光伝送装置
【課題】非線形光学現象の発生を低減するために光波長を変動させた場合に、光波長が変動することに伴う光変動を抑制して高品質な光伝送を行う。
【解決手段】レーザ１１は、光を発出する。レーザ駆動制御部１２は、レーザ１１の駆動信号に変調信号を重畳してレーザ駆動重畳信号を生成し、レーザ駆動重畳信号をレーザ１１に印加して、レーザ出力光の波長を変動させることで、光ファイバ伝送時に生じる非線形光学現象を抑圧して、レーザ１１の駆動制御を行う。光パワー可変制御部１３は、レーザ出力光のパワーを可変制御する。光変動補償部１４は、光パワー可変制御部１３の出力光をモニタし、モニタ結果から、レーザ出力光の波長変動に伴って生じるレーザ出力光の光変動を検出し、光変動を抑制するように光パワー可変制御部１３の利得を制御する。
【解決手段】レーザ１１は、光を発出する。レーザ駆動制御部１２は、レーザ１１の駆動信号に変調信号を重畳してレーザ駆動重畳信号を生成し、レーザ駆動重畳信号をレーザ１１に印加して、レーザ出力光の波長を変動させることで、光ファイバ伝送時に生じる非線形光学現象を抑圧して、レーザ１１の駆動制御を行う。光パワー可変制御部１３は、レーザ出力光のパワーを可変制御する。光変動補償部１４は、光パワー可変制御部１３の出力光をモニタし、モニタ結果から、レーザ出力光の波長変動に伴って生じるレーザ出力光の光変動を検出し、光変動を抑制するように光パワー可変制御部１３の利得を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ伝送を行う光伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ通信システムにおいて、中継間隔を長くするためには、高強度の光を光ファイバ中に入射して伝送損失を補償しなければならない。しかし、光ファイバの非線形光学現象により入射可能な光強度には限界があり、特に、誘導ブリリュアン散乱（ＳＢＳ：Stimulated Brillouin Scattering）と呼ばれる非線形光学現象が、最大入力光パワーを制限してしまう。
【０００３】
ＳＢＳとは、強度の高い光を光ファイバに入射して伝送したときに、光ファイバの屈折率が変化して、入射した光の周波数がずれて散乱を引き起こす現象である。
光ファイバ伝送時にＳＢＳが生じると、信号光が歪んでしまい、長距離伝送ができなくなるため、ＳＢＳの発生を抑圧した光伝送制御を行うことが必要である。ＳＢＳの発生を抑圧するためには、信号光の波長スペクトル幅（線幅）を拡げることでＳＢＳの発生が抑えられることが知られている。
【０００４】
図１０は線幅を拡大した信号光を示す図である。横軸は光周波数であり、縦軸は光強度である。波形Ｇ１は、線幅を拡大する前の信号光を示し、波形Ｇ２は線幅拡大後の信号光を示している。
【０００５】
波形Ｇ２のように、信号光の線幅を拡げて光ファイバへ入射することで、ＳＢＳの発生が抑えられ、光ファイバへの許容入射光レベルの限界を高めることができる。線幅の拡大は、信号光の周波数（波長）を時間変動させて、単位周波数辺りで見たときの光パワーを下げることで実現される。
【０００６】
図１１は光送信器の構成を示す図である。ＳＢＳ抑圧機能を持つ従来の光送信器１００の構成を示している。光送信器１００は、ＤＦＢ（Distributed Feedback）レーザ１０１、ＤＦＢドライバ１０２、発振器１０３、ＴＥＣ（Thermo-Electrical Cooler）１０４、ＳＯＡ（Semiconductor Optical Amplifier：半導体光増幅器）１０５、外部変調部１０６、ＡＰＣ（Auto Power Control）部１１０、カプラＣｐ０から構成される。また、ＡＰＣ部１１０は、ＰＤ（Photo Diode）１１１、Ｉ／Ｖ変換部１１２、ＳＯＡドライバ１１３を含む。
【０００７】
信号光の出力制御においては、ＤＦＢドライバ１０２は、ＤＦＢレーザ１０１を駆動するためのＤＦＢ駆動電流を送出する。光源であるＤＦＢレーザ１０１は、電気信号が印加されることによって温度安定化を行うＴＥＣ１０４（ペルチェ素子などに該当）上に設置されており、ＤＦＢレーザ１０１は、ＤＦＢ駆動電流にもとづいて、一定の光波長で発振する。
【０００８】
ＳＯＡ１０５は、ＤＦＢレーザ１０１から出力された光を増幅する。カプラＣｐ０は、ＳＯＡ１０５からの出力光を２分岐し、一方を外部変調部１０６へ送信し、他方をＡＰＣ部１１０へ送信する。外部変調部１０６は、光の強度に変調をかける外部変調を行って、所定の伝送レートを持つ信号光を出力する。
【０００９】
また、ＰＤ１１１は、ＳＯＡ１０５からの出力光をモニタして電流信号に変換し、Ｉ／Ｖ変換部１１２は、電流信号を電圧信号に変換する。ＳＯＡドライバ１１３は、入力された電圧信号と参照電圧とにもとづいて、Ｉ／Ｖ変換部１１２から出力された電圧信号が参照電圧と同じ値になるようにＳＯＡ駆動電流を生成し、ＳＯＡ１０５の出力パワーが一定化するように利得制御（ＡＰＣ）を行う。
【００１０】
一方、ＳＢＳの抑圧制御については、発振器１０３からの発振信号をＤＦＢドライバ１０２へ送信する。ＤＦＢドライバ１０２は、発振信号によってＤＦＢ駆動電流を時間変動させて、ＤＦＢレーザ１０１の発振波長を変動させ、線幅の拡大を図る。
【００１１】
例えば、２０〜１００ＫＨｚの発振信号をＤＦＢ駆動電流に重畳することによってＤＦＢ駆動電流を変動させ、変動させる振幅（変調振幅）を大きくすると、ＳＢＳ抑圧の効果は大きくなり、光ファイバへの入射許容光パワーは大きくなる。
【００１２】
従来のＳＢＳを抑圧して光伝送を行う技術として、ＤＦＢレーザに入力する電流信号の信号源と、ＳＯＡに入力する電流信号の信号源とを別個に設けて、独立して制御する技術が提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００６−２６１５９０号公報（段落番号〔００１６〕〜〔００２０〕，第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記のように、ＳＢＳの発生を抑圧するためには、ＤＦＢ駆動電流を変動させて、光波長を変動させることが必要であるが、ＤＦＢ駆動電流を変動させると、光波長の変動に伴ってＤＦＢレーザ１０１からの出力光の振幅も変動してしまい、伝送品質が劣化するといった問題があった。
【００１４】
図１２は光出力が変動する様子を示す図である。横軸は時間、縦軸は光パワーである。出力光Ｇ１１は、ＤＦＢレーザ１０１の出力光の波形を示す。出力光Ｇ１２は、外部変調部１０６から出力された信号光の波形を示す。
【００１５】
ＤＦＢ駆動電流を変動させることによって、ＤＦＢレーザ１０１からの出力光Ｇ１１も変動するが、変動した状態のままの出力光Ｇ１１に対して、外部変調を施して信号光を生成して伝送すると、出力光Ｇ１１の変動は、グラフＧ１２のように伝送波形の劣化（干渉劣化）となって現れることになる。
【００１６】
ここで、出力光Ｇ１１のレベルｐ１のときに強度変調（外部変調）されたときの信号光をｓ１とし、レベルｐ２のときに強度変調されたときの信号光をｓ２とし、レベルｐ３のときに強度変調されたときの信号光をｓ３とし、レベルｐ４のときに強度変調されたときの信号光をｓ４とし、レベルｐ５のときに強度変調されたときの信号光をｓ５とし、レベルｐ６のときに強度変調されたときの信号光をｓ６とすると、信号光ｓ１〜ｓ６の光ファイバ伝送時には、これらの信号光ｓ１〜ｓ６が互いに干渉してしまい、伝送劣化が生じることになる（このような信号光を受信側で測定すると、アイ（開口度）が狭いアイパターンが測定される）。
【００１７】
図１３は波形干渉による伝送特性劣化を示す図である。横軸は受信器側の光受信レベル、縦軸がビットエラーレート（ＢＥＲ）である。グラフＧ１３は、波形干渉がないときの伝送特性劣化を示し、グラフＧ１４は、波形干渉があるときの伝送特性劣化を示している。
【００１８】
光受信レベルがＰ１のとき、波形干渉がないときのビットエラーレートはｂ１であるが、波形干渉があるときのビットエラーレートはｂ２となって（ｂ１＜ｂ２）、波形干渉が生じると伝送特性の劣化が大きくなることがわかる。
【００１９】
このように、ＳＢＳの発生を抑圧して、光ファイバへの入射許容光パワーを大きくするためには、ＤＦＢ駆動電流の変動幅を大きくする必要があるが、ＤＦＢ駆動電流の変動幅を大きくすると、光出力変動も大きくなって伝送劣化が生じるといったトレードオフが発生してしまう。近年では、光ファイバへの許容光パワーの拡大が求められているが、ＳＢＳ抑圧時の伝送特性劣化を抑制することが課題となっている。
【００２０】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、光ファイバ伝送時の非線形光学現象の発生を低減するために光波長を変動させた場合に、光波長が変動することに伴う光出力変動を抑制して、高品質な光伝送を行う光伝送装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記課題を解決するために、光伝送を行う光伝送装置が提供される。この光伝送装置は、光を発出するレーザと、前記レーザの駆動信号に変調信号を重畳してレーザ駆動重畳信号を生成し、前記レーザ駆動重畳信号を前記レーザに印加して、レーザ出力光の波長を変動させることで、光ファイバ伝送時に生じる非線形光学現象を抑圧して、前記レーザの駆動制御を行うレーザ駆動制御部と、前記レーザ出力光のパワーを可変制御する光パワー可変制御部と、前記光パワー可変制御部の出力光をモニタし、モニタ結果から、前記レーザ出力光の波長変動に伴って生じる前記レーザ出力光の光変動を検出し、前記光変動を抑制するように前記光パワー可変制御部の利得を制御する光変動補償部とを有する。
【００２２】
ここで、レーザは、光を発出する。レーザ駆動制御部は、レーザの駆動信号に変調信号を重畳してレーザ駆動重畳信号を生成し、レーザ駆動重畳信号をレーザに印加して、レーザ出力光の波長を変動させることで、光ファイバ伝送時に生じる非線形光学現象を抑圧して、レーザの駆動制御を行う。光パワー可変制御部は、レーザ出力光のパワーを可変制御する。光変動補償部は、光パワー可変制御部の出力光をモニタし、モニタ結果から、レーザ出力光の波長変動に伴って生じるレーザ出力光の光変動を検出し、光変動を抑制するように光パワー可変制御部の利得を制御する。
【発明の効果】
【００２３】
光ファイバ伝送時の非線形光学現象の発生を低減するために光波長を変動させた場合に、光波長が変動することに伴う光変動を除去し、伝送特性劣化を抑制して高品質な光伝送を行う。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は光伝送装置の原理図である。光伝送装置１は、レーザ１１、レーザ駆動制御部１２、光パワー可変制御部１３、光変動補償部１４、外部変調部１６、カプラＣｐ１から構成される。
【００２５】
レーザ１１は、光を発出する。レーザ駆動制御部１２は、レーザ１１の駆動信号に変調信号を重畳してレーザ駆動重畳信号を生成し、レーザ駆動重畳信号をレーザ１１に印加して、高強度のレーザ出力光の波長を変動させることで、光ファイバ伝送時に生じる非線形光学現象（誘導ブリリュアン散乱：ＳＢＳ）を抑圧して、レーザ１１の駆動制御を行う。
【００２６】
光パワー可変制御部１３は、レーザ出力光のパワーを可変制御する。光変動補償部１４は、カプラＣｐ１で分岐された、光パワー可変制御部１３の出力光をモニタして、レーザ出力光の波長変動に伴って生じるレーザ出力光の光変動（光振幅変動）を検出し、変調信号の位相と、光変動の位相とを比較して、光変動を抑制するための利得補償信号を生成する。そして、利得補償信号にもとづいて、光パワー可変制御部１３の利得を制御することで、光変動を抑制する。外部変調部１６は、光パワー可変制御部１３からの出力光の外部変調を行って、信号光ａ３を生成し光ファイバを通じて伝送する。
【００２７】
なお、出力光ａ１は、ＳＢＳ抑圧のためにレーザ駆動重畳信号により波長変動されたもので、波長変動に伴い光変動を持っている。また、出力光ａ２は、光変動補償部１４による光パワー可変制御部１３の利得制御によって光変動が取り除かれている。
【００２８】
したがって、出力光ａ２に外部変調を施すことで、ＳＢＳ抑圧のために波長変動はされているが（線幅が拡大されているが）、光変動が抑制された信号光ａ３が生成されるので、許容光パワーを拡大して、ＳＢＳ抑圧時の伝送特性劣化を抑制した光ファイバ伝送が可能になる。
【００２９】
次に光変動補償制御について説明する。図２は光変動補償の概念を説明するための図である。横軸は時間、縦軸は光パワーである。出力光ａ１（レーザ出力光ａ１）の波形に対して、レーザ出力光ａ１の波形を反転させた形状を持つ利得ｇ０で光パワー可変制御部１３を制御する。
【００３０】
この利得ｇ０で光パワー可変制御部１３を制御することにより、レーザ出力光ａ１は、反転波形で補償されることになる。例えば、区間ｔ１では光パワー可変制御部１３の利得補償量を小さくして、出力光ａ１が平坦化するように増幅利得を小さく制御し、区間ｔ２では光パワー可変制御部１３の利得補償量を大きくして、出力光ａ１が平坦化するように増幅利得を大きく制御する。これにより、光変動分が除去された出力光ａ２が、光パワー可変制御部１３から出力することになる。
【００３１】
上記の図２は、光パワー可変制御部１３による補償が適正である状態を示しており、ＳＢＳ抑圧のために生じたレーザ出力光ａ１の光変動は、光パワー可変制御部１３で過不足なく補償され、出力光ａ２は平滑化して安定している。
【００３２】
次に光伝送装置１の具体的な構成および動作について説明する。図３は光伝送装置の構成を示す図である。光伝送装置１−１は、ＤＦＢレーザ１１ａ、ＴＥＣ１１ｂ、レーザ駆動制御部１２−１、ＳＯＡ１３−１、光変動補償部１４−１、ＡＰＣ部１５−１、外部変調部１６、カプラＣｐ１から構成される。なお、ＳＯＡ１３−１は光パワー可変制御部１３に該当し、ＳＯＡの代わりにＶＯＡ（Variable Optical Attenuator）を使用してもよい。
【００３３】
また、レーザ駆動制御部１２−１は、ＯＳＣ（Optical Supervisor Channel）源信号発振部１２ａ、ＤＦＢドライバ１２ｂ、コンデンサＣ１を含む。光変動補償部１４−１は、バンドパスフィルタ１４ａ、位相比較部１４ｂ、ローパスフィルタ１４ｃ、利得可変アンプ１４ｄ、位相設定部１４ｅ−１、１４ｅ−２、コンデンサＣ２を含む。ＡＰＣ部１５−１は、ＰＤ１５ａ、Ｉ／Ｖ変換部１５ｂ、比較部１５ｃ、ＳＯＡドライバ１５ｄを含む。
【００３４】
ＯＳＣ源信号発振部１２ａは、低周波の変調信号であるＯＳＣ源信号を発振する。ＯＳＣ源信号は、位相設定部１４ｅ−１、１４ｅ−２およびＤＦＢドライバ１２ｂへ送信される。なお、ＯＳＣ源信号とは、装置状態を監視して他の装置と通信する際に用いられる監視制御用の光信号であるＯＳＣ信号の源信号となるものである。ここでは、ＯＳＣ源信号をＯＳＣ信号の生成だけでなく、ＳＢＳ抑圧のための変調信号としても使用している。
【００３５】
ＤＦＢドライバ１２ｂは、コンデンサＣ１によってＤＣ成分がカットされたＯＳＣ源信号によって、ＤＦＢ駆動電流を時間変動させて、ＤＦＢレーザ１１ａの発振波長を変動させるためのＤＦＢ駆動重畳信号を生成して、ＤＦＢレーザ１１ａへ送信する。
【００３６】
ＬＤ（Laser Diode）光源であるＤＦＢレーザ１１ａは、電気信号が印加されることによって温度安定化を行うＴＥＣ１１ｂ（ペルチェ素子などに該当）上に設置されており、ＤＦＢレーザ１１ａは、ＤＦＢ駆動重畳信号にもとづいて、光波長が変動したレーザ出力光ａ１を出力する。
【００３７】
ＳＯＡ１３−１は、レーザ出力光ａ１を増幅してＳＯＡ出力光ａ２を出力する。カプラＣｐ１は、ＳＯＡ出力光ａ２を２分岐し、一方を外部変調部１６へ送信し、他方をＡＰＣ部１５−１へ送信する。外部変調部１６は、ＳＯＡ出力光ａ２の強度に変調をかける外部変調を行って、所定の伝送レートを持つ信号光ａ３を生成して、光ファイバを通じて送出する。
【００３８】
また、ＡＰＣ部１５−１において、ＰＤ１５ａは、ＳＯＡ出力光ａ２をモニタして電流信号に変換し、Ｉ／Ｖ変換部１５ｂは、電流信号を電圧信号に変換する。比較部１５ｃは、入力された電圧信号と、あらかじめ設定された参照電圧ｒｅｆとにもとづいて、Ｉ／Ｖ変換部１５ｂから出力された電圧信号が参照電圧ｒｅｆと同じ値になるような制御信号を生成する。ＳＯＡドライバ１５ｄは、制御信号にもとづいて、ＳＯＡ駆動電流を生成し、ＳＯＡ１３−１の出力パワーが一定化するように利得制御（ＡＰＣ）を行う。
【００３９】
さらに、光変動補償部１４−１において、バンドパスフィルタ１４ａは、Ｉ／Ｖ変換部１５ｂから出力される電気信号に対して、バンドパスフィルタリングを行って、光変動の周波数成分を抽出し、光変動信号を出力する。
【００４０】
位相設定部１４ｅ−１は、光伝送装置１−１内部のアナログ回路系や演算処理等で生じる遅延を設定する遅延設定部であって、バンドパスフィルタ１４ａの出力位相と、ＯＳＣ源信号の位相とを比較する際に必要な遅延量を、ＯＳＣ源信号に対して設定する。
【００４１】
位相比較部１４ｂは、バンドパスフィルタ１４ａから出力される光変動信号（以下、ＢＰＦ出力と呼ぶ）の位相と、位相設定部１４ｅ−１から出力される所定の遅延量が設定されたＯＳＣ源信号（以下、ＯＳＣ源出力と呼ぶ）の位相とを比較して、位相検出信号ｄ１（位相検出結果）を出力する。ローパスフィルタ１４ｃは、位相検出信号ｄ１を平滑化して、利得補償量を生成して利得可変アンプ１４ｄへ出力する。
【００４２】
位相設定部１４ｅ−２は、位相設定部１４ｅ−１と同様に、ＯＳＣ源信号に任意の遅延を設定する機能を有しており、レーザ出力光ａ１の変動波形に対して反転波形となるために必要な位相シフト分の遅延量を、ＯＳＣ源出力に設定する。
【００４３】
利得可変アンプ１４ｄは、位相設定部１４ｅ−１から出力される所定の遅延量が設定されたＯＳＣ源出力（位相シフト変調信号）に、ローパスフィルタ１４ｃから与えられる利得補償量を設定して利得補償信号ｇ１を生成する。
【００４４】
利得補償信号ｇ１は、コンデンサＣ２でＤＣカットされた後に、ＳＯＡドライバ１５ｄから出力されるＳＯＡ駆動電流に重畳され、ＳＯＡ駆動重畳信号となってＳＯＡ１３−１へ入力される。
【００４５】
次に光変動補償の制御について説明する。図４は光変動補償が過剰な場合の状態を示す図である。横軸は時間、縦軸は光パワーである。レーザ出力光ａ１の光変動は、ＳＯＡ１３−１（光パワー可変制御部１３）で補償されているが過剰であり、ＳＯＡ出力光ａ２は、利得補償信号ｇ１によって変動している。
【００４６】
このとき、ＳＯＡ出力光ａ２と、利得補償信号ｇ１とは正位相になっている。すなわち、ＳＯＡ出力光ａ２と利得補償信号ｇ１との極性は共に、区間ｔ１では負、区間ｔ２では正、区間ｔ３では負であるので正位相となる。
【００４７】
図５は光変動補償が不足している場合の状態を示す図である。横軸は時間、縦軸は光パワーである。ＳＢＳ抑圧のために生じたレーザ出力光ａ１の光変動は、ＳＯＡ１３−１で補償されているが不十分であり、ＳＯＡ出力光ａ２には光変動が残っている。
【００４８】
このとき、ＳＯＡ出力光ａ２と、利得補償信号ｇ１とは逆位相になっている。すなわち、区間ｔ１では、ＳＯＡ出力光ａ２の極性は正、利得補償信号ｇ１の極性は負であり、区間ｔ２では、ＳＯＡ出力光ａ２の極性は負、利得補償信号ｇ１の極性は正であり、区間ｔ３では、ＳＯＡ出力光ａ２の極性は正、利得補償信号ｇ１の極性は負であるので逆位相となる。
【００４９】
図６は補償が過剰な場合の利得補償量を生成する様子を示す図である。図４で示したように、利得補償が過剰な場合は、ＢＰＦ出力の位相（ＳＯＡ出力光ａ２の位相に対応）と、ＯＳＣ源出力の位相（利得補償信号ｇ１の位相に対応）とは正位相になる。
【００５０】
位相比較部１４ｂは、このような位相状態のＢＰＦ出力とＯＳＣ源出力との互いの位相を比較して位相検出信号ｄ１を出力する。位相比較動作として、ＯＳＣ源出力が正転の場合は、正転区間内のＢＰＦ出力の極性の値を持つ信号を出力し、ＯＳＣ源出力が反転の場合は、反転区間内のＢＰＦ出力の極性を反転させた値を持つ信号を出力して位相検出信号ｄ１を出力する。
【００５１】
図６の場合、ＯＳＣ源出力の正転区間ｒ１では、ＢＰＦ出力の極性は正なので、極性がそのままの正極性の位相検出信号ｄ１が出力し、ＯＳＣ源出力の反転区間ｒ２では、ＢＰＦ出力の極性は負なので、極性が反転された正極性の位相検出信号ｄ１が出力し、ＯＳＣ源出力の正転区間ｒ３では、ＢＰＦ出力の極性は正なので、極性がそのままの正極性の位相検出信号ｄ１が出力する。
【００５２】
したがって、位相比較部１４ｂからは、基準値（０）に対して正側に位置する位相検出信号ｄ１が出力することになる。なお、位相検出信号ｄ１は、ローパスフィルタ１４ｃに入力して平滑化処理されることで平坦化信号となり、これが利得補償量（＋）となる。
【００５３】
利得補償量（＋）は、利得可変アンプ１４ｄに与えられることになり、利得補償量が正の場合、利得可変アンプ１４ｄは、利得が過剰であることを認識して、利得を小さくして補償量を減らす制御を行う。
【００５４】
図７は補償が不足している場合の利得補償量を生成する様子を示す図である。図５で示したように、利得補償が不足している場合は、ＢＰＦ出力の位相（ＳＯＡ出力光ａ２の位相に対応）と、ＯＳＣ源出力の位相（利得補償信号ｇ１の位相に対応）とは逆位相になる。
【００５５】
位相比較部１４ｂは、このような位相状態のＢＰＦ出力とＯＳＣ源出力との互いの位相を比較して位相検出信号ｄ１を出力する。図７の場合、ＯＳＣ源出力の正転区間ｒ１では、ＢＰＦ出力の極性は負なので、極性がそのままの負極性の位相検出信号ｄ１が出力し、ＯＳＣ源出力の反転区間ｒ２では、ＢＰＦ出力の極性は正なので、極性が反転した負極性の位相検出信号ｄ１が出力し、ＯＳＣ源出力の正転区間ｒ３では、ＢＰＦ出力の極性は負なので、極性がそのままの負極性の位相検出信号ｄ１が出力する。
【００５６】
したがって、位相比較部１４ｂからは、基準値（０）に対して負側に位置する位相検出信号ｄ１が出力することになる。なお、位相検出信号ｄ１は、ローパスフィルタ１４ｃに入力して平滑化処理されることで平坦化信号となり、これが利得補償量（−）となる。
【００５７】
利得補償量（−）は、利得可変アンプ１４ｄに与えられることになり、利得補償量が負の場合、利得可変アンプ１４ｄは、利得が不足していることを認識して、利得を大きくして補償量を増やす制御を行う。
【００５８】
なお、利得補償信号ｇ１は、図３の構成からわかるように、ＡＰＣループ外からオフセットとして与えられ、ループ時定数の影響を受けない部位から印加している。このため、ＡＰＣループ時定数の影響を受けずに、光変動補償を行うことができる。
【００５９】
次に光伝送装置１の構成の他の実施の形態について説明する。図８は光伝送装置の構成を示す図である。図３で示した光伝送装置１−１は、ＳＯＡ出力光ａ２をフィードバックして光変動補償を行う構成としたが、光伝送装置１−２は、外部変調部１６で出力される信号光ａ３をフィードバックして、光変動補償を行う構成である。
【００６０】
光伝送装置１−２は、ＤＦＢレーザ１１ａ、ＴＥＣ１１ｂ、レーザ駆動制御部１２−１、ＳＯＡ１３−１、光変動補償部１４−２、ＡＰＣ部１５−１、外部変調部１６、カプラＣｐ１、Ｃｐ２から構成される。
【００６１】
また、レーザ駆動制御部１２−１は、ＯＳＣ源信号発振部１２ａ、ＤＦＢドライバ１２ｂ、コンデンサＣ１を含む。光変動補償部１４−２は、バンドパスフィルタ１４ａ、位相比較部１４ｂ、ローパスフィルタ１４ｃ、利得可変アンプ１４ｄ、位相設定部１４ｅ−１、１４ｅ−２、コンデンサＣ２、ＰＤ１４ｆ、Ｉ／Ｖ変換部１４ｇを含む。ＡＰＣ部１５−１は、ＰＤ１５ａ、Ｉ／Ｖ変換部１５ｂ、比較部１５ｃ、ＳＯＡドライバ１５ｄを含む。
【００６２】
ここで、カプラＣｐ２は、外部変調部１６で出力される信号光ａ３を分岐し、ＰＤ１４ｆは、分岐された信号光ａ３をモニタして電流信号を生成する。Ｉ／Ｖ変換部１４ｇは、電流信号を電圧信号に変換し、バンドパスフィルタ１４ａへ出力する。その他の動作は図３と同じなので説明は省略する。
【００６３】
図９は光伝送装置の構成を示す図である。光伝送装置１−３は、ＣＰＵ制御によって光変動補償を行う（利得補償量の抽出をＣＰＵ演算処理で行う）構成である。なお、図では、ＣＰＵでディジタル演算制御する構成ブロックを太線枠で示している。
【００６４】
光伝送装置１−３は、ＤＦＢレーザ１１ａ、ＴＥＣ１１ｂ、レーザ駆動制御部１２−３、ＳＯＡ１３−１、光変動補償部１４−３、ＡＰＣ部１５−３、外部変調部１６、カプラＣｐ１から構成される。
【００６５】
また、レーザ駆動制御部１２−３は、ＯＳＣ源信号発振部１２ａ、ＤＦＢドライバ１２ｂ、分周部１２ｃ、ＤＦＢ変調波形生成部１２ｄ、Ｄ／Ａ部１２ｅ、コンデンサＣ１を含む。
【００６６】
光変動補償部１４−３は、バンドパスフィルタ１４ａ、位相比較部１４ｂ、ローパスフィルタ１４ｃ、位相設定部１４ｅ−１、１４ｅ−２、Ａ／Ｄ部１４ｈ、補償波形生成部１４ｉ、Ｄ／Ａ部１４ｊ、コンデンサＣ２を含む。ＡＰＣ部１５−３は、ＰＤ１５ａ、Ｉ／Ｖ変換部１５ｂ、比較部１５ｃ、ローパスフィルタ１５ｅ、１５ｆ、Ａ／Ｄ部１５ｇ、Ｄ／Ａ部１５ｈを含む。
【００６７】
基本的な動作は図３と同じなのでＣＰＵ制御に関連する構成要素の動作を中心に説明する。分周部１２ｃは、ＯＳＣ源信号を分周してＳＢＳ抑圧のための発振周波数を生成する。ＤＦＢ変調波形生成部１２ｄは、分周部１２ｃから出力された低周波クロックの波形整形および振幅を設定して変調信号を生成する。
【００６８】
Ｄ／Ａ部１２ｅは、ディジタルの変調信号をアナログの変調信号に変換する。変調信号はコンデンサＣ１でＤＣ成分がカットされて、ＤＦＢドライバ１２ｂから出力されたＤＦＢ駆動信号に重畳され、ＤＦＢ駆動重畳信号となってＤＦＢレーザ１１ａに印加される。
【００６９】
一方、バンドパスフィルタ１４ａの出力信号であるＢＰＦ出力は、Ａ／Ｄ部１４ｈによりディジタル信号に変換されて位相比較部１４ｂに入力する。位相比較部１４ｂは、ディジタルのＢＰＦ出力の位相と、位相設定部１４ｅ−１から出力される所定の遅延量が設定された低周波クロックであるＯＳＣ源出力の位相とを比較して、位相検出信号ｄ１を出力する。ローパスフィルタ１４ｃは、位相検出信号ｄ１を平滑化して、利得補償量を生成して補償波形生成部１４ｉへ出力する。
【００７０】
位相設定部１４ｅ−２は、レーザ出力光ａ１の変動波形に対して反転波形となるために必要な位相シフト分の遅延量を、ＯＳＣ源出力に設定する。補償波形生成部１４ｉは、位相設定部１４ｅ−２から出力される所定の遅延量が設定されたＯＳＣ源出力に、ローパスフィルタ１４ｃから与えられる利得補償量を設定して利得補償信号ｇ１を生成する。
【００７１】
利得補償信号ｇ１は、Ｄ／Ａ部１４ｊでアナログ信号に変換され、コンデンサＣ２でＤＣカットされた後に、Ｄ／Ａ部１５ｈから出力されたＳＯＡ１３−１の駆動電流に重畳され、ＳＯＡ駆動重畳信号となってＳＯＡ１３−１へ入力される。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】光伝送装置の原理図である。
【図２】光変動補償の概念を説明するための図である。
【図３】光伝送装置の構成を示す図である。
【図４】光変動補償が過剰な場合の状態を示す図である。
【図５】光変動補償が不足している場合の状態を示す図である。
【図６】補償が過剰な場合の利得補償量を生成する様子を示す図である。
【図７】補償が不足している場合の利得補償量を生成する様子を示す図である。
【図８】光伝送装置の構成を示す図である。
【図９】光伝送装置の構成を示す図である。
【図１０】線幅を拡大した信号光を示す図である。
【図１１】光送信器の構成を示す図である。
【図１２】光出力が変動する様子を示す図である。
【図１３】波形干渉による伝送特性劣化を示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
１ 光伝送装置
１１ レーザ
１２ レーザ駆動制御部
１３ 光パワー可変制御部
１４ 光変動補償部
１６ 外部変調部
Ｃｐ１ カプラ
ａ１、ａ２ 出力光
ａ３ 信号光
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ伝送を行う光伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ通信システムにおいて、中継間隔を長くするためには、高強度の光を光ファイバ中に入射して伝送損失を補償しなければならない。しかし、光ファイバの非線形光学現象により入射可能な光強度には限界があり、特に、誘導ブリリュアン散乱（ＳＢＳ：Stimulated Brillouin Scattering）と呼ばれる非線形光学現象が、最大入力光パワーを制限してしまう。
【０００３】
ＳＢＳとは、強度の高い光を光ファイバに入射して伝送したときに、光ファイバの屈折率が変化して、入射した光の周波数がずれて散乱を引き起こす現象である。
光ファイバ伝送時にＳＢＳが生じると、信号光が歪んでしまい、長距離伝送ができなくなるため、ＳＢＳの発生を抑圧した光伝送制御を行うことが必要である。ＳＢＳの発生を抑圧するためには、信号光の波長スペクトル幅（線幅）を拡げることでＳＢＳの発生が抑えられることが知られている。
【０００４】
図１０は線幅を拡大した信号光を示す図である。横軸は光周波数であり、縦軸は光強度である。波形Ｇ１は、線幅を拡大する前の信号光を示し、波形Ｇ２は線幅拡大後の信号光を示している。
【０００５】
波形Ｇ２のように、信号光の線幅を拡げて光ファイバへ入射することで、ＳＢＳの発生が抑えられ、光ファイバへの許容入射光レベルの限界を高めることができる。線幅の拡大は、信号光の周波数（波長）を時間変動させて、単位周波数辺りで見たときの光パワーを下げることで実現される。
【０００６】
図１１は光送信器の構成を示す図である。ＳＢＳ抑圧機能を持つ従来の光送信器１００の構成を示している。光送信器１００は、ＤＦＢ（Distributed Feedback）レーザ１０１、ＤＦＢドライバ１０２、発振器１０３、ＴＥＣ（Thermo-Electrical Cooler）１０４、ＳＯＡ（Semiconductor Optical Amplifier：半導体光増幅器）１０５、外部変調部１０６、ＡＰＣ（Auto Power Control）部１１０、カプラＣｐ０から構成される。また、ＡＰＣ部１１０は、ＰＤ（Photo Diode）１１１、Ｉ／Ｖ変換部１１２、ＳＯＡドライバ１１３を含む。
【０００７】
信号光の出力制御においては、ＤＦＢドライバ１０２は、ＤＦＢレーザ１０１を駆動するためのＤＦＢ駆動電流を送出する。光源であるＤＦＢレーザ１０１は、電気信号が印加されることによって温度安定化を行うＴＥＣ１０４（ペルチェ素子などに該当）上に設置されており、ＤＦＢレーザ１０１は、ＤＦＢ駆動電流にもとづいて、一定の光波長で発振する。
【０００８】
ＳＯＡ１０５は、ＤＦＢレーザ１０１から出力された光を増幅する。カプラＣｐ０は、ＳＯＡ１０５からの出力光を２分岐し、一方を外部変調部１０６へ送信し、他方をＡＰＣ部１１０へ送信する。外部変調部１０６は、光の強度に変調をかける外部変調を行って、所定の伝送レートを持つ信号光を出力する。
【０００９】
また、ＰＤ１１１は、ＳＯＡ１０５からの出力光をモニタして電流信号に変換し、Ｉ／Ｖ変換部１１２は、電流信号を電圧信号に変換する。ＳＯＡドライバ１１３は、入力された電圧信号と参照電圧とにもとづいて、Ｉ／Ｖ変換部１１２から出力された電圧信号が参照電圧と同じ値になるようにＳＯＡ駆動電流を生成し、ＳＯＡ１０５の出力パワーが一定化するように利得制御（ＡＰＣ）を行う。
【００１０】
一方、ＳＢＳの抑圧制御については、発振器１０３からの発振信号をＤＦＢドライバ１０２へ送信する。ＤＦＢドライバ１０２は、発振信号によってＤＦＢ駆動電流を時間変動させて、ＤＦＢレーザ１０１の発振波長を変動させ、線幅の拡大を図る。
【００１１】
例えば、２０〜１００ＫＨｚの発振信号をＤＦＢ駆動電流に重畳することによってＤＦＢ駆動電流を変動させ、変動させる振幅（変調振幅）を大きくすると、ＳＢＳ抑圧の効果は大きくなり、光ファイバへの入射許容光パワーは大きくなる。
【００１２】
従来のＳＢＳを抑圧して光伝送を行う技術として、ＤＦＢレーザに入力する電流信号の信号源と、ＳＯＡに入力する電流信号の信号源とを別個に設けて、独立して制御する技術が提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００６−２６１５９０号公報（段落番号〔００１６〕〜〔００２０〕，第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記のように、ＳＢＳの発生を抑圧するためには、ＤＦＢ駆動電流を変動させて、光波長を変動させることが必要であるが、ＤＦＢ駆動電流を変動させると、光波長の変動に伴ってＤＦＢレーザ１０１からの出力光の振幅も変動してしまい、伝送品質が劣化するといった問題があった。
【００１４】
図１２は光出力が変動する様子を示す図である。横軸は時間、縦軸は光パワーである。出力光Ｇ１１は、ＤＦＢレーザ１０１の出力光の波形を示す。出力光Ｇ１２は、外部変調部１０６から出力された信号光の波形を示す。
【００１５】
ＤＦＢ駆動電流を変動させることによって、ＤＦＢレーザ１０１からの出力光Ｇ１１も変動するが、変動した状態のままの出力光Ｇ１１に対して、外部変調を施して信号光を生成して伝送すると、出力光Ｇ１１の変動は、グラフＧ１２のように伝送波形の劣化（干渉劣化）となって現れることになる。
【００１６】
ここで、出力光Ｇ１１のレベルｐ１のときに強度変調（外部変調）されたときの信号光をｓ１とし、レベルｐ２のときに強度変調されたときの信号光をｓ２とし、レベルｐ３のときに強度変調されたときの信号光をｓ３とし、レベルｐ４のときに強度変調されたときの信号光をｓ４とし、レベルｐ５のときに強度変調されたときの信号光をｓ５とし、レベルｐ６のときに強度変調されたときの信号光をｓ６とすると、信号光ｓ１〜ｓ６の光ファイバ伝送時には、これらの信号光ｓ１〜ｓ６が互いに干渉してしまい、伝送劣化が生じることになる（このような信号光を受信側で測定すると、アイ（開口度）が狭いアイパターンが測定される）。
【００１７】
図１３は波形干渉による伝送特性劣化を示す図である。横軸は受信器側の光受信レベル、縦軸がビットエラーレート（ＢＥＲ）である。グラフＧ１３は、波形干渉がないときの伝送特性劣化を示し、グラフＧ１４は、波形干渉があるときの伝送特性劣化を示している。
【００１８】
光受信レベルがＰ１のとき、波形干渉がないときのビットエラーレートはｂ１であるが、波形干渉があるときのビットエラーレートはｂ２となって（ｂ１＜ｂ２）、波形干渉が生じると伝送特性の劣化が大きくなることがわかる。
【００１９】
このように、ＳＢＳの発生を抑圧して、光ファイバへの入射許容光パワーを大きくするためには、ＤＦＢ駆動電流の変動幅を大きくする必要があるが、ＤＦＢ駆動電流の変動幅を大きくすると、光出力変動も大きくなって伝送劣化が生じるといったトレードオフが発生してしまう。近年では、光ファイバへの許容光パワーの拡大が求められているが、ＳＢＳ抑圧時の伝送特性劣化を抑制することが課題となっている。
【００２０】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、光ファイバ伝送時の非線形光学現象の発生を低減するために光波長を変動させた場合に、光波長が変動することに伴う光出力変動を抑制して、高品質な光伝送を行う光伝送装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記課題を解決するために、光伝送を行う光伝送装置が提供される。この光伝送装置は、光を発出するレーザと、前記レーザの駆動信号に変調信号を重畳してレーザ駆動重畳信号を生成し、前記レーザ駆動重畳信号を前記レーザに印加して、レーザ出力光の波長を変動させることで、光ファイバ伝送時に生じる非線形光学現象を抑圧して、前記レーザの駆動制御を行うレーザ駆動制御部と、前記レーザ出力光のパワーを可変制御する光パワー可変制御部と、前記光パワー可変制御部の出力光をモニタし、モニタ結果から、前記レーザ出力光の波長変動に伴って生じる前記レーザ出力光の光変動を検出し、前記光変動を抑制するように前記光パワー可変制御部の利得を制御する光変動補償部とを有する。
【００２２】
ここで、レーザは、光を発出する。レーザ駆動制御部は、レーザの駆動信号に変調信号を重畳してレーザ駆動重畳信号を生成し、レーザ駆動重畳信号をレーザに印加して、レーザ出力光の波長を変動させることで、光ファイバ伝送時に生じる非線形光学現象を抑圧して、レーザの駆動制御を行う。光パワー可変制御部は、レーザ出力光のパワーを可変制御する。光変動補償部は、光パワー可変制御部の出力光をモニタし、モニタ結果から、レーザ出力光の波長変動に伴って生じるレーザ出力光の光変動を検出し、光変動を抑制するように光パワー可変制御部の利得を制御する。
【発明の効果】
【００２３】
光ファイバ伝送時の非線形光学現象の発生を低減するために光波長を変動させた場合に、光波長が変動することに伴う光変動を除去し、伝送特性劣化を抑制して高品質な光伝送を行う。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は光伝送装置の原理図である。光伝送装置１は、レーザ１１、レーザ駆動制御部１２、光パワー可変制御部１３、光変動補償部１４、外部変調部１６、カプラＣｐ１から構成される。
【００２５】
レーザ１１は、光を発出する。レーザ駆動制御部１２は、レーザ１１の駆動信号に変調信号を重畳してレーザ駆動重畳信号を生成し、レーザ駆動重畳信号をレーザ１１に印加して、高強度のレーザ出力光の波長を変動させることで、光ファイバ伝送時に生じる非線形光学現象（誘導ブリリュアン散乱：ＳＢＳ）を抑圧して、レーザ１１の駆動制御を行う。
【００２６】
光パワー可変制御部１３は、レーザ出力光のパワーを可変制御する。光変動補償部１４は、カプラＣｐ１で分岐された、光パワー可変制御部１３の出力光をモニタして、レーザ出力光の波長変動に伴って生じるレーザ出力光の光変動（光振幅変動）を検出し、変調信号の位相と、光変動の位相とを比較して、光変動を抑制するための利得補償信号を生成する。そして、利得補償信号にもとづいて、光パワー可変制御部１３の利得を制御することで、光変動を抑制する。外部変調部１６は、光パワー可変制御部１３からの出力光の外部変調を行って、信号光ａ３を生成し光ファイバを通じて伝送する。
【００２７】
なお、出力光ａ１は、ＳＢＳ抑圧のためにレーザ駆動重畳信号により波長変動されたもので、波長変動に伴い光変動を持っている。また、出力光ａ２は、光変動補償部１４による光パワー可変制御部１３の利得制御によって光変動が取り除かれている。
【００２８】
したがって、出力光ａ２に外部変調を施すことで、ＳＢＳ抑圧のために波長変動はされているが（線幅が拡大されているが）、光変動が抑制された信号光ａ３が生成されるので、許容光パワーを拡大して、ＳＢＳ抑圧時の伝送特性劣化を抑制した光ファイバ伝送が可能になる。
【００２９】
次に光変動補償制御について説明する。図２は光変動補償の概念を説明するための図である。横軸は時間、縦軸は光パワーである。出力光ａ１（レーザ出力光ａ１）の波形に対して、レーザ出力光ａ１の波形を反転させた形状を持つ利得ｇ０で光パワー可変制御部１３を制御する。
【００３０】
この利得ｇ０で光パワー可変制御部１３を制御することにより、レーザ出力光ａ１は、反転波形で補償されることになる。例えば、区間ｔ１では光パワー可変制御部１３の利得補償量を小さくして、出力光ａ１が平坦化するように増幅利得を小さく制御し、区間ｔ２では光パワー可変制御部１３の利得補償量を大きくして、出力光ａ１が平坦化するように増幅利得を大きく制御する。これにより、光変動分が除去された出力光ａ２が、光パワー可変制御部１３から出力することになる。
【００３１】
上記の図２は、光パワー可変制御部１３による補償が適正である状態を示しており、ＳＢＳ抑圧のために生じたレーザ出力光ａ１の光変動は、光パワー可変制御部１３で過不足なく補償され、出力光ａ２は平滑化して安定している。
【００３２】
次に光伝送装置１の具体的な構成および動作について説明する。図３は光伝送装置の構成を示す図である。光伝送装置１−１は、ＤＦＢレーザ１１ａ、ＴＥＣ１１ｂ、レーザ駆動制御部１２−１、ＳＯＡ１３−１、光変動補償部１４−１、ＡＰＣ部１５−１、外部変調部１６、カプラＣｐ１から構成される。なお、ＳＯＡ１３−１は光パワー可変制御部１３に該当し、ＳＯＡの代わりにＶＯＡ（Variable Optical Attenuator）を使用してもよい。
【００３３】
また、レーザ駆動制御部１２−１は、ＯＳＣ（Optical Supervisor Channel）源信号発振部１２ａ、ＤＦＢドライバ１２ｂ、コンデンサＣ１を含む。光変動補償部１４−１は、バンドパスフィルタ１４ａ、位相比較部１４ｂ、ローパスフィルタ１４ｃ、利得可変アンプ１４ｄ、位相設定部１４ｅ−１、１４ｅ−２、コンデンサＣ２を含む。ＡＰＣ部１５−１は、ＰＤ１５ａ、Ｉ／Ｖ変換部１５ｂ、比較部１５ｃ、ＳＯＡドライバ１５ｄを含む。
【００３４】
ＯＳＣ源信号発振部１２ａは、低周波の変調信号であるＯＳＣ源信号を発振する。ＯＳＣ源信号は、位相設定部１４ｅ−１、１４ｅ−２およびＤＦＢドライバ１２ｂへ送信される。なお、ＯＳＣ源信号とは、装置状態を監視して他の装置と通信する際に用いられる監視制御用の光信号であるＯＳＣ信号の源信号となるものである。ここでは、ＯＳＣ源信号をＯＳＣ信号の生成だけでなく、ＳＢＳ抑圧のための変調信号としても使用している。
【００３５】
ＤＦＢドライバ１２ｂは、コンデンサＣ１によってＤＣ成分がカットされたＯＳＣ源信号によって、ＤＦＢ駆動電流を時間変動させて、ＤＦＢレーザ１１ａの発振波長を変動させるためのＤＦＢ駆動重畳信号を生成して、ＤＦＢレーザ１１ａへ送信する。
【００３６】
ＬＤ（Laser Diode）光源であるＤＦＢレーザ１１ａは、電気信号が印加されることによって温度安定化を行うＴＥＣ１１ｂ（ペルチェ素子などに該当）上に設置されており、ＤＦＢレーザ１１ａは、ＤＦＢ駆動重畳信号にもとづいて、光波長が変動したレーザ出力光ａ１を出力する。
【００３７】
ＳＯＡ１３−１は、レーザ出力光ａ１を増幅してＳＯＡ出力光ａ２を出力する。カプラＣｐ１は、ＳＯＡ出力光ａ２を２分岐し、一方を外部変調部１６へ送信し、他方をＡＰＣ部１５−１へ送信する。外部変調部１６は、ＳＯＡ出力光ａ２の強度に変調をかける外部変調を行って、所定の伝送レートを持つ信号光ａ３を生成して、光ファイバを通じて送出する。
【００３８】
また、ＡＰＣ部１５−１において、ＰＤ１５ａは、ＳＯＡ出力光ａ２をモニタして電流信号に変換し、Ｉ／Ｖ変換部１５ｂは、電流信号を電圧信号に変換する。比較部１５ｃは、入力された電圧信号と、あらかじめ設定された参照電圧ｒｅｆとにもとづいて、Ｉ／Ｖ変換部１５ｂから出力された電圧信号が参照電圧ｒｅｆと同じ値になるような制御信号を生成する。ＳＯＡドライバ１５ｄは、制御信号にもとづいて、ＳＯＡ駆動電流を生成し、ＳＯＡ１３−１の出力パワーが一定化するように利得制御（ＡＰＣ）を行う。
【００３９】
さらに、光変動補償部１４−１において、バンドパスフィルタ１４ａは、Ｉ／Ｖ変換部１５ｂから出力される電気信号に対して、バンドパスフィルタリングを行って、光変動の周波数成分を抽出し、光変動信号を出力する。
【００４０】
位相設定部１４ｅ−１は、光伝送装置１−１内部のアナログ回路系や演算処理等で生じる遅延を設定する遅延設定部であって、バンドパスフィルタ１４ａの出力位相と、ＯＳＣ源信号の位相とを比較する際に必要な遅延量を、ＯＳＣ源信号に対して設定する。
【００４１】
位相比較部１４ｂは、バンドパスフィルタ１４ａから出力される光変動信号（以下、ＢＰＦ出力と呼ぶ）の位相と、位相設定部１４ｅ−１から出力される所定の遅延量が設定されたＯＳＣ源信号（以下、ＯＳＣ源出力と呼ぶ）の位相とを比較して、位相検出信号ｄ１（位相検出結果）を出力する。ローパスフィルタ１４ｃは、位相検出信号ｄ１を平滑化して、利得補償量を生成して利得可変アンプ１４ｄへ出力する。
【００４２】
位相設定部１４ｅ−２は、位相設定部１４ｅ−１と同様に、ＯＳＣ源信号に任意の遅延を設定する機能を有しており、レーザ出力光ａ１の変動波形に対して反転波形となるために必要な位相シフト分の遅延量を、ＯＳＣ源出力に設定する。
【００４３】
利得可変アンプ１４ｄは、位相設定部１４ｅ−１から出力される所定の遅延量が設定されたＯＳＣ源出力（位相シフト変調信号）に、ローパスフィルタ１４ｃから与えられる利得補償量を設定して利得補償信号ｇ１を生成する。
【００４４】
利得補償信号ｇ１は、コンデンサＣ２でＤＣカットされた後に、ＳＯＡドライバ１５ｄから出力されるＳＯＡ駆動電流に重畳され、ＳＯＡ駆動重畳信号となってＳＯＡ１３−１へ入力される。
【００４５】
次に光変動補償の制御について説明する。図４は光変動補償が過剰な場合の状態を示す図である。横軸は時間、縦軸は光パワーである。レーザ出力光ａ１の光変動は、ＳＯＡ１３−１（光パワー可変制御部１３）で補償されているが過剰であり、ＳＯＡ出力光ａ２は、利得補償信号ｇ１によって変動している。
【００４６】
このとき、ＳＯＡ出力光ａ２と、利得補償信号ｇ１とは正位相になっている。すなわち、ＳＯＡ出力光ａ２と利得補償信号ｇ１との極性は共に、区間ｔ１では負、区間ｔ２では正、区間ｔ３では負であるので正位相となる。
【００４７】
図５は光変動補償が不足している場合の状態を示す図である。横軸は時間、縦軸は光パワーである。ＳＢＳ抑圧のために生じたレーザ出力光ａ１の光変動は、ＳＯＡ１３−１で補償されているが不十分であり、ＳＯＡ出力光ａ２には光変動が残っている。
【００４８】
このとき、ＳＯＡ出力光ａ２と、利得補償信号ｇ１とは逆位相になっている。すなわち、区間ｔ１では、ＳＯＡ出力光ａ２の極性は正、利得補償信号ｇ１の極性は負であり、区間ｔ２では、ＳＯＡ出力光ａ２の極性は負、利得補償信号ｇ１の極性は正であり、区間ｔ３では、ＳＯＡ出力光ａ２の極性は正、利得補償信号ｇ１の極性は負であるので逆位相となる。
【００４９】
図６は補償が過剰な場合の利得補償量を生成する様子を示す図である。図４で示したように、利得補償が過剰な場合は、ＢＰＦ出力の位相（ＳＯＡ出力光ａ２の位相に対応）と、ＯＳＣ源出力の位相（利得補償信号ｇ１の位相に対応）とは正位相になる。
【００５０】
位相比較部１４ｂは、このような位相状態のＢＰＦ出力とＯＳＣ源出力との互いの位相を比較して位相検出信号ｄ１を出力する。位相比較動作として、ＯＳＣ源出力が正転の場合は、正転区間内のＢＰＦ出力の極性の値を持つ信号を出力し、ＯＳＣ源出力が反転の場合は、反転区間内のＢＰＦ出力の極性を反転させた値を持つ信号を出力して位相検出信号ｄ１を出力する。
【００５１】
図６の場合、ＯＳＣ源出力の正転区間ｒ１では、ＢＰＦ出力の極性は正なので、極性がそのままの正極性の位相検出信号ｄ１が出力し、ＯＳＣ源出力の反転区間ｒ２では、ＢＰＦ出力の極性は負なので、極性が反転された正極性の位相検出信号ｄ１が出力し、ＯＳＣ源出力の正転区間ｒ３では、ＢＰＦ出力の極性は正なので、極性がそのままの正極性の位相検出信号ｄ１が出力する。
【００５２】
したがって、位相比較部１４ｂからは、基準値（０）に対して正側に位置する位相検出信号ｄ１が出力することになる。なお、位相検出信号ｄ１は、ローパスフィルタ１４ｃに入力して平滑化処理されることで平坦化信号となり、これが利得補償量（＋）となる。
【００５３】
利得補償量（＋）は、利得可変アンプ１４ｄに与えられることになり、利得補償量が正の場合、利得可変アンプ１４ｄは、利得が過剰であることを認識して、利得を小さくして補償量を減らす制御を行う。
【００５４】
図７は補償が不足している場合の利得補償量を生成する様子を示す図である。図５で示したように、利得補償が不足している場合は、ＢＰＦ出力の位相（ＳＯＡ出力光ａ２の位相に対応）と、ＯＳＣ源出力の位相（利得補償信号ｇ１の位相に対応）とは逆位相になる。
【００５５】
位相比較部１４ｂは、このような位相状態のＢＰＦ出力とＯＳＣ源出力との互いの位相を比較して位相検出信号ｄ１を出力する。図７の場合、ＯＳＣ源出力の正転区間ｒ１では、ＢＰＦ出力の極性は負なので、極性がそのままの負極性の位相検出信号ｄ１が出力し、ＯＳＣ源出力の反転区間ｒ２では、ＢＰＦ出力の極性は正なので、極性が反転した負極性の位相検出信号ｄ１が出力し、ＯＳＣ源出力の正転区間ｒ３では、ＢＰＦ出力の極性は負なので、極性がそのままの負極性の位相検出信号ｄ１が出力する。
【００５６】
したがって、位相比較部１４ｂからは、基準値（０）に対して負側に位置する位相検出信号ｄ１が出力することになる。なお、位相検出信号ｄ１は、ローパスフィルタ１４ｃに入力して平滑化処理されることで平坦化信号となり、これが利得補償量（−）となる。
【００５７】
利得補償量（−）は、利得可変アンプ１４ｄに与えられることになり、利得補償量が負の場合、利得可変アンプ１４ｄは、利得が不足していることを認識して、利得を大きくして補償量を増やす制御を行う。
【００５８】
なお、利得補償信号ｇ１は、図３の構成からわかるように、ＡＰＣループ外からオフセットとして与えられ、ループ時定数の影響を受けない部位から印加している。このため、ＡＰＣループ時定数の影響を受けずに、光変動補償を行うことができる。
【００５９】
次に光伝送装置１の構成の他の実施の形態について説明する。図８は光伝送装置の構成を示す図である。図３で示した光伝送装置１−１は、ＳＯＡ出力光ａ２をフィードバックして光変動補償を行う構成としたが、光伝送装置１−２は、外部変調部１６で出力される信号光ａ３をフィードバックして、光変動補償を行う構成である。
【００６０】
光伝送装置１−２は、ＤＦＢレーザ１１ａ、ＴＥＣ１１ｂ、レーザ駆動制御部１２−１、ＳＯＡ１３−１、光変動補償部１４−２、ＡＰＣ部１５−１、外部変調部１６、カプラＣｐ１、Ｃｐ２から構成される。
【００６１】
また、レーザ駆動制御部１２−１は、ＯＳＣ源信号発振部１２ａ、ＤＦＢドライバ１２ｂ、コンデンサＣ１を含む。光変動補償部１４−２は、バンドパスフィルタ１４ａ、位相比較部１４ｂ、ローパスフィルタ１４ｃ、利得可変アンプ１４ｄ、位相設定部１４ｅ−１、１４ｅ−２、コンデンサＣ２、ＰＤ１４ｆ、Ｉ／Ｖ変換部１４ｇを含む。ＡＰＣ部１５−１は、ＰＤ１５ａ、Ｉ／Ｖ変換部１５ｂ、比較部１５ｃ、ＳＯＡドライバ１５ｄを含む。
【００６２】
ここで、カプラＣｐ２は、外部変調部１６で出力される信号光ａ３を分岐し、ＰＤ１４ｆは、分岐された信号光ａ３をモニタして電流信号を生成する。Ｉ／Ｖ変換部１４ｇは、電流信号を電圧信号に変換し、バンドパスフィルタ１４ａへ出力する。その他の動作は図３と同じなので説明は省略する。
【００６３】
図９は光伝送装置の構成を示す図である。光伝送装置１−３は、ＣＰＵ制御によって光変動補償を行う（利得補償量の抽出をＣＰＵ演算処理で行う）構成である。なお、図では、ＣＰＵでディジタル演算制御する構成ブロックを太線枠で示している。
【００６４】
光伝送装置１−３は、ＤＦＢレーザ１１ａ、ＴＥＣ１１ｂ、レーザ駆動制御部１２−３、ＳＯＡ１３−１、光変動補償部１４−３、ＡＰＣ部１５−３、外部変調部１６、カプラＣｐ１から構成される。
【００６５】
また、レーザ駆動制御部１２−３は、ＯＳＣ源信号発振部１２ａ、ＤＦＢドライバ１２ｂ、分周部１２ｃ、ＤＦＢ変調波形生成部１２ｄ、Ｄ／Ａ部１２ｅ、コンデンサＣ１を含む。
【００６６】
光変動補償部１４−３は、バンドパスフィルタ１４ａ、位相比較部１４ｂ、ローパスフィルタ１４ｃ、位相設定部１４ｅ−１、１４ｅ−２、Ａ／Ｄ部１４ｈ、補償波形生成部１４ｉ、Ｄ／Ａ部１４ｊ、コンデンサＣ２を含む。ＡＰＣ部１５−３は、ＰＤ１５ａ、Ｉ／Ｖ変換部１５ｂ、比較部１５ｃ、ローパスフィルタ１５ｅ、１５ｆ、Ａ／Ｄ部１５ｇ、Ｄ／Ａ部１５ｈを含む。
【００６７】
基本的な動作は図３と同じなのでＣＰＵ制御に関連する構成要素の動作を中心に説明する。分周部１２ｃは、ＯＳＣ源信号を分周してＳＢＳ抑圧のための発振周波数を生成する。ＤＦＢ変調波形生成部１２ｄは、分周部１２ｃから出力された低周波クロックの波形整形および振幅を設定して変調信号を生成する。
【００６８】
Ｄ／Ａ部１２ｅは、ディジタルの変調信号をアナログの変調信号に変換する。変調信号はコンデンサＣ１でＤＣ成分がカットされて、ＤＦＢドライバ１２ｂから出力されたＤＦＢ駆動信号に重畳され、ＤＦＢ駆動重畳信号となってＤＦＢレーザ１１ａに印加される。
【００６９】
一方、バンドパスフィルタ１４ａの出力信号であるＢＰＦ出力は、Ａ／Ｄ部１４ｈによりディジタル信号に変換されて位相比較部１４ｂに入力する。位相比較部１４ｂは、ディジタルのＢＰＦ出力の位相と、位相設定部１４ｅ−１から出力される所定の遅延量が設定された低周波クロックであるＯＳＣ源出力の位相とを比較して、位相検出信号ｄ１を出力する。ローパスフィルタ１４ｃは、位相検出信号ｄ１を平滑化して、利得補償量を生成して補償波形生成部１４ｉへ出力する。
【００７０】
位相設定部１４ｅ−２は、レーザ出力光ａ１の変動波形に対して反転波形となるために必要な位相シフト分の遅延量を、ＯＳＣ源出力に設定する。補償波形生成部１４ｉは、位相設定部１４ｅ−２から出力される所定の遅延量が設定されたＯＳＣ源出力に、ローパスフィルタ１４ｃから与えられる利得補償量を設定して利得補償信号ｇ１を生成する。
【００７１】
利得補償信号ｇ１は、Ｄ／Ａ部１４ｊでアナログ信号に変換され、コンデンサＣ２でＤＣカットされた後に、Ｄ／Ａ部１５ｈから出力されたＳＯＡ１３−１の駆動電流に重畳され、ＳＯＡ駆動重畳信号となってＳＯＡ１３−１へ入力される。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】光伝送装置の原理図である。
【図２】光変動補償の概念を説明するための図である。
【図３】光伝送装置の構成を示す図である。
【図４】光変動補償が過剰な場合の状態を示す図である。
【図５】光変動補償が不足している場合の状態を示す図である。
【図６】補償が過剰な場合の利得補償量を生成する様子を示す図である。
【図７】補償が不足している場合の利得補償量を生成する様子を示す図である。
【図８】光伝送装置の構成を示す図である。
【図９】光伝送装置の構成を示す図である。
【図１０】線幅を拡大した信号光を示す図である。
【図１１】光送信器の構成を示す図である。
【図１２】光出力が変動する様子を示す図である。
【図１３】波形干渉による伝送特性劣化を示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
１ 光伝送装置
１１ レーザ
１２ レーザ駆動制御部
１３ 光パワー可変制御部
１４ 光変動補償部
１６ 外部変調部
Ｃｐ１ カプラ
ａ１、ａ２ 出力光
ａ３ 信号光
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光伝送を行う光伝送装置において、
光を発出するレーザと、
前記レーザの駆動信号に変調信号を重畳してレーザ駆動重畳信号を生成し、前記レーザ駆動重畳信号を前記レーザに印加して、レーザ出力光の波長を変動させることで、光ファイバ伝送時に生じる非線形光学現象を抑圧して、前記レーザの駆動制御を行うレーザ駆動制御部と、
前記レーザ出力光のパワーを可変制御する光パワー可変制御部と、
前記光パワー可変制御部の出力光をモニタし、モニタ結果から、前記レーザ出力光の波長変動に伴って生じる前記レーザ出力光の光変動を検出し、前記光変動を抑制するように前記光パワー可変制御部の利得を制御する光変動補償部と、
を有することを特徴とする光伝送装置。
【請求項２】
前記光変動補償部は、
前記光パワー可変制御部をモニタしたモニタ信号をフィルタリングして、前記光変動の周波数成分を持つ光変動信号を抽出し、
前記変調信号の位相と、前記光変動信号の位相とを比較して、位相比較結果を利得補償量として生成し、
前記レーザ出力光の波形を反転させた位相形状となるように、前記変調信号の位相をシフトし、位相シフト後の前記変調信号である位相シフト変調信号に対して、前記利得補償量を設定して利得補償信号を生成し、
前記光パワー可変制御部を駆動するための駆動信号に対して、前記利得補償信号を重畳して駆動重畳信号を生成し、
前記駆動重畳信号を前記光パワー可変制御部に印加し、前記光パワー可変制御部の利得を調整して前記光変動を抑制する、
ことを特徴とする請求項１記載の光伝送装置。
【請求項３】
前記光変動補償部は、
前記変調信号の位相と、前記光変動信号の位相との比較時に、前記変調信号の正転区間では、前記正転区間内に入る前記光変動信号の極性に対して同じ極性の値を前記位相比較結果として出力し、
前記変調信号の反転区間では、前記反転区間内に入る前記光変動信号の極性に対して反転させた極性の値を前記位相比較結果として出力し、
前記位相比較結果を平滑化して前記利得補償量を生成し、
前記利得補償量が正の場合、前記光パワー可変制御部に現在与えている利得は過剰であることを認識して、利得を小さくして補償量を減らした前記利得補償信号を生成し、
前記利得補償量が負の場合、前記光パワー可変制御部に現在与えている利得は不足していることを認識して、利得を大きくして補償量を増やした前記利得補償信号を生成する、
ことを特徴とする請求項２記載の光伝送装置。
【請求項４】
前記光パワー可変制御部の出力光をモニタして、モニタ値があらかじめ定めた参照値と等しくなるように前記出力光のパワーを一定化制御するＡＰＣ部をさらに有し、前記光変動補償部は、前記利得補償信号をＡＰＣループ外からオフセットとして与えることを特徴とする請求項１記載の光伝送装置。
【請求項１】
光伝送を行う光伝送装置において、
光を発出するレーザと、
前記レーザの駆動信号に変調信号を重畳してレーザ駆動重畳信号を生成し、前記レーザ駆動重畳信号を前記レーザに印加して、レーザ出力光の波長を変動させることで、光ファイバ伝送時に生じる非線形光学現象を抑圧して、前記レーザの駆動制御を行うレーザ駆動制御部と、
前記レーザ出力光のパワーを可変制御する光パワー可変制御部と、
前記光パワー可変制御部の出力光をモニタし、モニタ結果から、前記レーザ出力光の波長変動に伴って生じる前記レーザ出力光の光変動を検出し、前記光変動を抑制するように前記光パワー可変制御部の利得を制御する光変動補償部と、
を有することを特徴とする光伝送装置。
【請求項２】
前記光変動補償部は、
前記光パワー可変制御部をモニタしたモニタ信号をフィルタリングして、前記光変動の周波数成分を持つ光変動信号を抽出し、
前記変調信号の位相と、前記光変動信号の位相とを比較して、位相比較結果を利得補償量として生成し、
前記レーザ出力光の波形を反転させた位相形状となるように、前記変調信号の位相をシフトし、位相シフト後の前記変調信号である位相シフト変調信号に対して、前記利得補償量を設定して利得補償信号を生成し、
前記光パワー可変制御部を駆動するための駆動信号に対して、前記利得補償信号を重畳して駆動重畳信号を生成し、
前記駆動重畳信号を前記光パワー可変制御部に印加し、前記光パワー可変制御部の利得を調整して前記光変動を抑制する、
ことを特徴とする請求項１記載の光伝送装置。
【請求項３】
前記光変動補償部は、
前記変調信号の位相と、前記光変動信号の位相との比較時に、前記変調信号の正転区間では、前記正転区間内に入る前記光変動信号の極性に対して同じ極性の値を前記位相比較結果として出力し、
前記変調信号の反転区間では、前記反転区間内に入る前記光変動信号の極性に対して反転させた極性の値を前記位相比較結果として出力し、
前記位相比較結果を平滑化して前記利得補償量を生成し、
前記利得補償量が正の場合、前記光パワー可変制御部に現在与えている利得は過剰であることを認識して、利得を小さくして補償量を減らした前記利得補償信号を生成し、
前記利得補償量が負の場合、前記光パワー可変制御部に現在与えている利得は不足していることを認識して、利得を大きくして補償量を増やした前記利得補償信号を生成する、
ことを特徴とする請求項２記載の光伝送装置。
【請求項４】
前記光パワー可変制御部の出力光をモニタして、モニタ値があらかじめ定めた参照値と等しくなるように前記出力光のパワーを一定化制御するＡＰＣ部をさらに有し、前記光変動補償部は、前記利得補償信号をＡＰＣループ外からオフセットとして与えることを特徴とする請求項１記載の光伝送装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１０−１１０９８（Ｐ２０１０−１１０９８Ａ）
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１６８１２９（Ｐ２００８−１６８１２９）
【出願日】平成２０年６月２７日（２００８．６．２７）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月２７日（２００８．６．２７）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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