光伝送システムの設定方法
【課題】
偏光状態の変動にも、複雑な制御無しで、安定した光伝送を実現する。
【解決手段】
光ファイバ伝送路の偏光状態の変動を長期に計測する（Ｓ１）。計測結果の自己相関関数を計算し、平均的な偏波方向を決定する（Ｓ２）。平均的な偏波方向で、光ファイバ伝送路の入射側に光送信装置を接続する（Ｓ４）。光ファイバ伝送路の出射側に、光送信装置に対応する光受信装置を接続する。
偏光状態の変動にも、複雑な制御無しで、安定した光伝送を実現する。
【解決手段】
光ファイバ伝送路の偏光状態の変動を長期に計測する（Ｓ１）。計測結果の自己相関関数を計算し、平均的な偏波方向を決定する（Ｓ２）。平均的な偏波方向で、光ファイバ伝送路の入射側に光送信装置を接続する（Ｓ４）。光ファイバ伝送路の出射側に、光送信装置に対応する光受信装置を接続する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ伝送路を使用する光伝送システムを設定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバを伝送路とする光伝送システムでは、伝送速度の高速化や伝送距離の長距離化を図ると、光伝送信号の１ビット間隔に対する偏波モード分散（Polarization Mode Dispersion：ＰＭＤ）量が大きくなり、信号特性劣化の影響を無視できなくなる。結果として、ＰＭＤは、伝送速度の高速化や伝送距離の長距離化を困難にする。
【０００３】
ＰＭＤとは、光ファイバ中の群速度が偏波方向に依存するために発生する分散である。具体的には、光信号の互いに直行する偏波成分の伝搬速度が互いに異なることにより、光信号波形が劣化する現象である。光ファイバの偏波依存性は、主に、光ファイバの真円からのずれ、光ファイバ製造時に発生する内部応力の歪み、及び、光ファイバ敷設時と敷設後に発生する不均一な外部応力の歪みに起因する。ＰＭＤは、発生量が時間軸上及び波長軸上で変動し、結果として光波形が変動する現象であり、伝送速度を高速化して隣接パルス間との時間幅が短くなった場合に、非常に大きな劣化要因の一つとなり得る。
【０００４】
電信柱に渡された電線のように光ファイバ伝送路を敷設した区間（「架空区間」と呼ぶ）では、光ファイバの振動や環境温度の変化によって光ファイバ中の信号の偏波状態（State of Polarization：ＳＯＰ）が大きく速く変動することが知られている（非特許文献１−３）。
【０００５】
偏波モード分散の影響がある場合、偏波方向に依存した光ファイバ中の群速度差、いわゆる群速度遅延差(Differential Group Delay: ＤＧＤ)によって、互いに直行するＴＥ成分とＴＭ成分が時間軸上で分離する。
【０００６】
ＤＧＤによる信号特性への影響を抑える手法として、偏光の主状態（Principle State of Polarization：ＰＳＰ）に合致するように、光送信機出力信号光のＳＯＰを調整するＰＭＤ抑圧方法が既に提案されている（非特許文献３）。
【０００７】
また、特許文献１には、受信側の誤り率又はＰＭＤが所定値を超えた場合に、送信側で偏波方向を制御する光伝送システムが記載されている。
【特許文献１】特開２００６−０３３２１３号公報
【非特許文献１】D. Waddy, P. Lu, L. Chen, and X. Bao, "Fast state of polarization changes in aerial fiber under different climatic conditions", IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 13, no. 9, pp.1035-1037, 2001.
【非特許文献２】H. Kogelnik, R. M. Jopson and L. E. Nelson, "Optical fiber telecommunications IVB systems and impairments", Chapter 15, Academic Press, 2002.
【非特許文献３】I. Kaminow and T. L. Koch, "Optical Fiber Telecommunications III", Academic Press, 1997.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
非特許文献３に記載の方法では、経時的に変動するＰＭＤに対して適切に対応できるものにならない。
【０００９】
また、特許文献１に記載の構成では、帰還制御系を設ける必要があり、コストが増大する。
【００１０】
本発明は、複雑な制御無しで、光ファイバ伝送路の長期にわたるＰＭＤの変動に適切に対応可能な、光伝送システムの設定方法を提示することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る光伝送システムの設定方法は、光ファイバ伝送路の入射側に偏光度測定用光送信装置を接続すると共に、出射側に偏光度測定用光受信装置を接続する計測準備ステップと、当該編高度測定用光送信装置及び当該偏光度測定用光受信装置で当該光ファイバ伝送路の偏光度の変動を所定期間、計測する計測ステップと、当該計測ステップの計測結果からストークスパラメータの自己相関関数を計算する自己相関計算ステップと、当該自己相関計算ステップの計算結果に従い、平均的な偏波方向を決定する決定ステップと、当該平均的な偏波方向で、当該光ファイバ伝送路の当該入射側に光送信装置を接続するステップと、当該光ファイバ伝送路の当該出射側に当該光送信装置に対応する光受信装置を接続するステップとを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、複雑な制御無しに、光ファイバ伝送路の偏光状態の変動に対して、長期的にみて良好な伝送特性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施例を実施するための構成の概略構成図を示し、図２は、本実施例の設定手順を示す。
【００１５】
光ファイバ伝送路１０は、その一部又は全部が架空区間からなる。光ファイバ伝送路１０の送信側に偏光度測定用光送信装置１２を配置し、受信側に、偏光度測定用光送信装置１２に対応する偏光度測定用光受信装置１４を配置する。そして、偏光度測定用光送信装置１２と偏光度測定用光受信装置１４を使って、偏光度のストークスパラメータs１、s２、s３を長期（例えば、２４時間程度）に渡り、計測する（Ｓ１）。ストークスパラメータを計測する方法には、例えばジョーンズマトリクス法がある。
【００１６】
図３は、偏光度測定用光送信装置１２と偏光度測定用光受信装置１４により測定したストークスパラメータｓ１，ｓ２，ｓ３の時間変化の一例を示す。横軸は計測時間内の任意の期間を示し、縦軸はストークスパラメータｓ１，ｓ２，ｓ３の大きさを示す。ここでは、信号波長１５５８ｎｍの光信号で、１分につき１３７６ポイントを連続計測した。図３は、２３時間にわたり計測した結果の一部を示す。−１から＋１の範囲で激しく乱雑に変動していることが分かる。
【００１７】
このように計測したストークスパラメータの自己相関関数を計算する（Ｓ２）。即ち、図２に示す計測結果の自己相関関数∫s（t）・s（t＋τ）を求める。図２に示す計測結果に対する自己相関関数を図３に示す。実際には、下記式に示す有限積分により、
【数１】
自己相関関数Ａ（τ）を求めた。
【００１８】
図３から、架空区間を有するのにもかかわらず、約０．４の相関係数を有することがわかる。即ち、偏光度がランダムに変化するわけではなく、ある程度の重みを持って、偏った状態をとる。
【００１９】
本実施例では、この計測結果に従い、長期的に見て平均的なＳＯＰを決定し、光ファイバ伝送路１０に入射する光信号の偏光方向を、そのＳＯＰに合わせる。
【００２０】
即ち、偏光度測定用光送信装置１２の代わりに光送信装置２０と偏波制御装置２２を配置し、光送信装置２０の出力信号光を、偏波制御装置２２を介して光ファイバ伝送路１０に入射する（Ｓ３）。そして、最も頻繁に発生したストークスパラメータの偏光状態になるように、偏光度測定用受信装置１４の受信結果をモニタしながら、光ファイバ伝送路１０への入力信号光の偏光状態を、偏波制御装置２２を用いて調整する（Ｓ４）。勿論、偏波制御装置２２を使用せずに、光送信装置２０と光ファイバ伝送路１０の入射端との位置関係を調整して、同様に、光ファイバ伝送路１０に入射する信号光の偏波方向を調整しても良い。
【００２１】
最後に、光ファイバ伝送路１０の出力端に、偏光度測定用光受信装置１４の代わりに、光受信装置２４を接続する（Ｓ５）。
【００２２】
このように、光ファイバ伝送路１０に入射する信号光の偏波方向を、光ファイバ伝送路１０の長期的な観点で見たＳＯＰに合致させることで、平均的に見て、良好なパフォーマンスを達成できる。
【００２３】
特定の説明用の実施例を参照して本発明を説明したが、特許請求の範囲に規定される本発明の技術的範囲を逸脱しないで、上述の実施例に種々の変更・修整を施しうることは、本発明の属する分野の技術者にとって自明であり、このような変更・修整も本発明の技術的範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施例のシステム構成を示す概略構成ブロック図である。
【図２】本実施例に係る方法のフローチャートである。
【図３】偏光度の長期変動の計測結果である。
【図４】図３に示す計測結果の自己相関関数である。
【符号の説明】
【００２５】
１０：光ファイバ伝送路
１２：偏光度測定用光送信装置
１４：偏光度測定用光受信装置
２０：光送信装置
２２：偏波制御装置
２４：光受信装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ伝送路を使用する光伝送システムを設定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバを伝送路とする光伝送システムでは、伝送速度の高速化や伝送距離の長距離化を図ると、光伝送信号の１ビット間隔に対する偏波モード分散（Polarization Mode Dispersion：ＰＭＤ）量が大きくなり、信号特性劣化の影響を無視できなくなる。結果として、ＰＭＤは、伝送速度の高速化や伝送距離の長距離化を困難にする。
【０００３】
ＰＭＤとは、光ファイバ中の群速度が偏波方向に依存するために発生する分散である。具体的には、光信号の互いに直行する偏波成分の伝搬速度が互いに異なることにより、光信号波形が劣化する現象である。光ファイバの偏波依存性は、主に、光ファイバの真円からのずれ、光ファイバ製造時に発生する内部応力の歪み、及び、光ファイバ敷設時と敷設後に発生する不均一な外部応力の歪みに起因する。ＰＭＤは、発生量が時間軸上及び波長軸上で変動し、結果として光波形が変動する現象であり、伝送速度を高速化して隣接パルス間との時間幅が短くなった場合に、非常に大きな劣化要因の一つとなり得る。
【０００４】
電信柱に渡された電線のように光ファイバ伝送路を敷設した区間（「架空区間」と呼ぶ）では、光ファイバの振動や環境温度の変化によって光ファイバ中の信号の偏波状態（State of Polarization：ＳＯＰ）が大きく速く変動することが知られている（非特許文献１−３）。
【０００５】
偏波モード分散の影響がある場合、偏波方向に依存した光ファイバ中の群速度差、いわゆる群速度遅延差(Differential Group Delay: ＤＧＤ)によって、互いに直行するＴＥ成分とＴＭ成分が時間軸上で分離する。
【０００６】
ＤＧＤによる信号特性への影響を抑える手法として、偏光の主状態（Principle State of Polarization：ＰＳＰ）に合致するように、光送信機出力信号光のＳＯＰを調整するＰＭＤ抑圧方法が既に提案されている（非特許文献３）。
【０００７】
また、特許文献１には、受信側の誤り率又はＰＭＤが所定値を超えた場合に、送信側で偏波方向を制御する光伝送システムが記載されている。
【特許文献１】特開２００６−０３３２１３号公報
【非特許文献１】D. Waddy, P. Lu, L. Chen, and X. Bao, "Fast state of polarization changes in aerial fiber under different climatic conditions", IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 13, no. 9, pp.1035-1037, 2001.
【非特許文献２】H. Kogelnik, R. M. Jopson and L. E. Nelson, "Optical fiber telecommunications IVB systems and impairments", Chapter 15, Academic Press, 2002.
【非特許文献３】I. Kaminow and T. L. Koch, "Optical Fiber Telecommunications III", Academic Press, 1997.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
非特許文献３に記載の方法では、経時的に変動するＰＭＤに対して適切に対応できるものにならない。
【０００９】
また、特許文献１に記載の構成では、帰還制御系を設ける必要があり、コストが増大する。
【００１０】
本発明は、複雑な制御無しで、光ファイバ伝送路の長期にわたるＰＭＤの変動に適切に対応可能な、光伝送システムの設定方法を提示することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る光伝送システムの設定方法は、光ファイバ伝送路の入射側に偏光度測定用光送信装置を接続すると共に、出射側に偏光度測定用光受信装置を接続する計測準備ステップと、当該編高度測定用光送信装置及び当該偏光度測定用光受信装置で当該光ファイバ伝送路の偏光度の変動を所定期間、計測する計測ステップと、当該計測ステップの計測結果からストークスパラメータの自己相関関数を計算する自己相関計算ステップと、当該自己相関計算ステップの計算結果に従い、平均的な偏波方向を決定する決定ステップと、当該平均的な偏波方向で、当該光ファイバ伝送路の当該入射側に光送信装置を接続するステップと、当該光ファイバ伝送路の当該出射側に当該光送信装置に対応する光受信装置を接続するステップとを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、複雑な制御無しに、光ファイバ伝送路の偏光状態の変動に対して、長期的にみて良好な伝送特性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施例を実施するための構成の概略構成図を示し、図２は、本実施例の設定手順を示す。
【００１５】
光ファイバ伝送路１０は、その一部又は全部が架空区間からなる。光ファイバ伝送路１０の送信側に偏光度測定用光送信装置１２を配置し、受信側に、偏光度測定用光送信装置１２に対応する偏光度測定用光受信装置１４を配置する。そして、偏光度測定用光送信装置１２と偏光度測定用光受信装置１４を使って、偏光度のストークスパラメータs１、s２、s３を長期（例えば、２４時間程度）に渡り、計測する（Ｓ１）。ストークスパラメータを計測する方法には、例えばジョーンズマトリクス法がある。
【００１６】
図３は、偏光度測定用光送信装置１２と偏光度測定用光受信装置１４により測定したストークスパラメータｓ１，ｓ２，ｓ３の時間変化の一例を示す。横軸は計測時間内の任意の期間を示し、縦軸はストークスパラメータｓ１，ｓ２，ｓ３の大きさを示す。ここでは、信号波長１５５８ｎｍの光信号で、１分につき１３７６ポイントを連続計測した。図３は、２３時間にわたり計測した結果の一部を示す。−１から＋１の範囲で激しく乱雑に変動していることが分かる。
【００１７】
このように計測したストークスパラメータの自己相関関数を計算する（Ｓ２）。即ち、図２に示す計測結果の自己相関関数∫s（t）・s（t＋τ）を求める。図２に示す計測結果に対する自己相関関数を図３に示す。実際には、下記式に示す有限積分により、
【数１】
自己相関関数Ａ（τ）を求めた。
【００１８】
図３から、架空区間を有するのにもかかわらず、約０．４の相関係数を有することがわかる。即ち、偏光度がランダムに変化するわけではなく、ある程度の重みを持って、偏った状態をとる。
【００１９】
本実施例では、この計測結果に従い、長期的に見て平均的なＳＯＰを決定し、光ファイバ伝送路１０に入射する光信号の偏光方向を、そのＳＯＰに合わせる。
【００２０】
即ち、偏光度測定用光送信装置１２の代わりに光送信装置２０と偏波制御装置２２を配置し、光送信装置２０の出力信号光を、偏波制御装置２２を介して光ファイバ伝送路１０に入射する（Ｓ３）。そして、最も頻繁に発生したストークスパラメータの偏光状態になるように、偏光度測定用受信装置１４の受信結果をモニタしながら、光ファイバ伝送路１０への入力信号光の偏光状態を、偏波制御装置２２を用いて調整する（Ｓ４）。勿論、偏波制御装置２２を使用せずに、光送信装置２０と光ファイバ伝送路１０の入射端との位置関係を調整して、同様に、光ファイバ伝送路１０に入射する信号光の偏波方向を調整しても良い。
【００２１】
最後に、光ファイバ伝送路１０の出力端に、偏光度測定用光受信装置１４の代わりに、光受信装置２４を接続する（Ｓ５）。
【００２２】
このように、光ファイバ伝送路１０に入射する信号光の偏波方向を、光ファイバ伝送路１０の長期的な観点で見たＳＯＰに合致させることで、平均的に見て、良好なパフォーマンスを達成できる。
【００２３】
特定の説明用の実施例を参照して本発明を説明したが、特許請求の範囲に規定される本発明の技術的範囲を逸脱しないで、上述の実施例に種々の変更・修整を施しうることは、本発明の属する分野の技術者にとって自明であり、このような変更・修整も本発明の技術的範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施例のシステム構成を示す概略構成ブロック図である。
【図２】本実施例に係る方法のフローチャートである。
【図３】偏光度の長期変動の計測結果である。
【図４】図３に示す計測結果の自己相関関数である。
【符号の説明】
【００２５】
１０：光ファイバ伝送路
１２：偏光度測定用光送信装置
１４：偏光度測定用光受信装置
２０：光送信装置
２２：偏波制御装置
２４：光受信装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ伝送路の入射側に偏光度測定用光送信装置（１２）を接続すると共に、出射側に偏光度測定用光受信装置（１４）を接続する計測準備ステップと、
当該編高度測定用光送信装置（１２）及び当該偏光度測定用光受信装置（１４）で当該光ファイバ伝送路の偏光度の変動を所定期間、計測する計測ステップと、
当該計測ステップの計測結果からストークスパラメータの自己相関関数を計算する自己相関計算ステップと、
当該自己相関計算ステップの計算結果に従い、平均的な偏波方向を決定する決定ステップと、
当該平均的な偏波方向で、当該光ファイバ伝送路の当該入射側に光送信装置を接続するステップと、
当該光ファイバ伝送路の当該出射側に当該光送信装置に対応する光受信装置を接続するステップ
とを具備することを特徴とする光伝送システムの設定方法。
【請求項１】
光ファイバ伝送路の入射側に偏光度測定用光送信装置（１２）を接続すると共に、出射側に偏光度測定用光受信装置（１４）を接続する計測準備ステップと、
当該編高度測定用光送信装置（１２）及び当該偏光度測定用光受信装置（１４）で当該光ファイバ伝送路の偏光度の変動を所定期間、計測する計測ステップと、
当該計測ステップの計測結果からストークスパラメータの自己相関関数を計算する自己相関計算ステップと、
当該自己相関計算ステップの計算結果に従い、平均的な偏波方向を決定する決定ステップと、
当該平均的な偏波方向で、当該光ファイバ伝送路の当該入射側に光送信装置を接続するステップと、
当該光ファイバ伝送路の当該出射側に当該光送信装置に対応する光受信装置を接続するステップ
とを具備することを特徴とする光伝送システムの設定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−２１８６４６（Ｐ２００９−２１８６４６Ａ）
【公開日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５７１７５（Ｐ２００８−５７１７５）
【出願日】平成２０年３月７日（２００８．３．７）
【出願人】（０００２０８８９１）ＫＤＤＩ株式会社 (2,700)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月７日（２００８．３．７）
【出願人】（０００２０８８９１）ＫＤＤＩ株式会社 (2,700)
【Ｆターム（参考）】
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