(57)【要約】【課題】ファイバ波長分散や非線形効果による伝送劣化を補償し、高出力で長距離の光伝送システムにおいて十分な伝送特性の確保を可能にする技術を提供する。【解決手段】送信器１、受信器３及びこれらを接続する伝送路２からなる光伝送システムにおいて、分散補償器７は受信器３内に設け、送信器１は、Ｅ／Ｏ４とポストアンプで構成する。Ｅ／Ｏ４で変換される光信号はＲＺ符号化されたものを使用する。送信器１では、光信号に対してプリチャープを行う。プリチャープはαパラメータが正であるレッドチャープを行う。プリチャープを行うことによって、伝送路２で光信号が受ける非線形効果を相殺することが出来、またＲＺ符号化した信号を使うことによって符号間干渉を少なくすることが出来る。従って、分散補償器７の総分散量を少なく抑えつつ、光出力パワーの増大を図ることが可能となる。【選択図】図１
2009213176.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＺ符号化された光信号にチャーピングを行い送出する送信器と、
該光信号を伝搬するときに自己位相変調が生じるとともに該光信号に対して正の波長分散を有するシングルモードファイバまたは分散シフトファイバを用いた伝送路と、
該伝送路からの光信号を受信する受信器と、を備え、
該光信号は電界吸収型変調器によりＲＺ符号化およびαパラメータが−０．７から＋２．０の間でダイナッミクに変化するチャーピングが行われることを特徴とする光伝送システム。
【請求項２】
該光信号を伝搬するときに自己位相変調が生じるとともに該光信号に対して正の波長分散を有するシングルモードファイバまたは分散シフトファイバを用いた伝送路に接続され、該光信号は電界吸収型変調器によりＲＺ符号化およびαパラメータが−０．７から＋２．０の間でダイナッミクに変化するチャーピングが行われることを特徴とする光送信器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファイバを伝送路として用いる光伝送システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光伝送システムは、大容量化や長スパン化を目指し開発が行われている。大容量化としては、ビットレートの拡大や波長多重方式が検討されている。又、長スパン化としては光アンプの導入があげられる。光アンプには、送信電力の高出力化のためのポストアンプ、受信電力の高感度化のためのプリアンプ、中継器としてのインラインアンプ等があり、製品レベルでの開発が行われている。この光アンプの導入により、送受信のレベル差が拡大され、許容できるファイバのロスは拡大した。
【０００３】
その反面、光アンプの導入に伴い、ファイバへの光入力レベルが高くなり、その結果、非線形効果という新たな問題が出てきた。その一つとして、光ファイバ伝送において、ファイバへの光入力レベルが大きい場合（伝送路の長さや信号速度に依存するが、分散シフトファイバで＋１３ｄＢｍ、シングルモードファイバで０ｄＢｍを越えるパワーの場合）、光カー効果（屈折率が光強度に依存して変化する）により、信号光パルスの立ち上がり及び立ち下がり部分において周波数（波長）シフトを生じる現象（自己位相変調等）がある。この場合、たとえ伝送前の信号光波長幅が狭くても、伝送中に波長幅の広がりが生じ、同時に伝送路分散の影響で受信波形の変化が大きくなる。つまり、この様な影響を考慮し、送信光電力の上限値が決まる。
【０００４】
又、ファイバ中を伝搬する光の速度はその波長に依存するため、ある波長幅を有する光パルスは、ファイバ伝送後にパルス幅が増大または圧縮される性質がある。これをファイバの波長分散と呼ぶ。したがって、光伝送システムにおけるファイバ伝送後の受信波形は、この波長分散によって変化することになり、その程度によっては伝送エラーを生じることになる。そのため、波長分散による伝送距離への制限が出てくる。
【０００５】
以前は波長幅の狭い光源を選択することで、ファイバ波長分散による伝送劣化を回避してきたが、近年では１０Ｇｂ／ｓなどビットレートの拡大と上記のファイバの非線形効果のため、波長幅の狭い光源を選択することでは伝送劣化を回避できない状況にある。
【０００６】
そこで、分散補償器を用いる光伝送システムが利用されているが、分散補償器は価格が高く、また伝送距離によって分散補償量が異なるため、製品としてのメニュー数が多くなり、取り扱いが難しい。
【０００７】
このような従来の技術においては、送信器のプリチャープとしてブルーチャープ（チャーピングパラメータ α＜０）、分散補償器の挿入箇所として受信器側（プリアンプとＯ／Ｅの間）での補償（後置補償）の組み合わせが考えられていた。しかし、この方式では一括補償を行うため、分散補償器の損失が大きくなり、その許容が伝送距離の拡大に伴い困難になる。又、Ｏ／Ｅへの光入力レベルが低くなり、受信感度の劣化につながる。更に、伝送特性の確保できる分散補償量のトレランスが狭いため、製品として、伝送距離に応じた分散補償器のメニュー設定を行ったとき、メニュー数が多くなる。
【０００８】
その問題を解決するために、送信器側のプリチャープとしてレッドチャープ（チャーピングパラメータα＞０）、分散補償器の挿入箇所として、送信器側と受信器側での補償の組み合わせを行う方式も考えられた。この方式の基本構成を図１５に示す。
【０００９】
図１５は、従来の光伝送システムの概略構成図である。図１５の光伝送システムは、送信器１６０、光ファイバからなる伝送路１６４及び受信器１６５からなっている。送信器は、更に電気信号をＮＲＺ符号化された光信号に変換するＥ／Ｏ（電気信号／光信号変換器）１６１、分散補償器１６２、光信号を増幅して伝送路１６４に送出するポストアンプ１６３からなっている。受信器１６５は、伝送路１６４を伝送されて弱くなった光を増幅するプリアンプ１６６、伝送路１６４を光信号が伝送されてきたことにより生じた分散を補償する分散補償器１６７、及び光信号を電気信号に変換するＯ／Ｅ（光信号／電気信号変換器）１６８からなっている。
【００１０】
従来の光伝送システムにおいては、送信器１６０は光信号にプリチャープとしてレッドチャープを行うほか、光信号としてＮＲＺ符号化された信号を利用している。又、送信器１６０内に設けられる分散補償器１６２は、光信号が伝送路１６４を伝搬することにより受ける分散を相殺するために、予め一定の分散補償を行っておくものである。ポストアンプ１６３は、伝送路１６４を長距離にわたって光信号を伝送するために、光信号の強度を増幅するものである。
【００１１】
受信器１６５のプリアンプ１６６は、伝送路１６４を伝搬してきて減衰した光信号を検出可能な程度に増幅するためのものである。分散補償器１６７は、敷設される伝送路１６４の実際の分散量を受信器１６５側で検出し、検出された分散量に合わせて分散補償量を調整し、受信器１６５で信号を正しく検出出来るようにするためのものである。したがって、受信器１６５に設けられる分散補償器１６７は、分散補償量が調整できる構成とされる。Ｏ／Ｅ１６８は、光信号を電気信号に変換するものであって、図示してはいないが、後段に設けられる電気信号処理装置に受信した信号を送って、電気信号を復調し、データを取り出すために設けられる。
【００１２】
この様に、図１５のシステムでは、送信器側１６０では、レッドチャープを行い、更に送信器１６０と受信器１６５の両方に分散補償器を設けた構成としている。
この補償方式では送信側の分散補償が有効となる。送信器では、送信チャープと送信側分散補償の特性により、パルス圧縮が行われるので、伝送路でのパルス幅増大による符号間干渉の発生が軽減される。又、送信チャープをレッドチャープとしているので、伝送路での非線形効果（ＳＰＭ）の影響を打ち消す方向のため、上記のブルーチャープの場合に比し、伝送波形劣化は小さい。このため分散補償量のトレランスが広く、メニュー数の削減が出来る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、この方式における課題としては分散補償量が多いため、高価な分散補償ファイバを多く使用する事が必要になりコストが高くなるとともに、分散補償器を送信器側、受信器側の２カ所に挿入するため、装置が大きくなるという点が挙げられる。
【００１４】
したがって、本発明の課題はファイバ波長分散や非線形効果による伝送劣化を補償し、高出力で長距離の光伝送システムにおいて十分な伝送特性を確保する装置をより低コストに、及びより小型に実現可能にする技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の光伝送システムは、ＲＺ符号化された光信号にチャーピングを行い送出する送信器と、該光信号を伝搬するときに自己位相変調が生じるとともに該光信号に対して正の波長分散を有するシングルモードファイバまたは分散シフトファイバを用いた伝送路と、該伝送路からの光信号を受信する受信器と、を備え、該光信号は電界吸収型変調器によりＲＺ符号化およびαパラメータが−０．７から＋２．０の間でダイナッミクに変化するチャーピングが行われる。
【００１６】
本発明の光送信器は、該光信号を伝搬するときに自己位相変調が生じるとともに該光信号に対して正の波長分散を有するシングルモードファイバまたは分散シフトファイバを用いた伝送路に接続され、該光信号は電界吸収型変調器によりＲＺ符号化およびαパラメータが−０．７から＋２．０の間でダイナッミクに変化するチャーピングが行われる。
【発明の効果】
【００１７】
以上、本発明によれば、送信側に必ずしも分散補償器を必要としないので光伝送システムを低コスト化できる。又、ＲＺ符号化を用いた光信号を使用し、かつ、送信器側でのプリチャーピングとしてレッドチャープを行うことにより光伝送システムの伝送距離を延ばす事が可能であり、非常に効果的である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施例の基本構成を示す図である。
【図２】ＮＲＺ符号とＲＺ符号とを説明する図である。
【図３】ＮＲＺ符号を用いた場合と、ＲＺ符号を用いた場合の分散補償量のトレランスをシミュレーションした結果を示す図である。
【図４】光出力を大きくした場合の従来と本発明の方式による伝送可能領域の比較を行ったものである。
【図５】αパラメータの変化による伝送距離の変化を示したものである。
【図６】ＥＡ外部変調器を使用した場合のＮＲＺ符号とＲＺ符号とを用いた光伝送の分散補償量のトレランスをシミュレーションした結果を示す図である。
【図７】ＬＮ外部変調器において、光送信出力パワーを低下させた場合に伝送可能範囲がどのようになるかをシミュレーションした結果を示す図である。
【図８】ＬＮ外部変調器を用いた場合において出力パワーを増加していった場合をシミュレーションした結果を示す図である。
【図９】ＬＮ外部変調器を用いたシステムにおいて本発明に従って光伝送システムを構築する場合の構成例を示す。
【図１０】本発明に従った光伝送システムを構築する際の別の構成例である。
【図１１】光出力を＋１６〜＋１７ｄＢｍの範囲で使用するとした場合の光伝送システムの構成と伝送可能距離を示す図である。
【図１２】分散補償器の単位ユニットを説明する図である。
【図１３】分散補償器の単位ユニットに用いる光スイッチの一構成例である。
【図１４】分散補償ファイバ以外の分散補償のための構成例を示した図である。
【図１５】従来の光伝送システムの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、本発明の一実施例の基本構成を示す図である。本発明は送信器のプリチャープとしてレッドチャープ（チャーピングパラメータが正）を用いる場合に、ＮＲＺ符号ではなくＲＺ符号を採用することを特徴とする光伝送システムである。
【００２０】
本発明の光伝送システムにおいては、送信器１と受信器３とが伝送路２で接続された構成において、送信器１はＥ／Ｏ４とポストアンプ５とからなり、受信器３は、プリアンプ６と分散補償器７とＯ／Ｅ８とからなる構成となっている。
【００２１】
又、送信器１側でデータを光信号に変換する場合、従来はＮＲＺ信号を使用していたものをＲＺ信号を使用するようにしている。このＲＺ符号化した電気信号をＥ／Ｏ４で光信号に変換した後レッドチャープを行ってポストアンプ５に送ってやる。レッドチャープとは、チャーピングの一種である。チャーピングとは、レーザ等において、光パルスの波長が時間が経つにつれて変化していく現象を言う。一般に、レーザ等においては、このチャーピングは抑えられるべきと考えられているが、本発明においては光パルス信号に故意にチャーピングをかけてやり、伝送路を伝搬することによって受ける非線形効果を打ち消してやろうとするものである。
【００２２】
チャーピングの大きさはαパラメータと呼ばれるパラメータによって示され、一般に、α＝２・（ｄφ／ｄｔ）／（（ｄＳ／ｄｔ）／Ｓ）で定義される。ここで、φは光位相であり、Ｓは光強度である。特に、光の波長を短波長側に変化させるブルーチャープの場合には、αパラメータは負であり、光の波長を長波長側に変化させるレッドチャープの場合には、αパラメータは正の値で表される。
【００２３】
ファイバが信号光に対して正の波長分散を有するときはブルーチャープ（チャーピングパラメータαが負）を与え、負の波長分散を有するときはレッドチャープ（チャーピングパラメータαが正）を与えれば伝送特性が改善される。これは、正の波長分散とブルーチャープの組み合わせ又は負の波長分散とレッドチャープの組み合わせにおいて、光パルスの立ち上がり部分よりも立ち下がり部分の方がファイバ内を速く進むので光パルスを圧縮する効果がもたらされるためである。
【００２４】
この光伝送システムは、レッドチャープを光信号にかけると共に、重要な点として、光信号をＲＺ符号化している。ＲＺ符号化した場合はＮＲＺ符号の場合と比較して、伝送路でのパルス幅増大による符号間干渉の影響が小さくなり、これは従来送信器側に分散補償を用いてパルス圧縮したのと同等の効果を得られる。よって、このシステムでは送信器側の分散補償が削減できる。
【００２５】
次に重要な点としては、ＮＲＺ符号を用いる従来の光伝送システムよりも高出力化が可能なことである。一般に、出力パワーを高くしていくと、ＳＰＭ（非線形効果；パワーに依存する）の影響が強くなり、波形の変化が大きく、補償不可能になる。ＮＲＺ符号の場合は、信号パターンにより個々のパルス幅が異なるため、ＳＰＭの影響も異なり、出力パワーが高くなるにつれて波形の乱れが大きくなる。これに対してＲＺ符号の場合は、個々のパルス幅は信号パターンによらないので、強いＳＰＭの影響を受けても全てのパルスが同様に変化するため、波形としての乱れは小さい。このためＮＲＺ符号より高出力化が可能であり、このことはシステムゲインを増大させ、伝送距離の拡大へつながる。
【００２６】
本発明は、ＲＺ符号化することにより、ＮＲＺ符号を用いた光伝送方式と比較して、送信側分散補償を削除出来、高出力化が可能である。図２は、ＮＲＺ符号とＲＺ符号とを説明する図である。
【００２７】
同図（ａ）の上段にはＮＲＺ符号が下段にはＲＺ符号が示されている。符号形式としては、一般にＮＲＺとＲＺがあり、両者では同図（ａ）に示されるように論理レベル’１’が占有するタイムスロット内の時間が異なる。即ち、ＮＲＺの場合は１タイムスロットの全部を占める（パルス幅１００％）のに対し、ＲＺの場合は通常１タイムスロットの一部分（パルス幅３０〜８０％、特には５０％）に設定される。
【００２８】
従って、ＲＺの方がパルス幅が狭いため、パルスが帯域制限を受け、波形がなまり、裾引きを生じた場合、前後のタイムスロットへの影響（符号間干渉）はＮＲＺより少なくなる。
【００２９】
同図（ｂ）は、この様子を示したものである。同図（ａ）に示されるように、ＮＲＺの場合は、論理’１’が連続するとその個数に比例してパルス幅が増大するが、ＲＺの場合は、常に一定のパルス幅を保つ。１つのタイムスロットで見たものが同図（ｂ）である。ＮＲＺの場合には１つのタイムスロット全体にわたってパルスが形成されるのに対し、ＲＺの場合にはタイムスロットの一部（例えば１タイムスロットの５０％）にパルスが形成されるため、このパルスが分散等により裾引きを起こした場合には同図（ｂ）に示されるように、ＮＲＺの方が大きな裾を引くことになる。従って、符号間干渉を起こしやすくなり、ＲＺに比べて分散補償を多く行うことが必要となる。逆にＲＺの場合には、分散等によるパルスの裾引きが小さくて済むので符号間干渉が小さくて済み同じ距離光信号を伝送するのに、ＮＲＺよりも分散補償量を少なくすることが出来るので、送信側の分散補償を省くことが出来る。
【００３０】
図３は、ＮＲＺ符号を用いた場合と、ＲＺ符号を用いた場合の分散補償のトレランスをシミュレーションした結果を示す図である。尚、以下にも幾つかのシミュレーション結果を示すがこれらはいずれも１０Ｇｂｉｔ／ｓｅｃの高速伝送速度を想定して行ったものである。
【００３１】
同図（ａ）にはＬＮ外部変調器（マッハツェンダ型変調器）を用いて光信号をＮＲＺ変調した場合のシミュレーション結果を示す。この場合、ＮＲＺ信号を用いているために光信号のデューティは１００％であり、αパラメータは＋１としている。又、光信号の出力側でのパワーは１４ｄＢｍとし、送信側での一定の分散補償量は−６００ｐｓ／ｎｍとしている。受信側では、分散補償量を０から−１２００ｐｓ／ｎｍまで段階的に変化させ、光信号を伝送可能な距離を求めている。
【００３２】
ここで一例として、伝送可能な距離とは、光信号の波形が何も影響のない時に比べて振幅が１０％ダウン、パルス幅が７０％までの変形にとどまる伝送範囲としている。
同図（ａ）によれば、受信側分散補償量が０の場合には、送信側の分散補償量と合わせて、総分散補償量が−６００ｐｓ／ｎｍのとき、伝送可能距離は８０ｋｍまでとなっている。又、受信側補償量を−６００ｐｓ／ｎｍとしたときは、総分散補償量は−１２００ｐｓ／ｎｍとなって、伝送可能距離は４０ｋｍから１２０ｋｍとなっている。更に、受信側補償量を−１２００ｐｓ／ｎｍの場合には、総分散補償量は−１８００ｐｓ／ｎｍで、伝送可能距離は８０ｋｍから１４０ｋｍとなっている。ここで、総分散補償量が−１２００ｐｓ／ｎｍと−１８００ｐｓ／ｎｍのときは比較的伝送距離の短い部分が伝送不可能となっているが、これは分散補償のしすぎで光信号の波形の歪みが大きく、正しくデータを受信できないためにこの様なことが起こる。
【００３３】
これに対し、同図（ｂ）は、本発明の光伝送方式であり、ＲＺ符号を使用している。この場合、送信側の分散補償量は０としており、他の条件は同図（ａ）と同じである。但し、ＲＺ符号を使用しているためデューティは５０％となっている。尚、ここではＲＺ符号のデューティとして５０％を採用しているが、本発明の効果はＲＺ符号であれば得られるものであって、一般にデューティは３０％〜８０％の範囲内にあれば良い。
【００３４】
送信側で分散補償が行われないため総分散補償量は受信側の分散補償量に等しくなるが、同図（ｂ）から分かるように、全く分散補償を行わない（総分散補償量が０ｐｓ／ｎｍであっても３０ｋｍまでは伝送が可能である。また、受信側に−６００ｐｓ／ｎｍの分散補償を行うことによって７０ｋｍまで伝送が可能になり、−１２００ｐｓ／ｎｍの分散補償を行うと４０ｋｍから１００ｋｍまでの伝送が可能になる。更に、分散補償量を増やして−１８００ｐｓ／ｎｍとすると７０ｋｍから１４０ｋｍまでの伝送が可能になる。
【００３５】
この様に、従来のＮＲＺ方式を用いた同図（ａ）の場合と比べ、同図（ｂ）では送信側に分散補償器を設けない分だけ構成の小さな光伝送システムで、従来の方式と同じ伝送可能領域を確保することが出来る。
【００３６】
図４は、光出力を大きくした場合の従来と本発明の方式による伝送可能領域の比較を行ったものである。同図（ａ）、（ｂ）においては、光信号の出力パワーを１７ｄＢｍとした以外は図３と同じ条件である。
【００３７】
同図（ａ）、（ｂ）のように光出力パワーを大きくすると伝送路における非線形効果が大きくなり従来においては光信号の劣化が激しく、分散量の調整が難しくなる。これは、同図（ａ）をみれば明らかなように、図３と同じ分散補償量を設定すると、ＮＲＺ信号の場合は、総分散補償量が−６００ｐｓ／ｎｍの時に３０ｋｍまで、−１２００ｐｓ／ｎｍの時には５０ｋｍから７０ｋｍ、−１８００ｐｓ／ｎｍの時には９０ｋｍから１００ｋｍと、極端に伝送劣化が起こる。特に、同図（ａ）に設定した分散補償のメニューでは４０ｋｍあたりや８０ｋｍに光信号を正常に伝送することが出来ず、また１１０ｋｍ以上の距離にも光信号を正常に伝送することは不可能である。
【００３８】
従って、用意した分散補償のメニューでは様々な伝送距離にあわせたシステム構成が出来ず、分散補償量をもっと細かく調整するメニュー構成が必要となる。特に、１１０ｋｍ以上の距離を光信号を伝送させようとすると、−１８００ｐｓ／ｎｍ以上の分散補償量が必要とされ、高価な分散補償ファイバをより多く必要とする事になる。
【００３９】
これに対し、同図（ｂ）には本発明に従ってＲＺ符号を使用した場合が示されている。これによれば、分散補償量が０であっても８０ｋｍまでの伝送が可能であり、−１２００ｐｓ／ｎｍの分散補償を行えば、１４０ｋｍまでの伝送が可能となっている。又、０、−６００、−１２００ｐｓ／ｎｍの分散補償のメニュー構成により１４０ｋｍまでの伝送距離で伝送不可能な部分が生じず、この分散メニューを用意すれば、１４０ｋｍまでのいかなる伝送距離の光伝送システムにも適用が可能であることが示されている。
【００４０】
又、図３と比較すると、光出力パワーが大きくなっているので、より遠い距離まで伝送するのに適している上に、ＲＺ信号を使用するだけでシステムに組み込む総分散量が少なくて済み、高価な分散補償ファイバの使用量を減らすことが出来るので、コストの面からも有利である。
【００４１】
図５は、αパラメータの変化による伝送距離の変化を示したものである。同図のシミュレーションではＬＮ外部変調器を用いて光をＲＺ符号化する構成とし、送信側および受信側には分散補償を行わずにαパラメータの変化のみによる伝送距離の変化を調べたものである。ここで、伝送速度は１０Ｇｂｉｔ／ｓｅｃとし、光出力は＋１７ｄＢｍとしている。
【００４２】
このような条件の下で、αパラメータを正とする場合に、伝送距離はαパラメータの大きさによって変化することが示されている。特に、上記した条件の下ではαパラメータが＋１．０の場合が最も遠くまで光伝送を行うことができることが示されている。従って、光出力が＋１７ｄＢｍの場合には、αパラメータを＋１．０に設定することが望ましい。
【００４３】
ところで、αパラメータは光信号に送信器側で加えるプリチャープの大きさを表すものである。プリチャープは予め光信号に周波数シフトをあたえることによって、伝送路での非線形効果を予め補償しておこうとするものである。ところが、非線形効果は光出力の大きさに依存しており、光出力が大きくなればなるほど非線形効果も大きくなる。従って、光出力を変化させると、非線形効果を打ち消すために最適なαパラメータも変化すると考えられる。特に、光源の周波数シフト量は、伝送距離を一定とした場合、送信出力に比例するため、αパラメータの最適値は送信出力の変化分に比例して変化するものと考えられる。従って、図５においては、＋１．０が最適値となっているが実用上考えられる送信出力の範囲を鑑みた場合、αパラメータの最適値は０〜＋２．０の範囲に入るものと考えられる。
【００４４】
図３から図５では、ＬＮ外部変調器を使用した場合の例を示した。ＬＮ外部変調器の場合には、αパラメータを固定することが出来るので、上記したように最適なαパラメータを伝送に使う光出力に合わせて設定することが出来るが、外部変調器の一般的なものとしてＥＡ（ｅｌｅｃｔｒｏ−ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）外部変調器（あるいは、ｌｏｓｓ ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）というものがある。この場合には、ＥＡ変調器のチャーピングをかける機構が印加される電圧に微妙に影響を受けるので、αパラメータはダイナミックに変化すると考えなくてはならない。
【００４５】
図６は、ＥＡ外部変調器を使用した場合のＮＲＺ符号とＲＺ符号とを用いた光伝送の分散補償量のトレランスをシミュレーションした結果を示す図である。この場合、送出光の出力パワーは＋１７ｄＢｍとし、αパラメータが−０．７から＋２．０の間でダイナミックに変化するとした。同図（ａ）にはＮＲＺ符号を使用した場合が示されている。この場合、総分散補償量が−６００、−１２００、−１８００ｐｓ／ｎｍのメニューを用意することによって、１３０ｋｍまでの伝送距離をカバーすることができることが示されている。
【００４６】
これに対し、同図（ｂ）にはＲＺ信号を使用した場合の伝送距離のトレランスが示されている。同図（ｂ）の場合には分散補償量のメニューは０、−６００、−１２００ｐｓ／ｎｍの３種類で１４０ｋｍまでの伝送距離がカバー出来ることが示されている。しかし、同図（ｂ）の場合には、送信側には分散補償器が組み込まれておらず、メニューとして分散補償を行わないものが含まれている。又、１４０ｋｍまで伝送可能にするためには−１２００ｐｓ／ｎｍの総分散補償量を用意すれば良く、同図（ａ）に比べて総分散補償量が少なくて済む事が分かる。
【００４７】
従って、高価な分散補償ファイバの量が少なくて済み、ＬＮ外部変調器の場合と同様な効果が得られることが示されている。又、特に、同図（ｂ）の総分散補償量が−６００ｐｓ／ｎｍの場合には１つのメニューで１３０ｋｍまでをカバーすることができることが示され、同図（ａ）に比べ、一つのメニューでカバーできる伝送可能距離（トレランス）が大きく、光伝送システムを構築する際、分散補償メニューの選択の余地が広いという効果も示されている。
【００４８】
図７は、ＬＮ外部変調器において、光送信出力パワーを低下させた場合に伝送可能範囲がどのようになるかをシミュレーションした結果を示す図である。同図においては、ＲＺ符号を使用しており、αパラメータを＋１、出力パワーを＋１３ｄＢｍとした。又、送信側では分散補償を行わない構成となっている。この場合、出力パワーが小さくなったので、システムゲインが低減し、伝送距離が短くなることが示されている。又、長距離伝送するために必要な分散補償量も多くなっており、出力パワーを低下させた場合には、たとえＲＺ符号を用いたとしても分散補償量を少なくし、しかも伝送距離を延ばすという効果は薄れることが分かる。従って、長距離光伝送に使用するためには出力パワーをある程度大きくした上で、ＲＺ符号化を行うことが必要である。しかしながら、αパラメータによって伝送距離が伸びることが分かっているので、図７の状況はαパラメータを適切に調整する事によって、改善することが可能である。
【００４９】
図８は、ＬＮ外部変調器を用いた場合において出力パワーを増加していった場合をシミュレーションした結果を示す図である。同図（ａ）の場合には、αパラメータを＋１とし、出力パワーを＋１９ｄＢｍとした。この場合には、出力パワーが大きくなったことによって非線形効果が大きく現れるようになって長距離光伝送するためには分散補償量を多くする必要が出てきている。しかしながら、同図（ａ）の場合には、非線形効果を分散補償量を多くすることによって波形劣化を補償し、様々な伝送距離の光伝送システムに対応することが可能となっている。又、今の場合、αパラメータは＋１としているが、これを適切に調整することによって更に伝送距離のトレランスを改善することは可能である。
【００５０】
同図（ｂ）は、出力パワーを＋２０ｄＢｍとした場合のシミュレーション結果である。同図（ｂ）から明らかなように、出力パワー＋２０ｄＢｍの場合には非線形効果の影響により分散補償による波形劣化の補償に限界が見えている。同図（ｂ）に示した、５つの分散補償メニューでは伝送できない距離が存在し、１６０ｋｍ以下のいかなる距離にも対応できるように分散補償のメニューを組むためには、より細かな分散補償メニューを用意する、あるいは、同時にαパラメータをも適切に設定する必要がある。逆に、αパラメータを適切に設定することによって、出力パワーが＋２０ｄＢｍにおいても、比較的少ない分散補償量のメニューで対応することが可能であると推測され、ＲＺ符号化による良好な効果を得るためにはほぼ出力パワーの上限値が＋２０ｄＢｍであると考えられる。
【００５１】
図９は、ＬＮ外部変調器を用いたシステムにおいて本発明に従って光伝送システムを構築する場合の構成例を示す。この構成例においては、光信号の符号化方法としてデューティ５０％のＲＺ符号化方法を使用し、出力パワーとしては＋１７ｄＢｍを採用し、この出力パワーにおいて最も伝送距離が長くなるαパラメータとして＋１を設定する。送信側分散補償は行わないこととし、受信側では分散補償量０ｐｓ／ｎｍと−１２００ｐｓ／ｎｍの２種類のメニューを用意する。
【００５２】
以上の構成によって、カバーされる伝送距離は、同図に示されるように受信側分散補償量が０ｐｓ／ｎｍの場合には８０ｋｍまでであり、受信側分散補償量が−１２００ｐｓ／ｎｍの場合には８０ｋｍから１５０ｋｍまでである。２種類の分散補償メニューで伝送可能距離が重なっており、この２種類のメニューで１５０ｋｍまでのいかなる伝送距離にも対応することが出来る。又、送信側では分散補償を行わないので高価な分散補償ファイバの使用量を減らすことが出来る。すなわち、受信側の分散補償メニューは２種類と少なく、メニューの１つは分散補償量が０であるので、受信側に必要となる分散補償ファイバの種類は実質−１２００ｐｓ／ｎｍの１種類のみとなるので、高価な分散補償ファイバの使用量を減らすことが出来るとともに、分散補償ファイバを設ける施設のスペースも節約する事が出来る。
【００５３】
図１０は、本発明に従った光伝送システムを構築する際の別の構成例である。同図（ａ）の構成は、デューティ５０％のＲＺ符号を使用し、αパラメータ＋１で、出力パワー＋１７ｄＢｍの場合を示している。送信側での分散補償は行わない。同図（ａ）の条件は図９の条件と同じであるが、よりメニューの数を増やし、よりバラエティーにとんだ光伝送システムへの要望に応えることが出来るようにしたものである。
【００５４】
例えば、図９のシステムでは伝送距離８０ｋｍで、分散補償メニューを切り換える必要があるが、例えば、伝送距離６０ｋｍから１００ｋｍで光伝送システムを使用したい場合には、伝送距離８０ｋｍのところで分散補償メニューを切り換える必要があるので不便である。
【００５５】
これに対し、同図（ａ）の構成においては、分散補償量をより細かく設定しているので、上記のような場合にも対応できる。例えば、上記のように伝送距離６０ｋｍから１００ｋｍで使用する場合には、受信器側の分散補償量を−６００ｐｓ／ｎｍと設定することにより１種類の分散補償メニューで上記伝送範囲をカバーする事が出来る。従って、上記伝送範囲で光伝送システムを構築する場合には、受信器側に分散補償量が−６００ｐｓ／ｎｍの分散補償ファイバのみを設けておくだけで、所望の光伝送システムを構築することが出来る。
【００５６】
同図（ｂ）の構成は、同図（ａ）の構成と基本的に同じシステム構成であるが、出力パワーを＋１６ｄＢｍと同図（ａ）の場合よりも若干弱めにしている。出力パワーを弱くすると伝送路の非線形効果の影響を弱めることが出来るが、システムゲインが小さくなるので、全体としての伝送距離は短くなる。
【００５７】
同図（ｂ）に示されるように、全体の伝送距離は短くなっているが、同図（ａ）のシステムと同じ分散補償メニューで１５０ｋｍまでの伝送距離をカバーすることが出来る。又、同図（ａ）で説明したように、中間的な分散補償量をメニューとして加えたことにより、よりバラエティーに富んだシステム要求に応じることが出来る。
【００５８】
図１１は、光出力を＋１６〜＋１７ｄＢｍの範囲で使用するとした場合の光伝送システムの構成と伝送可能距離を示す図である。同図の光伝送システムにおいては、図１０の条件と同じであり、デューティ５０％のＲＺ符号を使用し、αパラメータを＋１、送信側では分散補償を行わず、受信側の分散補償のメニューとしては、０、−６００、−１２００、−１５００ｐｓ／ｎｍの４種類としている。同図の場合には光出力を＋１６〜＋１７ｄＢｍの範囲で使用する構成を前提としているが、受信側の分散補償メニューは図１０の場合と同じ構成で１５０ｋｍまでの伝送距離をカバーしている。
【００５９】
図９から図１１に示すように、ＲＺ符号を使用し、αパラメータが正（特には、＋１）のプリチャープを送信信号にかけてやることによって、比較的短い伝送距離の場合には全く分散補償を行わなくても良い。即ち、比較的短距離の光伝送システムにおいては高価な分散補償ファイバを用いなくても正しい光信号の送受信を行うことが出来るので、コストダウンを図ることが出来ると共に、分散補償ファイバを設けるスペースがいらないので、送受信器の小型化が可能になる。
【００６０】
又、受信器側で分散補償を行う場合も少ないメニューで広い範囲の伝送距離をカバーする事が出来るので、種類の異なる分散補償ファイバを数多く設ける必要がないため、やはり、コストダウンにつながる。
【００６１】
特に、いずれの場合においても送信側では分散補償を必ずしも行う必要がなく、分散補償を省略することが出来るので、従来の光伝送システムに比べやはりコストダウンを行うことが出来ると共に、送信器を小型化することが出来る。
【００６２】
上記いずれの例においても受信側の分散補償量は−６００、あるいは−３００ｐｓ／ｎｍづつ分散補償量を増加させるメニューとなっているので、受信側で用意する分散補償器を同じ分散補償量の単位ユニットを組み合わせた構成とすることが出来る。
【００６３】
即ち、基本的に分散補償量は伝送距離（伝送路で生じる分散量）に応じて変える必要がある。従来の方法としては、伝送路ごとに分散量を測定し、残留分散量が一定になるように分散補償量を設定する方法があるが、この方法では分散補償器の種類が無数に必要となり、オーダーメイドになるので、経済的な面で実用化するには問題が生じる。又、適宜伝送距離を区分して、その区分毎に分散補償量を決め、分散補償器メニューを設定する方法もあるが、メニュー数が多い場合には、予備用品の種類も増大し、経済的でないという問題点がある。
【００６４】
しかし、本発明においては、ある分散補償量の最小単位（例えば−３００ｐｓ／ｎｍ）を設定し、基本的に、分散補償量の種類としてはその１種類のみとするものである。そして、伝送距離に応じて必要な分散補償量となるよう、そのユニットを順次複数接続していく。このような分散補償器を用いると、移設などで伝送距離を変える場合でも、分散補償器そのものを変える必要がなく、単位ユニットの追加または削除だけで対応できる。又、予備用品の種類も１種類となるので非常に経済的である。
【００６５】
しかしながら、使用条件（ファイバのばらつき、出力パワーの変化など）によっては、上記の方法では伝送特性が確保出来ない可能性もある。この様なケースが万一発生した場合の対応として補正用の分散補償ユニット（例えば、−１００ｐｓ／ｎｍ）を用意し、これを追加して微調整することが有効である。
【００６６】
更に、分散補償器の入出力レベルが固定されていて、分散補償器の損失が分散補償量によらず、一定の範囲内に入る事を要求されるケースもある。例えば、Ｏ／Ｅの入力レベル、ポストアンプの入力レベル等である。この様な場合は光アッテネータを追加使用することやスプライスする時に故意に光軸をずらしロスを入れるなどして、分散補償量を変えた場合でも分散補償器の損失が要求の範囲内に入るようにし、後続の装置に影響を与えないようにする。
【００６７】
単位ユニットの接続方法としては、スプライスによる接続（ファイバ同士の融着）、コネクタによる接続等が考えられるが、ユニット自体に着脱可能な構造を持たせる事も考えられる。
【００６８】
図１２は、分散補償器の単位ユニットを説明する図である。同図（ａ）、（ｂ）はユニット配置の種類を示しており、同図（ａ）は、縦または横に並べていく配置、同図（ｂ）は重ねていく配置である。
【００６９】
同図（ｃ）、（ｄ）は、この時の接続方法で、特に、同図（ｃ）は向かい合う面のどちらかに、入力端子または出力端子の一方を配し、反対の面に残った一方の端子を配して接続する方法、同図（ｄ）は１つの面に入出力端子の両方を配する構造で、この場合はユニット内にスイッチング回路を装備し、ユニットを接続したとき、端子を差し込まれたユニットがこれを検知して、閉じていた部分をオープンにしてから接続する方法である。
【００７０】
図１０（ａ）のシステムにおいて、シングルモードファイバを１４０ｋｍ伝送するシステムの場合は、受信側に−１２００ｐｓ／ｎｍの分散補償が必要となる。この場合、例えば−３００ｐｓ／ｎｍの単位ユニットを用意すると、受信側では４個の単位ユニットを用いて実現できる。そして、このシステムの伝送距離を１１０ｋｍに変えたい場合は、単位ユニットを２個削除するだけで簡単に伝送距離の変更が可能である。
【００７１】
図１３は、分散補償器の単位ユニットに用いる光スイッチの一構成例である。同図（ａ）には、図１２（ｄ）の構成において単位ユニットが挿入されたことを検出する構成が示されている。スイッチ１３２、１３３が閉じているときには光路はＡ−Ｃ間に設定され、光は出力口１３０から入って出力口１３１から出ていく。この構成の場合、出力口１３１から光を入れて、出力口１３０から出ていくようにすることも可能である。分散補償は光路Ａの部分で行われ、光路Ｃの部分は分散補償機能のない通常の光路を形成している。
【００７２】
次に、この次段に別の単位ユニットがはめ込まれる場合には、次段の出力口がユニット挿入検出器１３５、１３６の部分にはめ込まれる。ユニット挿入検出器１３５、１３６は、次段に単位ユニットがはめ込まれたことを検出し、ユニット挿入検出信号処理部１３７に信号を送る。ユニット挿入検出信号処理部では、この信号にもとづいて、スイッチ１３２、１３３に制御信号を送る。これにより、スイッチ１３２、１３３は、光路を切り換え、光がＡ−Ｂ間を通過するように光路を形成する。
【００７３】
スイッチ１３２、１３３は、電気信号を受けて光路を変えられるものであればどのようなものでも良く、例えば、機械式のスイッチが市販されている。同図（ｂ）は、ユニット挿入検出器の具体的構成例を示したものである。
【００７４】
ユニット挿入検出器は、単位ユニットのコネクタ１３８の部分に設けられたアダプタ１３９に取り付けられる。同図（ｂ）の場合には、爪状の突起が検出部１４１として設けられており、次段の単位ユニットの出力口に設けられたコネクタ１４０がアダプタ１３９にはめ込まれると、検出部１４１の爪が移動して電気的に接続された別の場所に設けられているスイッチ１４２をオンにして、接続検出出力を生成する。これをユニット挿入検出信号処理部１３７が検出して単位ユニット内の光路の切り替えを行う。
【００７５】
上記説明では、主に分散補償を行う構成として分散補償ファイバを使用することを前提に説明したが、この他にも様々なものが分散補償に使用する事が出来る。
図１４は、分散補償ファイバ以外の分散補償のための構成例を示した図である。同図（ａ）はファイバグレーティング型分散等化器を示す図である。
【００７６】
ファイバ１４３中にグレーティング（周期的な屈折率変化）１４４を与え、その周期を次第に変えておく、これに光を入射すると波長に応じて異なった位置で光が反射して戻ってくる。即ち、波長に応じ、異なった遅延時間を与えられた光が戻ってくるので、これをサーキュレータ１４５により取り出し、分散等化する。ファイバグレーティングに対する入力方向を反対にすれば逆符号の分散特性が得られる。
【００７７】
同図（ｂ）は導波路型分散等化器を示す図である。例えば、Ｓｉ基板上に石英（ＳｉＯ2）で導波路１４６を形成し、上部導波路１４７と下部導波路１４８で位相が異なるよう位相シフタ１４９を設ける。入力光信号は、位相シフタ１４９による位相調整により、例えば長波長側の成分は主に下側を伝搬し、短波長側の成分は上側を伝搬する。このような導波路を複数回伝搬させることにより、負の分散特性を得ることが出来る。位相調整により、逆符号の分散特性を得ることもできる。位相シフタ１４９としては、例えば、薄膜ヒータが用いられる。
【００７８】
同図（ｃ）は共振器型分散等化器を示す図である。全反射ミラー１５１と半透過型ミラー１５０とを対向させ、半透過型ミラー１５０の側から光を入射すると、両ミラーの間隔に応じたある波長の光のみがミラー間で多重反射し、共振状態となる。この共振波長の近傍では、周波数に比例するある回数の多重反射を繰り返した光が再び戻ってくるようになる。これをサーキュレータにより取り出すことで、周波数（波長）に応じて異なる遅延時間を与え、分散等化する。共振周波数より高い領域または低い領域のいずれを使用するかで逆向きの分散特性が得られる。
【符号の説明】
【００７９】
１、１６０      送信器
２、１６４      伝送路
３、１６５      受信器
４、１６１      Ｅ／Ｏ（電気信号／光信号変換器）
５、１６３      ポストアンプ
６、１６６    プリアンプ
７、１６２、１６７      分散補償器
８、１６８      Ｏ／Ｅ（光信号／電気信号変換器）
１３０、１３１      出力口
１３２、１３３      スイッチ
１３５、１３６      ユニット挿入検出器
１３７      ユニット挿入検出信号処理部
１３８、１４０      コネクタ
１３９      アダプタ
１４１      検出部
１４２      スイッチ
１４３      ファイバ
１４４      グレーティング
１４５      サーキュレータ
１４６      導波路
１４７      上部導波路
１４８      下部導波路
１４９      位相シフタ
１５０      半透過型ミラー
１５１      全反射ミラー
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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