１．
図１１は、特開２００１−３６４６８号公報に記載の実施例を示す説明図である。同図において、１１１は送信装置、１１２−１〜１１２−ｎはそれぞれ送信機、１１３は合波器、１１４および１２４は光増幅器、１１５、１１９、１２１は分散シフトファイバ（負分散）、１１６、１２０、１２２は分散シフトファイバ（負、正、零分散）、１１７、１１８は光線形中継器、１２３は受信装置、１２５は分波器、１２６−１〜１２６−ｎは分散等化器、１２７−１〜１２７−ｎは受信機であり、送信装置１１１と受信装置１２３との間に、伝送光ファイバの損失を補償するために設置された光線形中継器１１７、１１８が配置されている。
【００１７】
図１１の構成において、送信装置１１１から出力される光信号は、零または正のチャープ係数を有しており、各伝送区間の入力端から有効相互作用長までの範囲においてすべての信号光波長に対し、伝送光ファイバの波長分散の局所分散値が負となるように設定された分散シフトファイバ１１５、１１９、１２１の中を伝送する。これにより、負分散側でパルス圧縮が生じるためアイ開口度が向上する。その後光信号は、相互位相変調の影響が最小となる分散量である零分散となるように設定された分散シフトファイバ１１６、１２０、１２２の中を伝送する。
【００１８】
上記のような伝送システムでは、自己位相変調に対する最適総分散量を相互位相変調に対する最適分散量である零分散となるように各伝送区間の波長分散が設定されることで、相互位相変調による伝送特性劣化の低減を図っている。
【００１９】
従来技術２．
図１２は、特開２００１-９４５１１号公報に記載の実施例を示す説明図である。同図において、１３０は光送信局、１３２は光受信局、１３４は光送信局１３０と光受信局１３２を結ぶ光伝送路、１３１Ａは複数の光信号のそれぞれを出力する複数の光送信器（Ｅ／Ｏ）、１３１Ｂは複数の光信号を波長多重する合波器、１３１Ｃは前記合波器１３１Ｂからの波長多重信号光を所要レベルに増幅し光伝送路１３４に出力するポストアンプ、１３２Ａは光伝送路１３４を介して伝送された波長多重信号光を所要のレベルに増幅するプリアンプ、１３２Ｂはプリアンプ１３２Ａからの出力光を波長に応じて複数の光信号に分岐する分波器、１３２Ｃは複数の光信号をそれぞれ受信処理する複数の光受信器（Ｏ／Ｅ）である。
【００２０】
ここで、光伝送路１３４は伝送路損失がほぼ０[dB/km]に制御されているとする。光伝送路１３４としては、例えば誘導ラマン散乱等の光増幅技術や、エルビウム等の希土類元素イオンをドープした光ファイバを光伝送路として用いた光増幅技術などにより、光伝送路の損失を分布的に補償する機能を備えたものである。光伝送路１３４は光送信局１３０と光受信局１３２の間をｎ分割された第1〜第ｎ中継区間１３４1〜１３４nとを有する。
【００２１】
ここで、各中継区間１３４1〜１３４nのそれぞれの光伝送路の長さを５０[km]、信号波長付近の波長分散は−１．２５[ps/km/nm]、信号間の周波数間隔は１００[GHz]、伝送速度は１０[bit/s]とした場合、１つの中継区間において波長分散により隣接波長間の光パルスの遅延量はビット周期の１/２となるため、１００[km]伝送後には隣接波長間の光パルスは１ビット遅延する。このとき０[km]時において隣接する波長間の光パルスがこれから衝突しようとする状態とした場合、１００[km]伝送後では１回の衝突が生じたことになる。
【００２２】
いま、各中継区間１３４1〜１３４nのそれぞれの光伝送路１３４において隣接波長の光パルスの衝突回数が整数倍となるように、光伝送路１３４の波長分散特性が設定される。具体的には、１つの中継区間あたりの光伝送路１３４の波長分散Ｄが、次式で示す関係を満足するように設定する。ここで、Ｂrは伝送速度、λは波長、Δｆは光周波数間隔、ｃは光の速度である。
【００２３】
【数１】
0004030765.tif 000002
【００２４】
例えば、（式１）において、伝送速度Ｂrを１０[Gbit/s]、信号波長を１５５０[nm]、光周波数間隔を１００[GHz]とした場合、中継区間あたりの光伝送路の波長分散は１２５[ps/nm]のＮ倍となる。
【００２５】
上記のような光伝送システムでは、１つの中継区間における隣接波長の光パルスの衝突回数が整数倍となるように、つまり隣接波長間の光パルスがＮビット遅延するように光伝送路１３４の波長分散特性を設定することによって光パルスの追い越しの際に発生するレッドチャープおよびブルーチャープの各総量がほぼ同じになり、相互位相変調によるチャーピングを打ち消すことで、波形歪みの低減を図っている。
【００２６】
しかし、実際問題として、従来技術１のように、各中継区間の光伝送路損失をすべての波長帯でほぼ０[dB/km]とすることや、従来技術２のように、隣接波長間の光パルスの衝突回数を常にＮビット遅延するように光伝送路の波長分散を管理することは非常に困難である。
【００２７】
この発明は、上記に鑑みてなされたもので、波長多重光伝送システムにおいて発生する相互位相変調による伝送特性劣化の低減を簡易に実現する波長多重光伝送システムを提供することを目的とする。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明にかかる波長多重光伝送システムは、複数の中継区間を有する光ファイバ伝送路を用いて波長の異なる２以上の光信号を多重伝送する波長多重光伝送システムにおいて、各中継区間の入力側に配され、光信号を集中定数的に光増幅する集中定数型光増幅器と、前記集中定数型光増幅器の利得を制御する第１の利得制御部と、前記各中継区間の出力側に配され、前記光ファイバ伝送路を増幅媒体として分布定数的に光増幅する分布定数型光増幅器と、前記分布定数型光増幅器の利得を制御する第２の利得制御部と、前記光ファイバ伝送路内の各中継区間の１つの区間において残留するチャープの符号を前記第１の利得制御部と前記第２の利得制御部との利得比によって制御する補償制御部と、を備えたことを特徴とする。
【００２９】
この発明によれば、各中継区間の入力側に配した集中定数型光増幅器を用いて光信号を光増幅し、第１の利得制御部により前記集中定数型光増幅器の利得を制御し、前記各中継区間の出力側に配した前記光ファイバ伝送路を増幅媒体とした分布定数型光増幅器を用いて光信号を光増幅し、第２の利得制御部により前記分布定数型光増幅器の利得を制御し、補償制御部で前記第１の利得制御部および前記第２の利得制御部との利得比を制御することにより、前記光ファイバ伝送路内の各中継区間の１つの区間において残留するチャープの符号を制御することができる。
【００３０】
つぎの発明にかかる波長多重光伝送システムは、複数の中継区間を有する光ファイバ伝送路を用いて波長の異なる２以上の光信号を多重伝送する波長多重光伝送システムにおいて、各中継区間の入力側に配され、前記光ファイバ伝送路を増幅媒体として分布定数的に光増幅する第１の分布定数型光増幅器と、前記第１の分布定数型光増幅器の利得を制御する第１の利得制御部と、前記各中継区間の出力側に配され、前記光ファイバ伝送路を増幅媒体として分布定数的に光増幅する第２の分布定数型光増幅器と、前記第２の分布定数型光増幅器の利得を制御する第２の利得制御部と、前記光ファイバ伝送路内の各中継区間の１つの区間において残留するチャープの符号を前記第１の利得制御部と前記第２の利得制御部との利得比によって制御する補償制御部と、を備えたことを特徴とする。
【００３１】
この発明によれば、各中継区間の入力側に配した前記光ファイバ伝送路を増幅媒体とした第１の分布定数型光増幅器を用いて光信号を光増幅し、第１の利得制御部により前記第１の分布定数型光増幅器の利得を制御し、前記各中継区間の出力側に配した前記光ファイバ伝送路を増幅媒体とした第２の分布定数型光増幅器を用いて光信号を光増幅し、第２の利得制御部により前記第２の分布定数型光増幅器の利得を制御し、補償制御部で前記第１の利得制御部および前記第２の利得制御部との利得比を制御することにより、前記光ファイバ伝送路内の各中継区間の１つの区間において残留するチャープの符号を制御することができる。
【００３２】
つぎの発明にかかる波長多重光伝送システムは、複数の中継区間を有する光ファイバ伝送路を用いて波長の異なる２以上の光信号を多重伝送する波長多重光伝送システムにおいて、前記各中継区間の出力側に配され、前記光ファイバ伝送路を増幅媒体として分布定数的に光増幅する分布定数型光増幅器と、前記分布定数型光増幅器の利得を制御する利得制御部と、前記光ファイバ伝送路内の各中継区間の１つの区間において残留するチャープの符号を前記利得制御部の利得によって制御する補償制御部と、を備えたことを特徴とする。
【００３３】
この発明によれば、前記各中継区間の出力側に配した前記光ファイバ伝送路を増幅媒体とした分布定数型光増幅器を用いて光信号を光増幅し、前記利得制御部により前記分布定数型光増幅器の利得を制御し、補償制御部で前記利得制御部の利得を制御することにより、前記光ファイバ伝送路内の各中継区間の１つの区間において残留するチャープの符号を制御することができる。
【００３４】
つぎの発明にかかる波長多重光伝送システムは、上記の発明において、前記光ファイバ伝送路が複数の異なる有効コア断面積から構成されることを特徴とする。
【００３５】
この発明によれば、上記の発明において、前記光ファイバ伝送路が複数の異なる有効コア断面積から構成されることを特徴としたことにより、前記光ファイバ伝送路内の各中継区間の１つの区間において残留するチャープの符号を制御することができる。
【００３６】
つぎの発明にかかる波長多重光伝送システムは、上記の発明において、前記光ファイバ伝送路内の各中継区間における波長分散値が正の分散値と負の分散値から構成されることを特徴とする。
【００３７】
この発明によれば、上記の発明において、前記光ファイバ伝送路内の各中継区間における波長分散値が正の分散値と負の分散値から構成されたことを特徴とすることにより、前記光ファイバ伝送路内の各中継区間の１つの区間において残留するチャープの符号を制御することができる。
【００３８】
つぎの発明にかかる波長多重光伝送システムは、上記の発明において、前記光ファイバ伝送路内の各中継区間における波長分散による隣接波長間の光パルスの遅延量がゼロとなるように設定したことを特徴とする。
【００３９】
この発明によれば、上記の発明において、前記光ファイバ伝送路内の各中継区間における波長分散による隣接波長間の光パルスの遅延量がゼロとなるように設定したことを特徴とすることにより、前記光ファイバ伝送路内の各中継区間の１つの区間において残留するチャープの符号を制御することができる。
【００４０】
つぎの発明にかかる波長多重光伝送システムは、上記の発明において、前記光ファイバ伝送路内の連続した二つの中継区間の波長分散の符号が異なることを特徴とする。
【００４１】
この発明によれば、上記の発明において、前記光ファイバ伝送路内の連続した二つの中継区間の波長分散の符号が異なることを特徴とすることにより、前記光ファイバ伝送路内の各中継区間の１つの区間において少なくとも隣接の波長信号間で発生する相互位相変調によるブルーチャーピング量とレッドチャーピング量を打ち消すことができる。
【００４２】
つぎの発明にかかる波長多重光伝送システムは、上記の発明において、前記光ファイバ伝送路内の連続した二つの中継区間の波長分散による隣接波長間の光パルスの遅延量がゼロとなるように設定したことを特徴とする。
【００４３】
この発明によれば、上記の発明において、前記光ファイバ伝送路内の連続した二つの中継区間の波長分散による隣接波長間の光パルスの遅延量がゼロとなるように設定したことを特徴とすることにより、前記光ファイバ伝送路内の各中継区間の１つの区間において少なくとも隣接の波長信号間で発生する相互位相変調によるブルーチャーピング量とレッドチャーピング量を打ち消すことができる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図３は、この発明にかかる波長多重光伝送システムの実施の形態1の説明図である。同図において、１は光ファイバ伝送路を、２1〜２nは光ファイバ伝送路１をｎ個に分割した中継区間を、３は２つ以上の異なる波長信号光を波長多重した波長多重信号光を送出する送信部を、４1〜４nは異なる波長信号光を送出する送信機を、５は送信機４1〜４nから送出された複数の波長信号光を合波する合波器を、６は光ファイバ伝送路１を伝送した波長多重信号光を分波するための分波器を、７1〜７nは分波器６により分波された波長の異なる信号光を受信する受信器を、８は分波器６と受信器７1〜７nから構成される受信部を、それぞれ示している。
【００４５】
また、同図の光ファイバ伝送路を複数に分割した各中継区間２1〜２nにおいて、１ａは各中継区間２1〜２nの光ファイバ伝送路を、１０は光ファイバ伝送路１ａと接続された波長多重信号光が入力される入力端子を、１１は集中定数型光増幅器を、１２は分布定数型光増幅器を、１３は分布定数型光増幅器１２における分布定数型増幅用励起光源を、１４は分布定数型増幅用励起光源１３から送出された励起光と波長多重信号光を合波する光合波手段を、１５は波長多重信号光が送出される光出力端子を、１６ａは集中定数型光増幅器１１の利得を制御する利得制御部を、１６ｂは分布定数型光増幅器１２の利得を制御する利得制御部を、１７は集中定数型光増幅器の利得制御部１６ａと、分布定数型光増幅器の利得制御部１６ｂとを適切に制御し、光ファイバ伝送路１ａ内で生じた相互位相変調によるブルーチャープとレッドチャープの影響を打ち消す補償制御部を、それぞれ示している。
【００４６】
図４(１)は、中継区間に生じる相互位相変調の影響による残留チャープが生じる原理の説明図である。１ａは前記光ファイバ伝送路１を複数に分割された正の分散値から構成される光ファイバ伝送路で、１０は前記光ファイバ伝送路１ａと接続された波長多重信号光が入力される入力端子、１１は集中定数型光増幅器、１５は波長多重信号光が送出される光出力端子である。また、図４(１)−(ａ)において、Ｐinは入力信号パワー、Ｐoutは出力信号パワーを、実線は光信号の伝送とともに減衰していく信号パワー曲線を示している。
【００４７】
いま、図４（１）の中継間隔は１００[km]とし、信号光波長近傍での波長分散は２.５[ps/km/nm]、信号波長間隔は０.８[nm]、伝送速度は２０[Gbit/s]とする。このとき、隣接波長の信号光が波長分散によって生じる遅延量は、Ｄを波長分散、Ｌを伝送距離、Δλを波長間隔として、次式で表すことができる。
【００４８】
【数２】
0004030765.tif 000003
【００４９】
この（式２）から、波長多重信号光が２５[km]伝播されたとすると隣接波長間の遅延量は２.５[ps/km/nm]×２５[km]×０.８[nm]＝５０[ps]となり、これは伝送速度２０[Gbit/s]の信号のビット周期が５０[ps]であるので、隣接する光パルスが１ビット遅延することを意味している。
【００５０】
つまり、０[km]において隣接波長の光パルスがこれから衝突しようとしている場合には、２５[km]を伝送する間にレッドチャープおよびブルーチャープを１回ずつ発生することになる。つまり、中継区間１００[km]を伝送する間には遅延量は２.５[ps/km/nm]×１００[km]×０.８[nm]＝２００[ps]となり、隣接する光パルスは４ビット遅延し、４回ずつブルーチャープとレッドチャープが発生することになる。
【００５１】
ここで、図４(１)に示した中継区間構成例における相互位相変調効果の影響について説明する。ここで、隣接する２波長間の相互位相変調を考えるとし、２つの異なる波長多重信号の信号ビットパターンは「１」の連続であると仮定する。このとき波長多重信号光は前記集中定数型光増幅器１１により所望の光レベルＰinまで増幅された後、光ファイバ伝送路１ａ区間を伝送する。光ファイバ伝送路１ａ区間を伝送する間に、２つの異なる波長間で相互位相変調効果を受けるが、図４(１)−(ａ)に示すように、伝送に伴い生じる損失のために光信号パワーが減衰するため、光ファイバ伝送路１ａ区間における相互位相変調により長手方向に発生するチャープの様子は、図４(１)−(ｂ)に示すように隣接する光パルスが１ビット遅延する間では、常にブルーチャープよりレッドチャープが強い状態となる。従って、光ファイバ伝送路１ａ区間を伝送する間では図４(１)−(ｃ)に示すように、相互位相変調の影響で常にレッドチャープが残留してしまい、全体でΔＣだけ残ってしまう。
【００５２】
つぎに、中継区間の出力側に分布定数型光増幅器を用いた場合に、残留チャープが低減される原理について説明する。図４(２)は、図４(１)の出力側に図３で示した分布定数型光増幅器１２を挿入した場合の説明図である。また、図４(２)−(ａ)において、波線は分布定数型光増幅を行わない場合、実線は分布定数型光増幅を行う場合のそれぞれの信号パワー曲線を示している。上述したように、入力端子１０から入力される波長多重信号光は２つの異なる波長成分からなり、２つの異なる波長多重信号の信号ビットパターンは「１」の連続であると仮定する。このとき波長多重信号光は、集中定数型光増幅器１１により所望の光レベルＰinまで増幅された後、光ファイバ伝送路１ａ区間を伝送する。中継区間の出力側では分布定数型光増幅器１２を備えており、励起光が分布定数型増幅用励起光源１３により出力された励起光は、光合波手段１４を介し、波長多重信号光と逆方向に中継区間に入力される。そのため、伝送が進行し出力端に近づくにつれ、長手方向に対して分布定数的に波長多重信号光が増幅されるため図４(２)−(ａ)に示すような信号パワープロファイルとなる。
【００５３】
これにより分布定数型光増幅を行わないときの信号パワープロファイルと比較した場合、Ａ点までは信号パワープロファイルが同じであるため、Ａ点までは隣接する光パルスが１ビット遅延する間に発生するチャープは常にレッドチャープがブルーチャープより大きく、Ａ点以前まではレッドチャープが残留することになる。しかし、Ａ点以降では分布定数型光増幅を行うことにより次第に光信号パワーが大きくなるため、図４(２)−(ｂ)に示すように隣接する光パルスが１ビット遅延する間に発生するチャープ量はレッドチャープよりもブルーチャープが強い状態となる。そのため、光ファイバ伝送路１ａ区間の長手方向に対する残留チャープの様子は図４(２)−(ｃ)に示すようにＡ点以前まではレッドチャープが残留するが、Ａ点以降ではブルーチャープが残留するため光ファイバ伝送路１ａ区間を伝送後の残留チャープΔＣ１はΔＣより小さくなる。
【００５４】
分布定数型光増幅を行った場合でも、残留チャープが発生しているが、これは光ファイバ伝送路区間内のＡ点以前で残留したレッドチャープ量とＡ点以降で残留したブルーチャープ量が等しくないためである。Ａ点以前で残留したレッドチャープ量がＡ点以降で残留したブルーチャープ量より大きい場合には、集中定数型光増幅器の利得を小さくするか、あるいは分布定数型光増幅器の利得を大きくすることで中継区間全体での残留チャープをさらに小さくすることができる。
【００５５】
図５は、分布定数型光増幅器１２の利得制御により残留チャープを極小化した場合の説明図である。また、図５−(ａ)において、実線は残留チャープ（ΔＣ２）が残る場合、波線は残留チャープ（ΔＣ１）が低減される場合の信号パワー曲線をそれぞれ示している。図５−(ａ)の実線の場合には、光ファイバ伝送路１ａ区間で相互位相変調により発生するチャープは図５−(ｂ)の実線のようになるため、光出力端子１５において残留するチャープ量は図５−(ｃ)の実線に示すように、ΔＣ２だけ残ることになる。一方、図５−(ａ)の波線の場合のように、図５−(ａ)の実線の場合より、集中定数型光増幅器１１の利得を下げ（Ｐｉｎ２＜Ｐｉｎ）、分布定数型光増幅器１２の利得比を上げることにより、光出力端子１５において残留するチャープ量を図５−(ｃ)の波線に示すように、ΔＣ１＜ΔＣ２とすることができる。したがって、集中定数型光増幅器１１と分布定数型光増幅器１２との利得比を最適に設定した場合には、光ファイバ伝送路１ａ区間で発生する残留チャープ量を極小化することができる。
【００５６】
以上のようにこの実施の形態１によれば、図３に示す波長多重光伝送システムにおいて、各中継区間の入力側で集中定数型光増幅器を用いて光信号を光増幅し、第１の利得制御部により集中定数型光増幅器の利得を制御し、各中継区間の出力側で光ファイバ伝送路を増幅媒体とした分布定数型光増幅器を用いて光信号を光増幅し、第２の利得制御部により分布定数型光増幅器の利得を制御し、補償制御部で第１の利得制御部および第２の利得制御部との利得比を制御することにより、光ファイバ伝送路内の各中継区間の１つの区間において少なくとも隣接の波長信号間で発生する相互位相変調によるブルーチャーピング量とレッドチャーピング量を打ち消すことができるので、相互位相変調効果による伝送特性劣化の少ない光伝送システムを構築できる。
【００５７】
実施の形態２．
実施の形態２では、図３に示す波長多重光伝送システムにおいて、各中継区間の入力側の集中定数型光増幅器を分布定数型光増幅器に置換している。図６は、実施の形態２における残留チャープ量を極小化する場合の説明図である。同図において、１０は光ファイバ伝送路１ａと接続された波長多重信号光が入力される入力端子を、１２ａは第１の分布定数型光増幅器を、１３ａは第１の分布定数型光増幅器１２ａにおける第１の分布定数型増幅用励起光源を、１４ａは第１の分布定数型増幅用励起光源１３ａから送出された励起光と波長多重信号光を合波する光合波手段を、１２は第２の分布定数型光増幅器を、１３は第２の分布定数型光増幅器１２における分布定数型増幅用励起光源を、１４は第２の分布定数型増幅用励起光源１３から送出された励起光と波長多重信号光を合波する光合波手段を、１５は波長多重信号光が送出される光出力端子をそれぞれ示している。
【００５８】
なお、伝送路遅延の条件は実施の形態１と同じとする。すなわち、図６において、中継間隔は１００[km]とし、信号光波長近傍での波長分散は２.５[ps/km/nm]、信号波長間隔は０.８[nm]、伝送速度は２０「Gbit/s」とする。したがって、実施の形態１と同様に、０[km]において隣接する光パルスが、２５[km]を伝送する間に１ビット遅延するものとする。また、入力端子１０から入力される波長多重信号光は２つの異なる波長から構成され、２つの異なる波長多重信号の信号ビットパターンは「１」の連続と仮定する。
【００５９】
したがって、実施の形態１でも示したように、中継区間１００kmを伝送する間に、隣接する光パルスは４ビット遅延し、４回ずつブルーチャープとレッドチャープが発生することとなる。
【００６０】
このとき、波長多重信号光は、第１の分布定数型光増幅器１２ａの第１の分布定数型増幅用励起光源１３ａから出力された励起光と第１の光合波手段１４ａにおいて合波され、波長多重信号光と励起光は光ファイバ伝送路１ａ中を同方向に伝送される。このとき、光ファイバ伝送路１ａ中では励起光により分布定数的に光増幅が行われるため、波長多重信号光は第１の分布定数型増幅用励起光源１３aから出力された励起光による光増幅効果が失われるまで光増幅される。
【００６１】
また、光ファイバ伝送路１ａ区間の出力側では、第２の分布定数型光増幅器１２を備えており、励起光が第２の分布定数型増幅用励起光源１３により出力された励起光は光合波手段１４を介し、波長多重信号光と逆方向に光ファイバ伝送路区間に入力される。そのため光ファイバ伝送路１ａの出力側付近まで伝送が進行するに従い、長手方向に対して分布定数的に波長多重信号光が増幅されるため分布定数的に増幅された図６(ａ)に示すような信号パワープロファイルとなる。このとき図６(ａ)に、第１の分布定数型光増幅器１２ａと第２の分布定数型光増幅器１２との利得比を制御することによって得られる異なる３種類の信号プロファイルを示した。この３種類の信号プロファイルでは、点線Ｋ１、実線Ｋ２そして破線Ｋ３の順に、分布定数的に増幅される点が信号入力側に位置しているところが異なっている。すなわち、第１の分布定数型光増幅器１２ａの利得は、Ｋ１＞Ｋ２＞Ｋ３と設定しており、また第２の分布定数型光増幅器１２の利得は、Ｋ１＜Ｋ２＜Ｋ３と設定している。
【００６２】
このとき３種類の利得比における発生チャープおよび残留チャープの長手方向に対するプロファイルを図６(ｂ)および図６(ｃ)に示した。この図６(ｂ)から分かるように、第１の分布定数型光増幅器１２ａと第２の分布定数型光増幅器１２との利得比に応じて、光ファイバ伝送路１ａを伝送する間に、相互位相変調効果に起因して複数回のブルーチャープおよびレッドチャープが発生する。この図６(ａ)において分布定数的に光増幅が行われ、光ファイバの損失よりも高い利得を得られた点以降では次第に光信号パワーが大きくなるため、隣接する光パルスが１ビット遅延する間に発生するチャープ量はレッドチャープよりもブルーチャープが強い状態となる。
【００６３】
点線Ｋ１では、Ａ点以前までは相互位相変調により発生するチャープは、ブルーチャープよりレッドチャープ量が強く生じるためレッドチャープが残留する。Ａ点以降ではレッドチャープよりブルーチャープ量が強く生じるためブルーチャープが残留する。しかし、Ａ点以降に残留したレッドチャープ量より、Ａ点以降に残留したブルーチャープ量が小さいため、光ファイバ伝送路１ａ間の伝送で残留するチャープはレッドチャープが残留する。一方、破線Ｋ３では、Ｃ点以前までは相互位相変調により発生するチャープは、ブルーチャープよりレッドチャープ量が強く生じるためレッドチャープが残留する。Ｃ点以降では、レッドチャープよりブルーチャープ量が強く生じるためブルーチャープが残留する。しかし、Ｃ点以前に残留したレッドチャープ量より、Ｃ点以降に残留したブルーチャープ量が大きいため、光ファイバ伝送路１ａ区間の伝送で残留するチャープは、ブルーチャープが残留する。
【００６４】
したがって、図６(ａ)の実線Ｋ２で示される信号プロファイルのように、Ｂ点以前に相互位相変調により残留したレッドチャープ量と、Ｂ点以降に相互位相変調により発生したブルーチャープ量がほぼ同量になるように、第１の分布定数型光増幅器１２ａと、第２の分布定数型光増幅器１２との利得比を、発生したブルーチャープとレッドチャープが打ち消し合うように適切に設定した場合には、図６(ｃ)に示すように、残留チャープ量を低減することができる。
【００６５】
以上のようにこの実施の形態２によれば、図３に示す波長多重光伝送システムにおいて、各中継区間の入力側で光ファイバ伝送路を増幅媒体とした第１の分布定数型光増幅器を用いて光信号を光増幅し、第１の利得制御部により第１の分布定数型光増幅器の利得を制御し、各中継区間の出力側で光ファイバ伝送路を増幅媒体とした第２の分布定数型光増幅器を用いて光信号を光増幅し、第２の利得制御部により第２の分布定数型光増幅器の利得を制御し、補償制御部で第１の利得制御部および第２の利得制御部との利得比を制御することにより、光ファイバ伝送路内の各中継区間の１つの区間において少なくとも隣接の波長信号間で発生する相互位相変調によるブルーチャーピング量とレッドチャーピング量を打ち消すことができるので、相互位相変調効果による伝送特性劣化の少ない光伝送システムを構築できる。
【００６６】
実施の形態３．
実施の形態３では、図３に示す波長多重光伝送システムにおいて、各中継区間の出力側にのみ分布定数型光増幅器を備えている。図７は、実施の形態３における残留チャープ量を極小化する場合の説明図である。同図において、１０は光ファイバ伝送路１ａと接続された波長多重信号光が入力される入力端子を、１２は分布定数型光増幅器を、１３は分布定数型光増幅器１２における分布定数型増幅用励起光源を、１４は分布定数型増幅用励起光源１３から送出された励起光と波長多重信号光を合波する光合波手段を、１５は波長多重信号光が送出される光出力端子をそれぞれ示している。
【００６７】
なお、伝送路遅延の条件は、実施の形態１および２と同じとする。すなわち、図７において、中継間隔は１００[km]とし、０[km]において隣接する光パルスが、中継区間１００[km]を伝送する間に、４ビット遅延し、４回ずつブルーチャープとレッドチャープが発生するものとする。また、入力端子１０から入力される波長多重信号光は２つの異なる波長から構成され、２つの異なる波長多重信号の信号ビットパターンは「１」の連続と仮定する。
【００６８】
このとき波長多重信号光は、光ファイバ伝送路１ａの有する減衰特性により、伝送中に光信号レベルが減衰する。しかし、光ファイバ伝送路１ａ区間の出力側では分布定数型光増幅器１２を備えており、励起光が分布定数型増幅用励起光源１３により出力された励起光は光合波手段１４を介し、波長多重信号光と逆方向に光ファイバ伝送路区間に入力されるため、光ファイバ伝送路１ａの出力側付近まで伝送すると、長手方向に対して分布定数的に波長多重信号光が増幅される。このときの長手方向に対する信号パワープロファイルは、図７(ａ)に示すようになる。
【００６９】
図７に示すように、Ａ点までは伝送に伴う損失により光信号パワーが減衰するため、光ファイバ伝送路１ａ区間における相互位相変調により発生する長手方向に対するチャープの様子は図７(ｂ)に示すように隣接する光パルスが１ビット遅延する間では、常にブルーチャープよりレッドチャープが強い状態となるため、レッドチャープが残留する。しかし、Ａ点以降では伝送するに従い分布定数的に光増幅が行われ光信号レベルが高くなっていくため、隣接する光パルスが１ビット遅延する間では、常にレッドチャープよりブルーチャープが強い状態となり、ブルーチャープが残留する。つまり、Ａ点以前で残留したレッドチャープ量をＡ点以降の伝送で残留するブルーチャープによりほぼ打ち消し合う、図７(ａ)の信号パワープロファイルとなるように分布定数型光増幅器１２の利得を設定することにより、図７(ｃ)に示すように残留チャープ量を低減することができる。
【００７０】
以上のようにこの実施の形態３によれば、図３に示す波長多重光伝送システムにおいて、各中継区間の出力側で光ファイバ伝送路を増幅媒体とした分布定数型光増幅器を用いて光信号を光増幅し、利得制御部により分布定数型光増幅器の利得を制御し、補償制御部で利得制御部の利得を制御することにより、光ファイバ伝送路内の各中継区間の１つの区間において少なくとも隣接の波長信号間で発生する相互位相変調によるブルーチャーピング量とレッドチャーピング量を低減することができるので、相互位相変調効果による伝送特性劣化の少ない光伝送システムを構築できる。
【００７１】
実施の形態４．
実施の形態４では、図３に示す波長多重光伝送システムにおいて、波長多重光が伝送される光ファイバ伝送路を有効コア断面積が異なる複数の光ファイバから構成している。図８は、実施の形態４における残留チャープ量を極小化する場合の説明図である。同図において、６ａは有効コア面積がＢである光ファイバ伝送路を、６ｂは有効コア面積がＣである光ファイバ伝送路を、１０は光ファイバ伝送路６ａと接続された波長多重信号光が入力される入力端子を、１１は集中定数型光増幅器を、１２は分布定数型光増幅器を、１３は分布定数型光増幅器１２における分布定数型増幅用励起光源を、１４は分布定数型増幅用励起光源１３から送出された励起光と波長多重信号光を合波する光合波手段を、１５は波長多重信号光が送出される光出力端子をそれぞれ示している。
【００７２】
なお、伝送路遅延の条件は、実施の形態１〜３と同じとする。すなわち、図８において、中継間隔は１００[km]とし、０[km]において隣接する光パルスが、中継区間１００[km]を伝送する間に、４ビット遅延し、４回ずつブルーチャープとレッドチャープが発生するものとする。また、入力端子１０から入力される波長多重信号光は２つの異なる波長から構成され、２つの異なる波長多重信号の信号ビットパターンは「１」の連続と仮定する。
【００７３】
一般に光ファイバにおける非線形効果の影響を表す指標として非線形係数γと呼ばれるものがある。これは、ｎ2を非線形係数、ω0を中心周波数、ｃを光の速度、Ａeffを光ファイバの有効コア断面積として、次式で表すことができる。
【００７４】
【数３】
0004030765.tif 000004
【００７５】
この（式３）からもわかるように、光ファイバにおける非線形性の強さは、光ファイバの有効コア断面積Ａeffに対して反比例するため、有効コア断面積が小さければ小さい程、大きな非線形効果を得ることができる。したがって、図８に示すように光ファイバ伝送路６ａと光ファイバ伝送路６ｂとに同じ光信号パワーが入力された場合、光ファイバ６ｂではより大きな非線形効果が発生する。
【００７６】
図８(ａ)に、長手方向に対する信号パワープロファイルを示しているが、Ａ点までは伝送に伴う損失のため光信号パワーが減衰するため、光ファイバ伝送路１ａ区間における相互位相変調により発生する長手方向に対するチャープの様子は図８(ｂ)に示すように、隣接する光パルスが１ビット遅延する間では、常にブルーチャープよりレッドチャープが強い状態となり、レッドチャープが残留する。しかし、Ａ点以降では伝送に従い分布定数的に光増幅が行われ光信号レベルが高くなっていくため、隣接する光パルスが１ビット遅延する間では、常にレッドチャープよりブルーチャープが強い状態となり、ブルーチャープが残留する。
【００７７】
ここで光ファイバ伝送路６ａの有効コア断面積Ｂと光ファイバ伝送路６ｂの有効コア断面積Ｃとが等しく、長手方向に対する信号パワープロファイルが図８(ａ)に示した破線２であるときを考える。このときＡ点以前では、前述したように常にレッドチャープがブルーチャープより大きくなることにより、図８(ｃ)に示すような残留チャープ量ΔＣ１が残っている。
【００７８】
このとき、Ａ点以降の光ファイバ伝送路を光ファイバ伝送路６ａより小さい６ｂの有効コア断面積Ｃを配置した場合、長手方向に対するＡ点以降の信号プロファイルは図８(ａ)の実線１のように、光ファイバ伝送路６ａと、光ファイバ伝送路６ｂとの有効コア断面積比Ｂ／Ｃだけ、破線２より信号パワーレベルが大きくなる。したがって，図８(ｂ)に示すように、Ａ点以降の伝送において相互位相変調によって残留するブルーチャープ量は、前記有効コア断面積比Ｂ／Ｃだけ大きくすることができるため、図８(ｃ)に示すように、相互位相変調により発生したブルーチャープおよびレッドチャープによる残留チャープ量を低減することができる。
【００７９】
また、図８では、Ａ点以降の光ファイバ伝送路６ｂの有効コア断面積を小さくしたが、逆にＡ点以前を構成する光ファイバ伝送路６ａの有効コア断面積を大きくすることにより、Ａ点以前の非線形効果の影響を小さく抑え、Ａ点までに相互位相変調により発生した残留するレッドチャープを小さくすることにより、光ファイバ伝送路区間全体の残留チャープを小さくすることもできる。
【００８０】
なお、実施の形態４では、光ファイバ伝送路を有効コア断面積の異なる複数の光ファイバ伝送路とする構成を実施の形態１と組み合わせ、中継区間の入力側に集中定数型光増幅器と中継区間の出力側に分布定数型光増幅器を適用した場合について説明したが、光ファイバ伝送路を有効コア断面積の異なる複数の光ファイバ伝送路とする構成を実施の形態２あるいは実施の形態３と組み合わせることも可能である。
【００８１】
以上のようにこの実施の形態４によれば、図３に示す波長多重光伝送システムにおいて、光ファイバ伝送路を有効コア断面積の異なる複数の光ファイバ伝送路とし、各中継区間の入力側で集中定数型光増幅器を用いて光信号を光増幅し、第１の利得制御部により集中定数型光増幅器の利得を制御し、各中継区間の出力側で光ファイバ伝送路を増幅媒体とした分布定数型光増幅器を用いて光信号を光増幅し、第２の利得制御部により分布定数型光増幅器の利得を制御し、補償制御部で第１の利得制御部および第２の利得制御部との利得比を制御することにより、光ファイバ伝送路内の各中継区間の１つの区間において少なくとも隣接の波長信号間で発生する相互位相変調によるブルーチャーピング量とレッドチャーピング量を打ち消すことができるので、より効果的かつ効率的に相互位相変調効果による伝送特性劣化の少ない光伝送システムを構築できる。
【００８２】
実施の形態５．
実施の形態５においては、図３の波長多重光伝送システムにおいて、波長多重光が伝送される光ファイバ伝送路区間を正の分散値を持つ光ファイバ伝送路と負の分散値を持つ光ファイバ伝送路とから構成している。図９は、実施の形態５における残留チャープ量を極小化する場合の説明図である。同図において、７ａは正の分散値を持つ光ファイバ伝送路を、７ｂは負の分散値を持つ光ファイバ伝送路を、１０は光ファイバ伝送路７ａと接続された波長多重信号光が入力される入力端子を、１１は集中定数型光増幅器を、１２は分布定数型光増幅器を、１３は分布定数型光増幅器１２における分布定数型増幅用励起光源を、１４は分布定数型増幅用励起光源１３から送出された励起光と波長多重信号光を合波する光合波手段を、１５は波長多重信号光が送出される光出力端子をそれぞれ示している。
【００８３】
図９の中継間隔は１００[km]とし、光ファイバ伝送路７ａの長さは７５[km]、信号光波長近傍での波長分散は２.５[ps/km/nm]、光ファイバ伝送路７ｂの長さは２５[km]、信号光波長近傍での波長分散は−１.２５[ps/km/nm]、信号波長間隔は０.８[nm]、伝送速度は２０[Gbit/s]とし、０[km]において隣接する光パルスは、２５kmを伝送する間に１ビットだけ遅延があるとする。
【００８４】
光ファイバ伝送路７ａの長さ７５[km]を伝送する間に、隣接する光パルスの遅延量は２.５[ps/km/nm]×７５[km]×０.８[nm]＝１５０[ps]となるため、隣接する光パルスは３ビット遅延し、光ファイバ伝送路７ｂの長さ２５[km]を伝送する間における隣接する光パルスの遅延量は−１.２５[ps/km/nm]×２５[km]×０.８[nm]＝−２５[ps]となるため、隣接する光パルスは−０.５ビット遅延し、レッドチャープが３回、ブルーチャープが４回発生することになる。
【００８５】
いま、波長多重信号が正の分散を有する光ファイバと負の分散を有する光ファイバを伝送するときを考える。正の波長分散を有する分散において隣接する光パルス間で衝突が起こるとき、レッドチャープそしてブルーチャープの順にチャープが発生するが、引き続いて負の波長分散を伝送されるときには、隣接する光パルスは元の位置に戻ろうとする効果が働くため、正の波長分散の伝送路を伝搬するときに、波長の異なる光パルスを追い越した光パルスは、負の波長分散中では時間方向に対して逆向きに再び衝突を始める。このとき、追い抜かれる光パルスは追い抜こうとする光パルスの立ち下がり部分のブルーチャープを受けた後、続いて立ち上がり部分のレッドチャープを受けるため、ブルーチャープそしてレッドチャープの順に相互位相変調によるチャープを受けることになる。
【００８６】
したがって、７５[km]長の前記光ファイバ伝送路７ａを伝送する間では、隣接する光パルスの遅延量は３ビットであり、正の波長分散を有する光ファイバ伝送路を伝送するので、レッドチャープ、ブルーチャープの順番で相互位相変調によるチャープを受ける。このときの長手方向に対する信号プロファイルは図９(ｂ)であるため、隣接する光パルス間で残留するチャープはレッドチャープとなる。そして、残りの２５[km]長の前記光ファイバ伝送路７ｂを伝送するときには、負の波長分散を有する光ファイバ伝送路を伝送し、かつ、隣接する光パルスの遅延量が０.５ビットなので、相互位相変調により受けるチャープはブルーチャープのみとなる。
【００８７】
したがって、光ファイバ伝送路区間が図９に示すような正の分散値と負の分散値で構成されるときにおいて、Ａ点以前で残留したレッドチャープのほとんどをＡ点以降で残留するブルーチャープにより打ち消すように、集中増幅型光増幅器１１と分布定数型光増幅器１２との利得比を適切に制御することにより、少なくとも隣接する波長間で相互位相変調により生じるブルーチャープとレッドチャープによる残留チャープ量を低減することができる。
【００８８】
なお、光ファイバ伝送路区間を正の分散値と負の分散値で構成させたとき、光ファイバ伝送路区間の隣接波長間の光パルスの遅延量がゼロとなるようにしても構わない。
【００８９】
実施の形態５では、光ファイバ伝送路区間を正の分散値と負の分散値とする構成を実施の形態１に適用し、中継区間の入力側に集中定数型光増幅器と中継区間の出力側に分布定数型光増幅器を適用した場合について説明したが、この光ファイバ伝送路区間を正の分散値と負の分散値とする構成を実施の形態２あるいは実施の形態３と組み合わせることも可能である。
【００９０】
さらに，実施の形態４で説明したように、各中継区間における光ファイバ伝送路は、複数の有効コア断面積が異なる光ファイバ伝送路で構成することも可能である。
【００９１】
以上のようにこの実施の形態５によれば、図３に示す波長多重光伝送システムにおいて、光ファイバ伝送路を正の波長分散値と負の波長分散値を持つ光ファイバ伝送路の組合せとし、各中継区間の入力側で集中定数型光増幅器を用いて光信号を光増幅し、第１の利得制御部により集中定数型光増幅器の利得を制御し、各中継区間の出力側で光ファイバ伝送路を増幅媒体とした分布定数型光増幅器を用いて光信号を光増幅し、第２の利得制御部により分布定数型光増幅器の利得を制御し、補償制御部で第１の利得制御部および第２の利得制御部との利得比を制御することにより、光ファイバ伝送路内の各中継区間の１つの区間において少なくとも隣接の波長信号間で発生する相互位相変調によるブルーチャーピング量とレッドチャーピング量を打ち消すことができるので、より効果的かつ効率的に相互位相変調効果による伝送特性劣化の少ない光伝送システムを構築できる。
【００９２】
実施の形態６．
実施の形態６では、図３に示す波長多重光伝送システムの各中継区間において、連続した二つの中継区間の光ファイバ伝送路の波長分散符号が異なるものとしている。図１０は、実施の形態６における残留チャープ量を極小化する場合の説明図である。同図において、８ａは複数に分割された光ファイバ伝送路１のうちの１つの中継区間であり、正の分散値を持つ第１の光ファイバ伝送路を、８ｂは８ａと連続する１つの中継区間であり、負の分散値を持つ光ファイバ伝送路を、１０は光ファイバ伝送路８ａと接続された波長多重信号光が入力される入力端子を、１１ａは第１の集中定数型光増幅器を、１１ｂは第２の集中定数型光増幅器を、１２ａは第１の分布定数型光増幅器を、１２ｂは第２の分布定数型光増幅器を、１３ａは分布定数型光増幅器１２ａにおける分布定数型増幅用励起光源を、１３ｂは分布定数型光増幅器１２ｂにおける分布定数型増幅用励起光源を、１４ａは分布定数型増幅用励起光源１３ａから送出された励起光と波長多重信号光を合波する光合波手段を、１４ｂは分布定数型増幅用励起光源１３ｂから送出された励起光と波長多重信号光を合波する光合波手段を、１５は波長多重信号光が送出される光出力端子をそれぞれ示している。
【００９３】
図１０において各中継間隔は１００[km]とし、連続する中継区間のうち、第１の中継区間にある第１の光ファイバ伝送路８ａの信号光波長近傍での波長分散を２.５［ps/km/nm］、第２の中継区間にある第２の光ファイバ伝送路８ｂの信号光波長近傍での波長分散は−１.２５[ps/km/nm]とし、信号波長間隔は０.８[nm]、伝送速度は２０[Gbit/s]とし、０[km]において隣接する光パルスは、１ビットだけ遅延がある場合とする。
【００９４】
図１０に示した第１の光ファイバ伝送路８ａの中継区間１００[km]を伝送する間には遅延量は２.５[ps/km/nm]×１００[km]×０.８[nm]＝２００[ps]となるため、隣接する光パルスは４ビット遅延し、４回ずつブルーチャープとレッドチャープが発生することになる。また、前記第２の光ファイバ伝送路８ｂの中継区間１００[km]を伝送する間には、遅延量は−１.２５[ps/km/nm]×１００[km]×０.８[nm]＝１００[ps]となるため、隣接する光パルスは−２ビット遅延し、２回ずつブルーチャープとレッドチャープが発生することになる。
【００９５】
波長多重信号光は、光ファイバ伝送路８ａおよび光ファイバ伝送路８ｂの有する減衰特性により光信号レベルが減衰する。しかし、光ファイバ伝送路８ａ区間および光ファイバ伝送路８ｂ区間の各出力側ではそれぞれ第１の分布定数型光増幅器１２ａ、第２の分布定数型光増幅器１２ｂを備えており、それぞれ第１の分布定数型増幅用励起光源１３ａおよび第２の分布定数型増幅用励起光源１３ｂにより出力された励起光はそれぞれ第１の光合波手段１４ａおよび第２の光合波手段１４ｂを介し、波長多重信号光と逆方向に光ファイバ伝送路区間に入力されるため、光ファイバ伝送路８ａ区間および光ファイバ伝送路８ｂ区間の出力側付近まで伝送が進行するに従い、長手方向に対して分布定数的に波長多重信号光が増幅される。このときの長手方向に対する信号パワープロファイルは図１０(ａ)に示すようになる。
【００９６】
ここで、図１０(ａ)に示すようにＡ点およびＢ点までは、伝送に伴う損失のために光信号パワーが減衰するため、光ファイバ伝送路８ａおよび光ファイバ伝送路８ｂにおける相互位相変調により発生する長手方向に対するチャープの様子は、図１０(ｂ)に示すように、隣接する光パルスが１ビット遅延する間では、常にブルーチャープよりレッドチャープが強い状態となるため、レッドチャープが残留する。しかし、Ａ点以降では伝送するに従い分布定数的に光増幅が行われ光信号レベルが高くなっていくため、隣接する光パルスが１ビット遅延する間では、常にレッドチャープよりブルーチャープが強い状態となるため、ブルーチャープが残留する。
【００９７】
一方、Ｂ点以降ではブルーチャープのみしか発生しない。つまり、光ファイバ伝送路８ａ間では、Ａ点以前で残留したレッドチャープ量をＡ点以降の伝送で残留するブルーチャープにより、ほぼ打ち消し合うように、光ファイバ伝送路８ｂ間では、Ｂ点以前で残留したブルーチャープ量をＢ点以降の伝送で残留するレッドチャープにより、ほぼ打ち消し合うように、第１の集中定数型光増幅器１１aと第１の分布定数型光増幅器１２aの利得比および第２の集中定数型光増幅器１１ｂと第２の分布定数型光増幅器１２ｂの利得比を制御することにより、図１０(ｃ)に示すように、光ファイバ伝送路８ａ間および光ファイバ伝送路８ｂ間における残留チャープ量を低減することができる。
【００９８】
なお、連続する二つの前記光ファイバ伝送路区間における各光ファイバ伝送路の正の分散値と負の分散値の和に関しては、分散補償によるコストを考慮すれば、二つの連続する中継区間のトータル分散値が小さくなる方が好ましい。
【００９９】
さらに実施の形態６では、中継区間の１区間を正の分散値を持つ光ファイバ伝送路とし、もう１つの区間を負の分散値を持つ光ファイバ伝送路とする構成を実施の形態１に適用して、中継区間の入力側に集中定数型光増幅器と中継区間の出力側に分布定数型光増幅器を適用した場合について説明したが，中継区間の１区間を正の分散値を持つ光ファイバ伝送路とし、もう１つの区間を負の分散値を持つ光ファイバ伝送路とする構成を、実施の形態２あるいは実施の形態３に適用した場合についても同様な効果が得ることができる。
【０１００】
さらに，実施の形態４で説明したように各中継区間における光ファイバ伝送路は、複数の有効コア断面積が異なるファイバ伝送路で構成すると、さらに効果的に相互位相変調による伝送特性劣化を低減できる。
【０１０１】
以上のようにこの実施の形態６によれば、図３に示す波長多重光伝送システムにおいて、各中継区間において連続する中継区間の１区間を正の分散値を持つ光ファイバ伝送路で構成し、もう１つを負の分散値を持つ光ファイバ伝送路で構成し、各中継区間の入力側で集中定数型光増幅器を用いて光信号を光増幅し、第１の利得制御部により集中定数型光増幅器の利得を制御し、各中継区間の出力側で光ファイバ伝送路を増幅媒体とした分布定数型光増幅器を用いて光信号を光増幅し、第２の利得制御部により分布定数型光増幅器の利得を制御し、補償制御部で第１の利得制御部および第２の利得制御部との利得比を、各中継区間においてそれぞれ制御することにより、光ファイバ伝送路内の各中継区間の１つの区間において少なくとも隣接の波長信号間で発生する相互位相変調によるブルーチャーピング量とレッドチャーピング量を打ち消すことができるので、より効果的かつ効率的に相互位相変調効果による伝送特性劣化の少ない光伝送システムを構築できる。
【０１０２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明にかかる波長多重光伝送システムによれば、各中継区間の入力側に配した集中定数型光増幅器を用いて光信号を光増幅し、第１の利得制御部により前記集中定数型光増幅器の利得を制御し、前記各中継区間の出力側に配した前記光ファイバ伝送路を増幅媒体とした分布定数型光増幅器を用いて光信号を光増幅し、第２の利得制御部により前記分布定数型光増幅器の利得を制御し、補償制御部で前記第１の利得制御部および前記第２の利得制御部との利得比を制御することにより、前記光ファイバ伝送路内の各中継区間の１つの区間において残留するチャープの符号を制御することができるので、相互位相変調による伝送特性劣化を抑制することができる。
【０１０３】
つぎの発明にかかる波長多重光伝送システムによれば、各中継区間の入力側に配した集中定数型光増幅器を用いて光信号を光増幅し、第１の利得制御部により前記集中定数型光増幅器の利得を制御し、前記各中継区間の出力側に配した前記光ファイバ伝送路を増幅媒体とした分布定数型光増幅器を用いて光信号を光増幅し、第２の利得制御部により前記分布定数型光増幅器の利得を制御し、補償制御部で前記第１の利得制御部および前記第２の利得制御部との利得比を制御することにより、前記光ファイバ伝送路内の各中継区間の１つの区間において残留するチャープの符号を制御することができるので、相互位相変調による伝送特性劣化を抑制することができる。
【０１０４】
つぎの発明にかかる波長多重光伝送システムによれば、各中継区間の入力側に配した前記光ファイバ伝送路を増幅媒体とした第１の分布定数型光増幅器を用いて光信号を光増幅し、第１の利得制御部により前記第１の分布定数型光増幅器の利得を制御し、前記各中継区間の出力側に配した前記光ファイバ伝送路を増幅媒体とした第２の分布定数型光増幅器を用いて光信号を光増幅し、第２の利得制御部により前記第２の分布定数型光増幅器の利得を制御し、補償制御部で前記第１の利得制御部および前記第２の利得制御部との利得比を制御することにより、前記光ファイバ伝送路内の各中継区間の１つの区間において残留するチャープの符号を制御することができるので、相互位相変調による伝送特性劣化を抑制することができる。
【０１０５】
つぎの発明にかかる波長多重光伝送システムによれば、前記各中継区間の出力側に配した前記光ファイバ伝送路を増幅媒体とした分布定数型光増幅器を用いて光信号を光増幅し、前記利得制御部により前記分布定数型光増幅器の利得を制御し、補償制御部で前記利得制御部の利得を制御することにより、前記光ファイバ伝送路内の各中継区間の１つの区間において残留するチャープの符号を制御することができるので、相互位相変調による伝送特性劣化を抑制することができる。
【０１０６】
つぎの発明にかかる波長多重光伝送システムによれば、前記光ファイバ伝送路内の各中継区間における波長分散値が正の分散値と負の分散値から構成されたことを特徴とすることにより、前記光ファイバ伝送路内の各中継区間の１つの区間において残留するチャープの符号を制御することができるので、相互位相変調による伝送特性劣化を抑制することができる。
【０１０７】
つぎの発明にかかる波長多重光伝送システムによれば、前記光ファイバ伝送路内の各中継区間における波長分散による隣接波長間の光パルスの遅延量がゼロとなるように設定したことを特徴とすることにより、前記光ファイバ伝送路内の各中継区間の１つの区間において残留するチャープの符号を制御することができるので、相互位相変調による伝送特性劣化を抑制することができる。
【０１０８】
つぎの発明にかかる波長多重光伝送システムによれば、前記光ファイバ伝送路内の連続した二つの中継区間の波長分散の符号が異なることを特徴とすることにより、前記光ファイバ伝送路内の各中継区間の１つの区間において少なくとも隣接の波長信号間で発生する相互位相変調によるブルーチャーピング量とレッドチャーピング量を打ち消すことができるので、より効果的かつ効率的に相互位相変調による伝送特性劣化を抑制することができる。
【０１０９】
つぎの発明にかかる波長多重光伝送システムによれば、前記光ファイバ伝送路内の連続した二つの中継区間の波長分散による隣接波長間の光パルスの遅延量がゼロとなるように設定したことを特徴とすることにより、前記光ファイバ伝送路内の各中継区間の１つの区間において少なくとも隣接の波長信号間で発生する相互位相変調によるブルーチャーピング量とレッドチャーピング量を打ち消すことができるので、より効果的かつ効率的に相互位相変調による伝送特性劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  光パルスによる自己位相変調の現象を示す概念図である。
【図２】  光パルスによる相互位相変調の現象を示す概念図である。
【図３】  波長多重光伝送システムの実施の形態1の説明図である。
【図４】  （１) は中継区間に生じる相互位相変調の影響による残留チャープが生じた場合の説明図である。（２）は図４（１）の出力側に図３で示した分布定数型光増幅器を挿入した場合の説明図である。
【図５】  図４（２）の構成で分布定数型光増幅器の利得制御により残留チャープ量を極小化した場合の説明図である。
【図６】  実施の形態２における残留チャープ量を極小化する場合の説明図である。
【図７】  実施の形態３における残留チャープ量を極小化する場合の説明図である。
【図８】  実施の形態４における残留チャープ量を極小化する場合の説明図である。
【図９】  実施の形態５における残留チャープ量を極小化する場合の説明図である。
【図１０】  実施の形態６における残留チャープ量を極小化する場合の説明図である。
【図１１】  従来技術１の実施例を示す説明図である。
【図１２】  従来技術２の実施例を示す説明図である。
【符号の説明】
１，１ａ，６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂ  光ファイバ伝送路、２1〜２n  中継区間、３  送信部、４1〜４n  送信機、５  合波器、６  分波器、７1〜７n  受信機、８  受信部、１０  入力端、１１，１１ａ，１１ｂ  集中定数型光増幅器、１２，１２ａ，１２ｂ  分布定数型光増幅器、１３，１３a、１３ｂ  分布定数型増幅用励起光源、１４，１４a、１４ｂ  光合波手段、１５  光出力端子。
【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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