光信号送受信システム、光波長多重伝送システム、光送受信装置、および光波長多重伝送方法
【課題】ＤＷＤＭ用の機器を用いるといった大きなコストアップを発生させることなく、例えば高速ビットレート環境など、分散耐力の幅が狭まる通信環境であっても光信号の劣化を発生させることなく、多重伝送による高速通信を行うことができるようにする。
【解決手段】波長多重する際に、同一の群遅延量を持つ波長の光信号を同一方向に伝送しないように波長を選択すること、または、同一の群遅延量を持つ波長の光信号が、互いに逆方向に伝送するように波長を選択する。さらに、各ＣＷＤＭ光送受信器から送出される光信号について、異なる複数のチャープを用いて各光信号の波長に応じたチャープ量に設定しておく（チャープ量に対応する強度変調器を備える）ことで、伝送路の性質に応じてその伝送路で用いられる全波長の分散範囲をカバーするために必要な送受信器の分散耐力を確保することができる。
【解決手段】波長多重する際に、同一の群遅延量を持つ波長の光信号を同一方向に伝送しないように波長を選択すること、または、同一の群遅延量を持つ波長の光信号が、互いに逆方向に伝送するように波長を選択する。さらに、各ＣＷＤＭ光送受信器から送出される光信号について、異なる複数のチャープを用いて各光信号の波長に応じたチャープ量に設定しておく（チャープ量に対応する強度変調器を備える）ことで、伝送路の性質に応じてその伝送路で用いられる全波長の分散範囲をカバーするために必要な送受信器の分散耐力を確保することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分散シフトファイバなどを用いて波長分割多重光信号を伝送するための光信号送受信システム、光波長多重伝送システム、光送受信装置、および光波長多重伝送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、波長多重の手段としてＣＷＤＭ（Coarse Wavelength Division Multiplexing）技術を用いた装置が普及している。ＣＷＤＭは多重する波長の間隔が２０ｎｍと広く、波長精度が中心波長±６．５ｎｍで良いため、精密な波長制御を必要とせず安価にネットワークを構築できるというメリットがある。ここでは、伝送路種別に関わらず、ＣＷＤＭ技術を用いた装置が適用でき、かつ、将来の大容量化にスムーズにアップグレードできることが重要である。
【０００３】
図９にＣＷＤＭ波長配置とシングルモードファイバ（ＳＭＦ：Single Mode Fiber）および分散シフトファイバ（ＤＳＦ：Dispersion Shifted Fiber）の分散および群遅延量特性との関係を示す。
ＳＭＦの場合は零分散波長が１３００ｎｍ帯にあるため、ＣＷＤＭの波長は全て正分散となり、群遅延量が同一になることはない。一方、ＤＳＦの場合は零分散波長が１５５０ｎｍ帯にあるためＣＷＤＭの短波長側で負分散、長波長側で正分散となる。分散をＤ、群遅延量をＡ、波長をλとすると、下記の式（１）のように分散は群遅延量の波長微分で表すことができる。
Ｄ＝ｄＡ／ｄλ ・・・（１）
【０００４】
従って、伝送路の零分散波長を挟み、短波長側と長波長側で分散の絶対値が等しい波長は群遅延量が同一になる。群遅延量が同一の光信号を波長多重して伝送すると、ＦＷＭ（四光波混合）、ＸＰＭ（相互位相変調）等による非線形光学効果により伝送特性劣化が生じてしまう。
【０００５】
図１０に従来の光波長多重伝送システムの一例を示す。
図１０（ａ）は、ＣＷＤＭ技術を用いた１区間を双方向伝送する光波長多重伝送システムを示している。符号１ａ、１ｂはＣＷＤＭ光送受信器、符号２ａ、２ｂはＣＷＤＭ波長光合分波器、符号３ａは伝送路ファイバである。
ＣＷＤＭ光送受信器１ａから出力された光信号はＣＷＤＭ波長光合分波器２ａで合波される。合波された光多重信号光は伝送路３ａを伝送後、ＣＷＤＭ波長光合分波器２ｂで分波された後、ＣＷＤＭ光送受信器１ｂに入力される。一方、ＣＷＤＭ光送受信器１ｂから出力された光信号はＣＷＤＭ波長光合分波器２ｂで合波される。合波された光多重信号光は伝送路３ａを伝送後、ＣＷＤＭ波長光合分波器２ａで分波された後、ＣＷＤＭ光送受信器１ａに入力される。このようにして、双方向伝送を実現している。
【０００６】
また、従来の光波長多重伝送システムで、片方向４波（双方向で８波）を波長多重したい場合は、波長グリッドが密なＤＷＤＭ技術を用いて、以下の工夫が必要であった。
図１０（ｂ）は、ＤＷＤＭ技術を用いた１区間を双方向伝送する光波長多重伝送システムを示している。１ｃ、１ｄはＤＷＤＭ光送受信器、２ｃ、２ｄはＤＷＤＭ波長光合分波器、３ｂは伝送路ファイバである。ＤＷＤＭ光送受信器１ｃから出力された光信号はＤＷＤＭ波長光合分波器２ｃで合波される。合波された光多重信号光は伝送路３ｂを伝送後、ＤＷＤＭ波長光合分波器２ｄで分波された後、ＤＷＤＭ光送受信器１ｄに入力される。一方、ＤＷＤＭ光送受信器１ｄから出力された光信号はＤＷＤＭ波長光合分波器２ｄで合波される。合波された光多重信号光は伝送路３ｂを伝送後、ＤＷＤＭ波長光合分波器２ｃで分波された後、ＤＷＤＭ光送受信器１ｃに入力される。このようにして、双方向伝送を実現している。
【０００７】
また、従来の光波長多重通信装置として、波長多重信号の光信号波長が、伝送路全体の平均零分散波長に対して全て短波長側もしくは長波長側となるようにすることで、四光波混合の発生を減少させるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
また、零分散波長が１５５０ｎｍ付近にある分散シフトファイバを伝送路とする従来の波長分割多重型光伝送システムとして、波長多重される複数の信号光の内、波長が１４５０ｎｍから１５３０ｎｍの間にあるものと、１５７０ｎｍから１６５０ｎｍの間にあるものを逆方向に伝搬させるようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平７−３３６３０１号公報
【特許文献２】特開平１１−１７６５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した従来のＣＷＤＭによる光波長多重伝送システムでは、伝送路ファイバ３ａがＤＳＦの場合は前述のようにファイバの零分散波長の前後に波長配置すると群遅延量が同一になり、非線形劣化を生じるので、これを回避するため、正分散領域（図１０の例では４波長）のみを使用するなどの制限事項があった。
【００１０】
また、上述した従来のＤＷＤＭによる光波長多重伝送システムとする場合、多重するＤＷＤＭの波長範囲は、図１０のようにファイバの零分散波長を含まない範囲として群遅延量が同一にならないような工夫が必要である。さらに、光合分波器がＤＷＤＭ専用となるため、ＣＷＤＭ装置との互換性がないばかりか高価となってしまうデメリットがあった。
【００１１】
また、上述した従来の光波長多重伝送システムでは、伝送のビットレートが高速になるにつれて分散耐力の幅が狭まってしまうため、例えば１０Ｇｂ／ｓなどの高速ビットレート環境では、分散耐力の幅を十分に確保することが困難となる虞があった。
【００１２】
また、上述した特許文献１のものは、上述した従来のＣＷＤＭによる光波長多重伝送システムと同様に、平均零分散波長に対して全て短波長側もしくは長波長側の波長の光信号を多重伝送するという制限が加えられるものであった。
このため、特に上述のような高速ビットレート環境では、信号の劣化を発生させる虞があった。
【００１３】
また、上述した特許文献２のものは、高速ビットレート環境で分散耐力の幅を十分に確保することについてまで考慮されたものではなかった。
【００１４】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、ＤＷＤＭ用の機器を用いるといった大きなコストアップを発生させることなく、例えば高速ビットレート環境など、分散耐力の幅が狭まる通信環境であっても光信号の劣化を発生させることなく、多重伝送による高速通信を行うことができる光信号送受信システム、光波長多重伝送システム、光送受信装置、および光波長多重伝送方法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】
【００１５】
かかる目的を達成するために、本発明の第１の態様としての光信号送受信システムは、伝送路を介して複数の波長の光信号を波長多重して伝送する光波長多重伝送システムに用いられ、上記伝送路に接続されて使用される光信号送受信システムであって、異なる複数のチャープを用いて、波長多重される各波長の送信光信号のチャープ量が設定されていることを特徴とする。
【００１６】
複数の波長の光を送受信する光送受信手段と、上記光送受信手段から送出された光の波長に応じたチャープを与える、またはチャープを与えないようにすることで、上記光送受信手段から送出される各波長の光を異なる複数のチャープを用いて当該光の波長に応じたチャープ量とさせるチャープ設定手段と、を備えることが好ましい。
【００１７】
上記伝送路を介して波長多重伝送される各光信号の波長は、当該伝送路として用いられる光ファイバにおける零分散波長を挟んで長波長側と短波長側に配置されることが好ましい。
【００１８】
上記光送受信手段は、上記伝送路により同一方向に多重伝送される各光信号の群遅延量がすべて異なるように、当該光送受信手段により送受信される光の波長が選択されることが好ましい。
【００１９】
上記光送受信手段は、同一の群遅延量を持つ光信号が上記伝送路中で互いに逆方向に伝送されるように、当該光送受信手段により送受信される光の波長が選択されることが好ましい。
【００２０】
上記チャープ設定手段は、上記伝送路におけるパワーペナルティが、上記光送受信手段により送受信される全波長について予め定められた値以下となるように、該光送受信手段から送出されるそれぞれの波長の光に対して与えるチャープ量を定められることが好ましい。
【００２１】
波長多重される各波長の送信光信号のチャープ量は、上記伝送路における所要の分散耐力を確保できるように設定されることが好ましい。
【００２２】
上記伝送路は、少なくとも分散シフトファイバを許容することが好ましい。
上記伝送路は、シングルモードファイバと分散シフトファイバとを許容することであってもよい。
【００２３】
また、本発明の第２の態様としての光波長多重伝送システムは、本発明の第１の態様としての光信号送受信システムと、本発明の第１の態様としての光信号送受信システムとが、上記伝送路を介して接続されて構成されたことを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の第３の態様としての光送受信装置は、本発明の第１の態様としての光信号送受信システムにおける上記光送受信手段および上記チャープ設定手段として用いられることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明の第４の態様としての光波長多重伝送方法は、伝送路を介して複数の波長の光信号を波長多重伝送する光波長多重伝送方法であって、異なる複数のチャープを用いて、波長多重される各波長の送信光信号のチャープ量が設定されていることを特徴とする。
【００２６】
また、本発明の第５の態様としての光波長多重伝送方法は、伝送路を介して複数の波長の光信号を波長多重伝送する光波長多重伝送方法であって、送出される光の波長に応じたチャープを与える、またはチャープを与えないようにすることで、伝送される各波長の光信号を異なる複数のチャープを用いて当該光信号の波長に応じたチャープ量とさせることを特徴とする。
【００２７】
波長多重される各波長の送信光信号のチャープ量を、上記伝送路における所要の分散耐力を確保できるように設定することが好ましい。
【００２８】
上記伝送路を介して波長多重伝送される各光信号の波長は、当該伝送路として用いられる光ファイバにおける零分散波長を挟んで長波長側と短波長側に配置されることが好ましい。
【００２９】
上記伝送路を介して波長多重伝送される光信号は、同一方向に多重伝送される各光信号の群遅延量がすべて異なるように波長が選択されることが好ましい。
【００３０】
上記伝送路を介して波長多重伝送される光信号は、同一の群遅延量を持つ光信号が該伝送路中で互いに逆方向に伝送されるように波長が選択されることが好ましい。
【００３１】
上記伝送路におけるパワーペナルティが、当該伝送路を介して波長多重伝送される全波長について予め定められた値以下となるように、該伝送路を介して波長多重伝送されるそれぞれの波長の光信号に与えられるチャープ量が定められることが好ましい。
【発明の効果】
【００３２】
以上のように、本発明によれば、ＤＷＤＭ用の機器を用いるといった大きなコストアップを発生させることなく、例えば高速ビットレート環境など、分散耐力の幅が狭まる通信環境であっても光信号の劣化を発生させることなく、多重伝送による高速通信を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
次に、本発明に係る光信号送受信システム、光波長多重伝送システム、光送受信装置、および光波長多重伝送方法を、ＣＷＤＭ技術を用いた光波長多重伝送システムに適用した一実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。
本実施形態としての光波長多重伝送システムは、光波長多重伝送システムにおいて同一の群遅延量を持つ光信号を同一方向に伝送しないことで四光波混合（ＦＷＭ）、相互位相変調（ＸＰＭ）等による伝送特性劣化を抑制できると共に、複数のチャープを与えることで所要の分散耐力を確保できる特徴を有するものである。
【００３４】
〔第１の実施形態〕
図１は、ＣＷＤＭ技術を用いた１区間を双方向伝送する本実施形態に係る光波長多重伝送システムを示している。
本光波長多重伝送システムは、図１に示すように、光信号送受信システム１０と光信号送受信システム２０とが、光ファイバによる伝送路３０を介して接続されて構成される。この伝送路３０は、１５００ｎｍ帯に零分散波長を持つ分散シフトファイバ（ＤＳＦ）と、１３００ｎｍ帯に零分散波長を持つシングルモードファイバ（ＳＭＦ）との両方を許容するものとする。
【００３５】
光信号送受信システム１０は、予め定められた波長の光信号を送受信するＣＷＤＭ光送受信器（光送受信装置）１１（１１ａ〜１１ｄ）と、それぞれのＣＷＤＭ光送受信器から送出された複数の波長の光信号を合波すると共にそれらＣＷＤＭ光送受信器に対して送信される光信号を波長毎に分波するＣＷＤＭ波長光合分波器１２とを備えて構成される。
【００３６】
光信号送受信システム２０は、同様に、ＣＷＤＭ光送受信器２１（２１ａ〜２１ｄ）と、ＣＷＤＭ波長光合分波器２２とを備えて構成される。
【００３７】
ＣＷＤＭ光送受信器１１，２１は、図２に示すように、電気信号を予め定められた波長のデジタル光信号に変換して送出する電気／光変換部１１１と、受信したデジタル光信号を電気信号に変換する光／電気変換部１１２とを備えて構成される。
【００３８】
電気／光変換部１１１は、図３に示すように、予め定められた波長のレーザ光を送出する光源１５１と、その光源１５１から送出されるレーザ光を変調して光デジタル信号とする強度変調器１５２と、強度変調器１５２による変調動作などを制御するドライブ回路１５３とを備えて構成される。
図３中、ドライブ回路１５３から強度変調器１５２に対する矢印は、電気的制御を示す。
【００３９】
このように、本実施形態におけるＣＷＤＭ光送受信器の構成として、光源１５１と光／電気変換部１１２とが、光を送受信する光送受信手段として機能し、強度変調器１５２とドライブ回路１５３とが、光源１５１からのレーザ光をそのレーザ光の波長に応じたチャープ量の光信号とさせるチャープ設定手段として機能する。
【００４０】
本実施形態としての光波長多重伝送システムでは、同一方向に波長多重伝送する光信号の群遅延量がすべて異なるように波長を選択する。
例えば、多重化される波長の配置、および伝送路３０（ＤＳＦ）の波長分散特性が図４に示すものである場合、λ１〜λ４（負分散領域の波長）を波長多重して一方向（例えば上り方向）に伝送し、λ５〜λ８（零分散および正分散領域）を波長多重して逆方向（例えば下り方向）に伝送するようにする。
【００４１】
光信号送受信システム１０のＣＷＤＭ光送受信器１１ａ〜１１ｄから出力された各波長の光信号λ１〜λ４は、ＣＷＤＭ波長光合分波器１２で合波される。
合波された光多重信号光は伝送路３０を伝送後、ＣＷＤＭ波長光合分波器２２で分波された後、ＣＷＤＭ光送受信器２１ａ〜２１ｄに入力される。
【００４２】
一方、光信号送受信システム２０のＣＷＤＭ光送受信器２１ａ〜２１ｄから出力された各波長の光信号λ５〜λ８は、ＣＷＤＭ波長光合分波器２２で合波される。
合波された光多重信号光は伝送路３０を伝送後、ＣＷＤＭ波長光合分波器１２で分波された後、ＣＷＤＭ光送受信器１１ａ〜１１ｄに入力される。
【００４３】
伝送路３０にＤＳＦを用いて、波長配置およびＤＳＦの波長分散特性が図４に例示するものである場合、波長λ１〜λ４が負分散、λ５が零分散、λ６〜λ８が正分散となり、各波長の分散値は、例えば以下のようになるものとする。
λ１の分散値：−ａ ps/nm/km
λ２の分散値：−ｂ ps/nm/km
λ３の分散値：−ｃ ps/nm/km
λ４の分散値：−ｄ ps/nm/km
λ５の分散値： ０ ps/nm/km
λ６の分散値： ｄ ps/nm/km
λ７の分散値： ｃ ps/nm/km
λ８の分散値： ｂ ps/nm/km
【００４４】
ここで、正分散領域の波長と負分散領域の波長の分散値の絶対値が等しい場合、すなわち上述した分散値の例では波長λ２とλ８、波長λ３とλ７、波長λ４とλ６の場合、群遅延量が同一になるため、従来の光波長多重伝送システムのように、同一方向に光信号を波長多重して伝送するとＦＷＭ、ＸＰＭ等による非線形光学効果により伝送特性劣化が生じてしまう。
【００４５】
そこで、本実施形態としての光波長多重伝送システムでは、図１に示すようにλ１〜λ４を波長多重して一方向に伝送し、λ５〜λ８を波長多重して逆方向に伝送するようにしている。
このため、同一方向に伝送する波長群の各波長の群遅延量はすべて異なることとなり、非線形光学効果による伝送特性劣化を抑制することができる。
【００４６】
図５は、伝送路３０にＳＭＦまたはＤＳＦを想定した場合の各波長の分散特性である。伝送路としてＳＭＦとＤＳＦの両方を許容するシステムの場合、各波長の取りうる分散値範囲は、ＳＭＦ、ＤＳＦのどちらか一方のみを許容するシステムの分散値範囲より当然広くなる。例えば、図５の例では、
λ１の分散値範囲：−６００ps/nm〜＋１０００ps/nm
λ８の分散値範囲：＋３００ps/nm〜＋１６００ps/nm
となる。上記の分散値範囲をとるような場合、全波長の分散をカバーするために必要なＣＷＤＭ光送受信器の分散耐力は−６００ps/nm〜＋１６００ps/nmとなる。
【００４７】
図６は、１０Ｇｂ／ｓのビットレートでの伝送を行う場合に信号光を０チャープとマイナスチャープで変調した場合の分散耐力を示す。
０チャープの信号光は、図３に示す強度変調器１５２として、例えば対称構造を有したゼロチャープタイプのＬｉＮｂＯ3マッハツェンダー変調器（以下、ＬＮ変調器）、すなわちＸ−ＣｕｔのＬＮ変調器を用いることで実現できる。
マイナスチャープ（図６の例では−０．７）の信号光は、図３に示す強度変調器１５２として、例えば非対称構造を有したプリチャープタイプのＬＮ変調器、すなわちＺ−ＣｕｔのＬＮ変調器で変調することにより実現できる。
【００４８】
どちらか一方のチャープのみとすることで図５の全波長の分散範囲、すなわちＳＭＦとＤＳＦの両方を許容するシステムのＣＷＤＭ全波長における分散値範囲をカバーすることは困難であるが、図１のＣＷＤＭ光送受信器１１ａ，１１ｂが０チャープの信号光を送出し、ＣＷＤＭ光送受信器１１ｃ，１１ｄ，２１ａ〜２１ｄがマイナスチャープ（図６の例では−０．７）の信号光を送出する構成とすることで、ＣＷＤＭ全波長（１４７１〜１６１１ｎｍ）についてパワーペナルティを１ｄＢ以下とすることができ、良好な１０Ｇｂ／ｓ伝送が可能となる。
【００４９】
このように、伝送路におけるパワーペナルティが予め定められた値以下となるように、送出されるそれぞれの波長の光信号に対して設定するチャープ量（チャーピングパラメータ）を選択することで、ＣＷＤＭ全波長（１４７１〜１６１１ｎｍ）について、１０Ｇｂ／ｓなどの高速ビットレートにおける光波長多重伝送を好適に実現することができる。
【００５０】
より詳述すると、上述した本実施形態の構成例では、波長λ１の光信号を送出するＣＷＤＭ光送受信器１１ａと、波長λ２の光信号を送出するＣＷＤＭ光送受信器１１ｂとが、強度変調器１５２としてＸ−ＣｕｔのＬＮ変調器を備え、波長λ３の光信号を送出するＣＷＤＭ光送受信器１１ｃと、波長λ４の光信号を送出するＣＷＤＭ光送受信器１１ｄと、波長λ５の光信号を送出するＣＷＤＭ光送受信器２１ａと、波長λ６の光信号を送出するＣＷＤＭ光送受信器２１ｂと、波長λ７の光信号を送出するＣＷＤＭ光送受信器２１ｃと、波長λ８の光信号を送出するＣＷＤＭ光送受信器２１ｄとが、強度変調器１５２としてＺ−ＣｕｔのＬＮ変調器を備えている。
【００５１】
このように、本実施形態としての光波長多重伝送システムは、波長多重する際に、同一の群遅延量を持つ波長の光信号を同一方向に伝送しないように波長を選択すること、または、同一の群遅延量を持つ波長の光信号が、互いに逆方向に伝送するように波長を選択されることで、四光波混合（ＦＷＭ）、相互位相変調（ＸＰＭ）等による伝送特性劣化を抑制している。
さらに、異なる複数のチャープ（例えば０チャープと−０．７チャープの２つ）を用いて、波長多重される各波長の送信光信号のチャープ量が設定されていることで、伝送路としてＳＭＦとＤＳＦの両方を許容するシステムであっても、ＣＷＤＭでの多重伝送に用いられる全波長（１４７１〜１６１１ｎｍ）について、伝送路におけるパワーペナルティを予め定められた値以下とすることができ、所要の分散耐力を確保できるようになっている。
【００５２】
以上のように、本発明の第１の実施形態としての光波長多重伝送システムによれば、波長多重する際に、同一の群遅延量を持つ波長の光信号を同一方向に伝送しないように波長を選択すること、または、同一の群遅延量を持つ波長の光信号は、互いに逆方向に伝送するように波長を選択することにより、ＦＷＭ、ＸＰＭ等による伝送特性劣化を抑制することができる。
さらに、各ＣＷＤＭ光送受信器から送出される光信号について、異なる複数のチャープを用いて各光信号の波長に応じたチャープ量に設定しておく（チャープ量に対応する強度変調器を備える）ことで、伝送路の性質に応じてその伝送路で用いられる全波長の分散範囲をカバーするために必要な送受信器の分散耐力を確保することができる。
【００５３】
このため、ＣＷＤＭ技術による光波長多重伝送システムについて、例えば高速ビットレート環境など、分散耐力の幅が狭まる通信環境であっても光信号の劣化を発生させることなく、多重伝送による高速通信を行うことができる。
【００５４】
また、上述のようにして伝送路で用いられる全波長の分散範囲をカバーする分散耐力を確保できるため、例えば伝送路にＳＭＦとＤＳＦが混在する場合や、伝送路に用いられている光ファイバーの種類がＳＭＦであるかＤＳＦであるか不明な場合であっても、そうした光ファイバーの種類を気にする必要なく、本実施形態としての光信号送受信システムを用いることで、高速な光波長多重伝送を行う光波長多重伝送システムを容易に構成することができる。
【００５５】
上述した本実施形態による各効果は、伝送速度が１０Ｇｂ／ｓ以上である場合に、相互位相変調（ＸＰＭ）の影響が顕著になるので、特に有効である。
【００５６】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
上述した第１の実施形態では、伝送路３０としてＤＳＦが用いられ、負分散領域の波長の数と正分散領域（零分散波長含む）の波長の数が同じである場合について例示しているため、正分散領域の波長と負分散領域の波長にグループ分けすることで、互いに伝送方向が逆になるように波長多重することができた。
この第２の実施形態は、伝送路３１が図７に例示する分散特性、すなわちλ３とλ４の間に零分散波長があり、負分散領域の波長の数と正分散領域の波長の数が異なる場合について示すものである。
上述した第１の実施形態と同様のものについては説明を省略する。
【００５７】
第２の実施形態としての光波長多重伝送システムは、図８に示すように、光信号送受信システム４０と光信号送受信システム５０とが、光ファイバによる伝送路３１を介して接続されて構成される。
この伝送路３１には、分散特性がＤＳＦと異なる光ファイバが用いられているものとする。
【００５８】
第２の実施形態では、図７に例示するように、各波長の分散値が以下のようになるものとする。
λ１の分散値：−ｇ ps/nm/km
λ２の分散値：−ｈ ps/nm/km
λ３の分散値：−ｉ ps/nm/km
λ４の分散値： ｉ ps/nm/km
λ５の分散値： ｈ ps/nm/km
λ６の分散値： ｇ ps/nm/km
λ７の分散値： ｆ ps/nm/km
λ８の分散値： ｅ ps/nm/km
【００５９】
正分散領域の波長と負分散領域の波長の分散値の絶対値が等しいλ１とλ６、λ２とλ５、λ３とλ４は群遅延量が同一になる。
このため、第２の実施形態としての光波長多重伝送システムは、図８に示すように、λ１，λ２，λ３，λ７を波長多重して一方向に伝送し、λ４，λ５，λ６，λ８を波長多重して逆方向に伝送するように構成されている。
【００６０】
また、ＣＷＤＭ光送受信器に用いられる強度変調器１５２については、上述した第１の実施形態と同様に、ＳＭＦとＤＳＦの両方を許容するシステムのＣＷＤＭ全波長における分散値範囲をカバーする分散耐力を確保できるように、図８に示すＣＷＤＭ光送受信器１１ａ，１１ｂが０チャープの信号光を送出し、ＣＷＤＭ光送受信器１１ｃ，１１ｄ，２１ａ〜２１ｄがマイナスチャープ（図６の例では−０．７）の信号光を送出する構成としている。
このことにより、上述した第１の実施形態と同様に、ＣＷＤＭ全波長（１４７１〜１６１１ｎｍ）についてパワーペナルティを１ｄＢ以下とすることができ、良好な１０Ｇｂ／ｓ伝送が可能となる。
【００６１】
このように、パワーペナルティが予め定められた値以下となるように、送出されるそれぞれの波長の光信号に対して設定するチャープ量（チャーピングパラメータ）を選択することで、ＣＷＤＭ全波長（１４７１〜１６１１ｎｍ）について、１０Ｇｂ／ｓなどの高速ビットレートにおける光波長多重伝送を好適に実現することができる。
【００６２】
より詳述すると、上述した第２の実施形態の構成例では、波長λ１の光信号を送出するＣＷＤＭ光送受信器１１ａと、波長λ２の光信号を送出するＣＷＤＭ光送受信器１１ｂとが、強度変調器１５２としてＸ−ＣｕｔのＬＮ変調器を備え、波長λ３の光信号を送出するＣＷＤＭ光送受信器１１ｃと、波長λ７の光信号を送出するＣＷＤＭ光送受信器１１ｄと、波長λ４の光信号を送出するＣＷＤＭ光送受信器２１ａと、波長λ５の光信号を送出するＣＷＤＭ光送受信器２１ｂと、波長λ６の光信号を送出するＣＷＤＭ光送受信器２１ｃと、波長λ８の光信号を送出するＣＷＤＭ光送受信器２１ｄとが、強度変調器１５２としてＺ−ＣｕｔのＬＮ変調器を備えている。
【００６３】
以上のように、本発明の第２の実施形態としての光波長多重伝送システムによれば、分散特性がＤＳＦと異なる光ファイバが伝送路として用いられている場合など、伝送に用いられる光ファイバにおける負分散領域の波長の数と正分散領域の波長の数が異なるように波長多重伝送される場合であっても、上述した第１の実施形態で得られる効果と同様の効果を得ることができる。
【００６４】
〔各実施形態について〕
なお、上述した各実施形態は本発明の好適な実施形態であり、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々変形して実施することが可能である。
例えば、上述した各実施形態では、８波長の光信号を多重化する双方向波長多重伝送を例に説明しているが、８波長以外の波長多重であっても本発明は同様に適用可能である。
【００６５】
また、上述した各実施形態では、ＣＷＤＭ光送受信器が強度変調器を備えて構成されることとして説明したが、光信号送受信システムとして機能させることができればこの構成に限定されず、例えば、光信号の送受信部分と強度変調器とが伝送路を介するなどにより別個に設けられて構成されてもよく、また、光信号の送信装置と受信装置とが別個に設けられた構成であってもよい。
【００６６】
また、波長光合分波器を備える構成に替えて、各波長の光信号送信装置に対して合波器が設けられて波長多重伝送され、この波長多重伝送された光信号を、各波長の光信号受信装置に対して設けられた分波器が波長毎に分波する構成であっても、本発明は同様に実現することができる。
【００６７】
また、上述した各実施形態では、ＣＷＤＭ光送受信器における光源１５１からのレーザ光を０チャープやマイナスチャープの光信号とするために、強度変調器１５２としてＬｉＮｂＯ3マッハツェンダー変調器を用いることとして説明したが、光源１５１から送出されるレーザ光に対して所定のチャープを与えたりチャープを与えないようにしたりできる変調器であればこのものに限定されず、伝送路の種類や与えるチャープなどに応じて各種の変調器を用いてよい。
また、ＣＷＤＭ光送受信器ごとに異なる種類の変調器を用いても、本発明は同様に実現することができる。
【００６８】
また、上述した各実施形態としての光波長多重伝送システムは、ＣＷＤＭにより、ＳＭＦとＤＳＦを許容する伝送路３０を用いて伝送を行うこととして説明しているが、零分散波長を挟んで長波長側と短波長側に配置された光信号を波長多重して伝送するシステムであればこのものに限定されず、例えばＤＳＦによる伝送路を用いる構成であってもよい。
【００６９】
また、上述した各実施形態では、ＣＷＤＭ技術を用いた１区間を双方向伝送する実施形態について説明したが、光ファイバと共に光信号増幅器などを含む伝送路を介した複数区間の伝送システムであっても、本発明に係る光波長多重伝送システムは同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の第１の実施形態としての光波長多重伝送システムの構成例を示すブロック図である。
【図２】該光波長多重伝送システムにおけるＣＷＤＭ光送受信器の構成例を示すブロック図である。
【図３】該ＣＷＤＭ光送受信器の電気／光変換部１１１の構成例を示すブロック図である。
【図４】ＤＳＦを用いたときの各波長の分散特性を示す図である。
【図５】ＳＭＦ／ＤＳＦ伝送時のＣＷＤＭグリッド波長における分散を示す図である。
【図６】送出される光信号に与えるチャープを変えた場合の分散耐力を示す図である。
【図７】第２の実施形態における、分散特性がＤＳＦと異なるファイバの各波長の分散特性を示す図である。
【図８】第２の実施形態としての光波長多重伝送システムの構成例を示すブロック図である。
【図９】ＣＷＤＭグリッドと波長分散特性を示す図である。
【図１０】従来の光波長多重伝送システムを説明する図である。
【符号の説明】
【００７１】
１０，２０，４０，５０ 光信号送受信システム
１１（１１ａ〜１１ｄ），１２（１２ａ〜１２ｄ） ＣＷＤＭ光送受信器（光送受信装置の一例）
１２，２２ ＣＷＤＭ波長光合分波器
３０，３１ 伝送路
１１１ 電気／光変換部
１１２ 光／電気変換部
１５１ 光源
１５２ 強度変調器
１５３ ドライブ回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分散シフトファイバなどを用いて波長分割多重光信号を伝送するための光信号送受信システム、光波長多重伝送システム、光送受信装置、および光波長多重伝送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、波長多重の手段としてＣＷＤＭ（Coarse Wavelength Division Multiplexing）技術を用いた装置が普及している。ＣＷＤＭは多重する波長の間隔が２０ｎｍと広く、波長精度が中心波長±６．５ｎｍで良いため、精密な波長制御を必要とせず安価にネットワークを構築できるというメリットがある。ここでは、伝送路種別に関わらず、ＣＷＤＭ技術を用いた装置が適用でき、かつ、将来の大容量化にスムーズにアップグレードできることが重要である。
【０００３】
図９にＣＷＤＭ波長配置とシングルモードファイバ（ＳＭＦ：Single Mode Fiber）および分散シフトファイバ（ＤＳＦ：Dispersion Shifted Fiber）の分散および群遅延量特性との関係を示す。
ＳＭＦの場合は零分散波長が１３００ｎｍ帯にあるため、ＣＷＤＭの波長は全て正分散となり、群遅延量が同一になることはない。一方、ＤＳＦの場合は零分散波長が１５５０ｎｍ帯にあるためＣＷＤＭの短波長側で負分散、長波長側で正分散となる。分散をＤ、群遅延量をＡ、波長をλとすると、下記の式（１）のように分散は群遅延量の波長微分で表すことができる。
Ｄ＝ｄＡ／ｄλ ・・・（１）
【０００４】
従って、伝送路の零分散波長を挟み、短波長側と長波長側で分散の絶対値が等しい波長は群遅延量が同一になる。群遅延量が同一の光信号を波長多重して伝送すると、ＦＷＭ（四光波混合）、ＸＰＭ（相互位相変調）等による非線形光学効果により伝送特性劣化が生じてしまう。
【０００５】
図１０に従来の光波長多重伝送システムの一例を示す。
図１０（ａ）は、ＣＷＤＭ技術を用いた１区間を双方向伝送する光波長多重伝送システムを示している。符号１ａ、１ｂはＣＷＤＭ光送受信器、符号２ａ、２ｂはＣＷＤＭ波長光合分波器、符号３ａは伝送路ファイバである。
ＣＷＤＭ光送受信器１ａから出力された光信号はＣＷＤＭ波長光合分波器２ａで合波される。合波された光多重信号光は伝送路３ａを伝送後、ＣＷＤＭ波長光合分波器２ｂで分波された後、ＣＷＤＭ光送受信器１ｂに入力される。一方、ＣＷＤＭ光送受信器１ｂから出力された光信号はＣＷＤＭ波長光合分波器２ｂで合波される。合波された光多重信号光は伝送路３ａを伝送後、ＣＷＤＭ波長光合分波器２ａで分波された後、ＣＷＤＭ光送受信器１ａに入力される。このようにして、双方向伝送を実現している。
【０００６】
また、従来の光波長多重伝送システムで、片方向４波（双方向で８波）を波長多重したい場合は、波長グリッドが密なＤＷＤＭ技術を用いて、以下の工夫が必要であった。
図１０（ｂ）は、ＤＷＤＭ技術を用いた１区間を双方向伝送する光波長多重伝送システムを示している。１ｃ、１ｄはＤＷＤＭ光送受信器、２ｃ、２ｄはＤＷＤＭ波長光合分波器、３ｂは伝送路ファイバである。ＤＷＤＭ光送受信器１ｃから出力された光信号はＤＷＤＭ波長光合分波器２ｃで合波される。合波された光多重信号光は伝送路３ｂを伝送後、ＤＷＤＭ波長光合分波器２ｄで分波された後、ＤＷＤＭ光送受信器１ｄに入力される。一方、ＤＷＤＭ光送受信器１ｄから出力された光信号はＤＷＤＭ波長光合分波器２ｄで合波される。合波された光多重信号光は伝送路３ｂを伝送後、ＤＷＤＭ波長光合分波器２ｃで分波された後、ＤＷＤＭ光送受信器１ｃに入力される。このようにして、双方向伝送を実現している。
【０００７】
また、従来の光波長多重通信装置として、波長多重信号の光信号波長が、伝送路全体の平均零分散波長に対して全て短波長側もしくは長波長側となるようにすることで、四光波混合の発生を減少させるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
また、零分散波長が１５５０ｎｍ付近にある分散シフトファイバを伝送路とする従来の波長分割多重型光伝送システムとして、波長多重される複数の信号光の内、波長が１４５０ｎｍから１５３０ｎｍの間にあるものと、１５７０ｎｍから１６５０ｎｍの間にあるものを逆方向に伝搬させるようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平７−３３６３０１号公報
【特許文献２】特開平１１−１７６５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した従来のＣＷＤＭによる光波長多重伝送システムでは、伝送路ファイバ３ａがＤＳＦの場合は前述のようにファイバの零分散波長の前後に波長配置すると群遅延量が同一になり、非線形劣化を生じるので、これを回避するため、正分散領域（図１０の例では４波長）のみを使用するなどの制限事項があった。
【００１０】
また、上述した従来のＤＷＤＭによる光波長多重伝送システムとする場合、多重するＤＷＤＭの波長範囲は、図１０のようにファイバの零分散波長を含まない範囲として群遅延量が同一にならないような工夫が必要である。さらに、光合分波器がＤＷＤＭ専用となるため、ＣＷＤＭ装置との互換性がないばかりか高価となってしまうデメリットがあった。
【００１１】
また、上述した従来の光波長多重伝送システムでは、伝送のビットレートが高速になるにつれて分散耐力の幅が狭まってしまうため、例えば１０Ｇｂ／ｓなどの高速ビットレート環境では、分散耐力の幅を十分に確保することが困難となる虞があった。
【００１２】
また、上述した特許文献１のものは、上述した従来のＣＷＤＭによる光波長多重伝送システムと同様に、平均零分散波長に対して全て短波長側もしくは長波長側の波長の光信号を多重伝送するという制限が加えられるものであった。
このため、特に上述のような高速ビットレート環境では、信号の劣化を発生させる虞があった。
【００１３】
また、上述した特許文献２のものは、高速ビットレート環境で分散耐力の幅を十分に確保することについてまで考慮されたものではなかった。
【００１４】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、ＤＷＤＭ用の機器を用いるといった大きなコストアップを発生させることなく、例えば高速ビットレート環境など、分散耐力の幅が狭まる通信環境であっても光信号の劣化を発生させることなく、多重伝送による高速通信を行うことができる光信号送受信システム、光波長多重伝送システム、光送受信装置、および光波長多重伝送方法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】
【００１５】
かかる目的を達成するために、本発明の第１の態様としての光信号送受信システムは、伝送路を介して複数の波長の光信号を波長多重して伝送する光波長多重伝送システムに用いられ、上記伝送路に接続されて使用される光信号送受信システムであって、異なる複数のチャープを用いて、波長多重される各波長の送信光信号のチャープ量が設定されていることを特徴とする。
【００１６】
複数の波長の光を送受信する光送受信手段と、上記光送受信手段から送出された光の波長に応じたチャープを与える、またはチャープを与えないようにすることで、上記光送受信手段から送出される各波長の光を異なる複数のチャープを用いて当該光の波長に応じたチャープ量とさせるチャープ設定手段と、を備えることが好ましい。
【００１７】
上記伝送路を介して波長多重伝送される各光信号の波長は、当該伝送路として用いられる光ファイバにおける零分散波長を挟んで長波長側と短波長側に配置されることが好ましい。
【００１８】
上記光送受信手段は、上記伝送路により同一方向に多重伝送される各光信号の群遅延量がすべて異なるように、当該光送受信手段により送受信される光の波長が選択されることが好ましい。
【００１９】
上記光送受信手段は、同一の群遅延量を持つ光信号が上記伝送路中で互いに逆方向に伝送されるように、当該光送受信手段により送受信される光の波長が選択されることが好ましい。
【００２０】
上記チャープ設定手段は、上記伝送路におけるパワーペナルティが、上記光送受信手段により送受信される全波長について予め定められた値以下となるように、該光送受信手段から送出されるそれぞれの波長の光に対して与えるチャープ量を定められることが好ましい。
【００２１】
波長多重される各波長の送信光信号のチャープ量は、上記伝送路における所要の分散耐力を確保できるように設定されることが好ましい。
【００２２】
上記伝送路は、少なくとも分散シフトファイバを許容することが好ましい。
上記伝送路は、シングルモードファイバと分散シフトファイバとを許容することであってもよい。
【００２３】
また、本発明の第２の態様としての光波長多重伝送システムは、本発明の第１の態様としての光信号送受信システムと、本発明の第１の態様としての光信号送受信システムとが、上記伝送路を介して接続されて構成されたことを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の第３の態様としての光送受信装置は、本発明の第１の態様としての光信号送受信システムにおける上記光送受信手段および上記チャープ設定手段として用いられることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明の第４の態様としての光波長多重伝送方法は、伝送路を介して複数の波長の光信号を波長多重伝送する光波長多重伝送方法であって、異なる複数のチャープを用いて、波長多重される各波長の送信光信号のチャープ量が設定されていることを特徴とする。
【００２６】
また、本発明の第５の態様としての光波長多重伝送方法は、伝送路を介して複数の波長の光信号を波長多重伝送する光波長多重伝送方法であって、送出される光の波長に応じたチャープを与える、またはチャープを与えないようにすることで、伝送される各波長の光信号を異なる複数のチャープを用いて当該光信号の波長に応じたチャープ量とさせることを特徴とする。
【００２７】
波長多重される各波長の送信光信号のチャープ量を、上記伝送路における所要の分散耐力を確保できるように設定することが好ましい。
【００２８】
上記伝送路を介して波長多重伝送される各光信号の波長は、当該伝送路として用いられる光ファイバにおける零分散波長を挟んで長波長側と短波長側に配置されることが好ましい。
【００２９】
上記伝送路を介して波長多重伝送される光信号は、同一方向に多重伝送される各光信号の群遅延量がすべて異なるように波長が選択されることが好ましい。
【００３０】
上記伝送路を介して波長多重伝送される光信号は、同一の群遅延量を持つ光信号が該伝送路中で互いに逆方向に伝送されるように波長が選択されることが好ましい。
【００３１】
上記伝送路におけるパワーペナルティが、当該伝送路を介して波長多重伝送される全波長について予め定められた値以下となるように、該伝送路を介して波長多重伝送されるそれぞれの波長の光信号に与えられるチャープ量が定められることが好ましい。
【発明の効果】
【００３２】
以上のように、本発明によれば、ＤＷＤＭ用の機器を用いるといった大きなコストアップを発生させることなく、例えば高速ビットレート環境など、分散耐力の幅が狭まる通信環境であっても光信号の劣化を発生させることなく、多重伝送による高速通信を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
次に、本発明に係る光信号送受信システム、光波長多重伝送システム、光送受信装置、および光波長多重伝送方法を、ＣＷＤＭ技術を用いた光波長多重伝送システムに適用した一実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。
本実施形態としての光波長多重伝送システムは、光波長多重伝送システムにおいて同一の群遅延量を持つ光信号を同一方向に伝送しないことで四光波混合（ＦＷＭ）、相互位相変調（ＸＰＭ）等による伝送特性劣化を抑制できると共に、複数のチャープを与えることで所要の分散耐力を確保できる特徴を有するものである。
【００３４】
〔第１の実施形態〕
図１は、ＣＷＤＭ技術を用いた１区間を双方向伝送する本実施形態に係る光波長多重伝送システムを示している。
本光波長多重伝送システムは、図１に示すように、光信号送受信システム１０と光信号送受信システム２０とが、光ファイバによる伝送路３０を介して接続されて構成される。この伝送路３０は、１５００ｎｍ帯に零分散波長を持つ分散シフトファイバ（ＤＳＦ）と、１３００ｎｍ帯に零分散波長を持つシングルモードファイバ（ＳＭＦ）との両方を許容するものとする。
【００３５】
光信号送受信システム１０は、予め定められた波長の光信号を送受信するＣＷＤＭ光送受信器（光送受信装置）１１（１１ａ〜１１ｄ）と、それぞれのＣＷＤＭ光送受信器から送出された複数の波長の光信号を合波すると共にそれらＣＷＤＭ光送受信器に対して送信される光信号を波長毎に分波するＣＷＤＭ波長光合分波器１２とを備えて構成される。
【００３６】
光信号送受信システム２０は、同様に、ＣＷＤＭ光送受信器２１（２１ａ〜２１ｄ）と、ＣＷＤＭ波長光合分波器２２とを備えて構成される。
【００３７】
ＣＷＤＭ光送受信器１１，２１は、図２に示すように、電気信号を予め定められた波長のデジタル光信号に変換して送出する電気／光変換部１１１と、受信したデジタル光信号を電気信号に変換する光／電気変換部１１２とを備えて構成される。
【００３８】
電気／光変換部１１１は、図３に示すように、予め定められた波長のレーザ光を送出する光源１５１と、その光源１５１から送出されるレーザ光を変調して光デジタル信号とする強度変調器１５２と、強度変調器１５２による変調動作などを制御するドライブ回路１５３とを備えて構成される。
図３中、ドライブ回路１５３から強度変調器１５２に対する矢印は、電気的制御を示す。
【００３９】
このように、本実施形態におけるＣＷＤＭ光送受信器の構成として、光源１５１と光／電気変換部１１２とが、光を送受信する光送受信手段として機能し、強度変調器１５２とドライブ回路１５３とが、光源１５１からのレーザ光をそのレーザ光の波長に応じたチャープ量の光信号とさせるチャープ設定手段として機能する。
【００４０】
本実施形態としての光波長多重伝送システムでは、同一方向に波長多重伝送する光信号の群遅延量がすべて異なるように波長を選択する。
例えば、多重化される波長の配置、および伝送路３０（ＤＳＦ）の波長分散特性が図４に示すものである場合、λ１〜λ４（負分散領域の波長）を波長多重して一方向（例えば上り方向）に伝送し、λ５〜λ８（零分散および正分散領域）を波長多重して逆方向（例えば下り方向）に伝送するようにする。
【００４１】
光信号送受信システム１０のＣＷＤＭ光送受信器１１ａ〜１１ｄから出力された各波長の光信号λ１〜λ４は、ＣＷＤＭ波長光合分波器１２で合波される。
合波された光多重信号光は伝送路３０を伝送後、ＣＷＤＭ波長光合分波器２２で分波された後、ＣＷＤＭ光送受信器２１ａ〜２１ｄに入力される。
【００４２】
一方、光信号送受信システム２０のＣＷＤＭ光送受信器２１ａ〜２１ｄから出力された各波長の光信号λ５〜λ８は、ＣＷＤＭ波長光合分波器２２で合波される。
合波された光多重信号光は伝送路３０を伝送後、ＣＷＤＭ波長光合分波器１２で分波された後、ＣＷＤＭ光送受信器１１ａ〜１１ｄに入力される。
【００４３】
伝送路３０にＤＳＦを用いて、波長配置およびＤＳＦの波長分散特性が図４に例示するものである場合、波長λ１〜λ４が負分散、λ５が零分散、λ６〜λ８が正分散となり、各波長の分散値は、例えば以下のようになるものとする。
λ１の分散値：−ａ ps/nm/km
λ２の分散値：−ｂ ps/nm/km
λ３の分散値：−ｃ ps/nm/km
λ４の分散値：−ｄ ps/nm/km
λ５の分散値： ０ ps/nm/km
λ６の分散値： ｄ ps/nm/km
λ７の分散値： ｃ ps/nm/km
λ８の分散値： ｂ ps/nm/km
【００４４】
ここで、正分散領域の波長と負分散領域の波長の分散値の絶対値が等しい場合、すなわち上述した分散値の例では波長λ２とλ８、波長λ３とλ７、波長λ４とλ６の場合、群遅延量が同一になるため、従来の光波長多重伝送システムのように、同一方向に光信号を波長多重して伝送するとＦＷＭ、ＸＰＭ等による非線形光学効果により伝送特性劣化が生じてしまう。
【００４５】
そこで、本実施形態としての光波長多重伝送システムでは、図１に示すようにλ１〜λ４を波長多重して一方向に伝送し、λ５〜λ８を波長多重して逆方向に伝送するようにしている。
このため、同一方向に伝送する波長群の各波長の群遅延量はすべて異なることとなり、非線形光学効果による伝送特性劣化を抑制することができる。
【００４６】
図５は、伝送路３０にＳＭＦまたはＤＳＦを想定した場合の各波長の分散特性である。伝送路としてＳＭＦとＤＳＦの両方を許容するシステムの場合、各波長の取りうる分散値範囲は、ＳＭＦ、ＤＳＦのどちらか一方のみを許容するシステムの分散値範囲より当然広くなる。例えば、図５の例では、
λ１の分散値範囲：−６００ps/nm〜＋１０００ps/nm
λ８の分散値範囲：＋３００ps/nm〜＋１６００ps/nm
となる。上記の分散値範囲をとるような場合、全波長の分散をカバーするために必要なＣＷＤＭ光送受信器の分散耐力は−６００ps/nm〜＋１６００ps/nmとなる。
【００４７】
図６は、１０Ｇｂ／ｓのビットレートでの伝送を行う場合に信号光を０チャープとマイナスチャープで変調した場合の分散耐力を示す。
０チャープの信号光は、図３に示す強度変調器１５２として、例えば対称構造を有したゼロチャープタイプのＬｉＮｂＯ3マッハツェンダー変調器（以下、ＬＮ変調器）、すなわちＸ−ＣｕｔのＬＮ変調器を用いることで実現できる。
マイナスチャープ（図６の例では−０．７）の信号光は、図３に示す強度変調器１５２として、例えば非対称構造を有したプリチャープタイプのＬＮ変調器、すなわちＺ−ＣｕｔのＬＮ変調器で変調することにより実現できる。
【００４８】
どちらか一方のチャープのみとすることで図５の全波長の分散範囲、すなわちＳＭＦとＤＳＦの両方を許容するシステムのＣＷＤＭ全波長における分散値範囲をカバーすることは困難であるが、図１のＣＷＤＭ光送受信器１１ａ，１１ｂが０チャープの信号光を送出し、ＣＷＤＭ光送受信器１１ｃ，１１ｄ，２１ａ〜２１ｄがマイナスチャープ（図６の例では−０．７）の信号光を送出する構成とすることで、ＣＷＤＭ全波長（１４７１〜１６１１ｎｍ）についてパワーペナルティを１ｄＢ以下とすることができ、良好な１０Ｇｂ／ｓ伝送が可能となる。
【００４９】
このように、伝送路におけるパワーペナルティが予め定められた値以下となるように、送出されるそれぞれの波長の光信号に対して設定するチャープ量（チャーピングパラメータ）を選択することで、ＣＷＤＭ全波長（１４７１〜１６１１ｎｍ）について、１０Ｇｂ／ｓなどの高速ビットレートにおける光波長多重伝送を好適に実現することができる。
【００５０】
より詳述すると、上述した本実施形態の構成例では、波長λ１の光信号を送出するＣＷＤＭ光送受信器１１ａと、波長λ２の光信号を送出するＣＷＤＭ光送受信器１１ｂとが、強度変調器１５２としてＸ−ＣｕｔのＬＮ変調器を備え、波長λ３の光信号を送出するＣＷＤＭ光送受信器１１ｃと、波長λ４の光信号を送出するＣＷＤＭ光送受信器１１ｄと、波長λ５の光信号を送出するＣＷＤＭ光送受信器２１ａと、波長λ６の光信号を送出するＣＷＤＭ光送受信器２１ｂと、波長λ７の光信号を送出するＣＷＤＭ光送受信器２１ｃと、波長λ８の光信号を送出するＣＷＤＭ光送受信器２１ｄとが、強度変調器１５２としてＺ−ＣｕｔのＬＮ変調器を備えている。
【００５１】
このように、本実施形態としての光波長多重伝送システムは、波長多重する際に、同一の群遅延量を持つ波長の光信号を同一方向に伝送しないように波長を選択すること、または、同一の群遅延量を持つ波長の光信号が、互いに逆方向に伝送するように波長を選択されることで、四光波混合（ＦＷＭ）、相互位相変調（ＸＰＭ）等による伝送特性劣化を抑制している。
さらに、異なる複数のチャープ（例えば０チャープと−０．７チャープの２つ）を用いて、波長多重される各波長の送信光信号のチャープ量が設定されていることで、伝送路としてＳＭＦとＤＳＦの両方を許容するシステムであっても、ＣＷＤＭでの多重伝送に用いられる全波長（１４７１〜１６１１ｎｍ）について、伝送路におけるパワーペナルティを予め定められた値以下とすることができ、所要の分散耐力を確保できるようになっている。
【００５２】
以上のように、本発明の第１の実施形態としての光波長多重伝送システムによれば、波長多重する際に、同一の群遅延量を持つ波長の光信号を同一方向に伝送しないように波長を選択すること、または、同一の群遅延量を持つ波長の光信号は、互いに逆方向に伝送するように波長を選択することにより、ＦＷＭ、ＸＰＭ等による伝送特性劣化を抑制することができる。
さらに、各ＣＷＤＭ光送受信器から送出される光信号について、異なる複数のチャープを用いて各光信号の波長に応じたチャープ量に設定しておく（チャープ量に対応する強度変調器を備える）ことで、伝送路の性質に応じてその伝送路で用いられる全波長の分散範囲をカバーするために必要な送受信器の分散耐力を確保することができる。
【００５３】
このため、ＣＷＤＭ技術による光波長多重伝送システムについて、例えば高速ビットレート環境など、分散耐力の幅が狭まる通信環境であっても光信号の劣化を発生させることなく、多重伝送による高速通信を行うことができる。
【００５４】
また、上述のようにして伝送路で用いられる全波長の分散範囲をカバーする分散耐力を確保できるため、例えば伝送路にＳＭＦとＤＳＦが混在する場合や、伝送路に用いられている光ファイバーの種類がＳＭＦであるかＤＳＦであるか不明な場合であっても、そうした光ファイバーの種類を気にする必要なく、本実施形態としての光信号送受信システムを用いることで、高速な光波長多重伝送を行う光波長多重伝送システムを容易に構成することができる。
【００５５】
上述した本実施形態による各効果は、伝送速度が１０Ｇｂ／ｓ以上である場合に、相互位相変調（ＸＰＭ）の影響が顕著になるので、特に有効である。
【００５６】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
上述した第１の実施形態では、伝送路３０としてＤＳＦが用いられ、負分散領域の波長の数と正分散領域（零分散波長含む）の波長の数が同じである場合について例示しているため、正分散領域の波長と負分散領域の波長にグループ分けすることで、互いに伝送方向が逆になるように波長多重することができた。
この第２の実施形態は、伝送路３１が図７に例示する分散特性、すなわちλ３とλ４の間に零分散波長があり、負分散領域の波長の数と正分散領域の波長の数が異なる場合について示すものである。
上述した第１の実施形態と同様のものについては説明を省略する。
【００５７】
第２の実施形態としての光波長多重伝送システムは、図８に示すように、光信号送受信システム４０と光信号送受信システム５０とが、光ファイバによる伝送路３１を介して接続されて構成される。
この伝送路３１には、分散特性がＤＳＦと異なる光ファイバが用いられているものとする。
【００５８】
第２の実施形態では、図７に例示するように、各波長の分散値が以下のようになるものとする。
λ１の分散値：−ｇ ps/nm/km
λ２の分散値：−ｈ ps/nm/km
λ３の分散値：−ｉ ps/nm/km
λ４の分散値： ｉ ps/nm/km
λ５の分散値： ｈ ps/nm/km
λ６の分散値： ｇ ps/nm/km
λ７の分散値： ｆ ps/nm/km
λ８の分散値： ｅ ps/nm/km
【００５９】
正分散領域の波長と負分散領域の波長の分散値の絶対値が等しいλ１とλ６、λ２とλ５、λ３とλ４は群遅延量が同一になる。
このため、第２の実施形態としての光波長多重伝送システムは、図８に示すように、λ１，λ２，λ３，λ７を波長多重して一方向に伝送し、λ４，λ５，λ６，λ８を波長多重して逆方向に伝送するように構成されている。
【００６０】
また、ＣＷＤＭ光送受信器に用いられる強度変調器１５２については、上述した第１の実施形態と同様に、ＳＭＦとＤＳＦの両方を許容するシステムのＣＷＤＭ全波長における分散値範囲をカバーする分散耐力を確保できるように、図８に示すＣＷＤＭ光送受信器１１ａ，１１ｂが０チャープの信号光を送出し、ＣＷＤＭ光送受信器１１ｃ，１１ｄ，２１ａ〜２１ｄがマイナスチャープ（図６の例では−０．７）の信号光を送出する構成としている。
このことにより、上述した第１の実施形態と同様に、ＣＷＤＭ全波長（１４７１〜１６１１ｎｍ）についてパワーペナルティを１ｄＢ以下とすることができ、良好な１０Ｇｂ／ｓ伝送が可能となる。
【００６１】
このように、パワーペナルティが予め定められた値以下となるように、送出されるそれぞれの波長の光信号に対して設定するチャープ量（チャーピングパラメータ）を選択することで、ＣＷＤＭ全波長（１４７１〜１６１１ｎｍ）について、１０Ｇｂ／ｓなどの高速ビットレートにおける光波長多重伝送を好適に実現することができる。
【００６２】
より詳述すると、上述した第２の実施形態の構成例では、波長λ１の光信号を送出するＣＷＤＭ光送受信器１１ａと、波長λ２の光信号を送出するＣＷＤＭ光送受信器１１ｂとが、強度変調器１５２としてＸ−ＣｕｔのＬＮ変調器を備え、波長λ３の光信号を送出するＣＷＤＭ光送受信器１１ｃと、波長λ７の光信号を送出するＣＷＤＭ光送受信器１１ｄと、波長λ４の光信号を送出するＣＷＤＭ光送受信器２１ａと、波長λ５の光信号を送出するＣＷＤＭ光送受信器２１ｂと、波長λ６の光信号を送出するＣＷＤＭ光送受信器２１ｃと、波長λ８の光信号を送出するＣＷＤＭ光送受信器２１ｄとが、強度変調器１５２としてＺ−ＣｕｔのＬＮ変調器を備えている。
【００６３】
以上のように、本発明の第２の実施形態としての光波長多重伝送システムによれば、分散特性がＤＳＦと異なる光ファイバが伝送路として用いられている場合など、伝送に用いられる光ファイバにおける負分散領域の波長の数と正分散領域の波長の数が異なるように波長多重伝送される場合であっても、上述した第１の実施形態で得られる効果と同様の効果を得ることができる。
【００６４】
〔各実施形態について〕
なお、上述した各実施形態は本発明の好適な実施形態であり、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々変形して実施することが可能である。
例えば、上述した各実施形態では、８波長の光信号を多重化する双方向波長多重伝送を例に説明しているが、８波長以外の波長多重であっても本発明は同様に適用可能である。
【００６５】
また、上述した各実施形態では、ＣＷＤＭ光送受信器が強度変調器を備えて構成されることとして説明したが、光信号送受信システムとして機能させることができればこの構成に限定されず、例えば、光信号の送受信部分と強度変調器とが伝送路を介するなどにより別個に設けられて構成されてもよく、また、光信号の送信装置と受信装置とが別個に設けられた構成であってもよい。
【００６６】
また、波長光合分波器を備える構成に替えて、各波長の光信号送信装置に対して合波器が設けられて波長多重伝送され、この波長多重伝送された光信号を、各波長の光信号受信装置に対して設けられた分波器が波長毎に分波する構成であっても、本発明は同様に実現することができる。
【００６７】
また、上述した各実施形態では、ＣＷＤＭ光送受信器における光源１５１からのレーザ光を０チャープやマイナスチャープの光信号とするために、強度変調器１５２としてＬｉＮｂＯ3マッハツェンダー変調器を用いることとして説明したが、光源１５１から送出されるレーザ光に対して所定のチャープを与えたりチャープを与えないようにしたりできる変調器であればこのものに限定されず、伝送路の種類や与えるチャープなどに応じて各種の変調器を用いてよい。
また、ＣＷＤＭ光送受信器ごとに異なる種類の変調器を用いても、本発明は同様に実現することができる。
【００６８】
また、上述した各実施形態としての光波長多重伝送システムは、ＣＷＤＭにより、ＳＭＦとＤＳＦを許容する伝送路３０を用いて伝送を行うこととして説明しているが、零分散波長を挟んで長波長側と短波長側に配置された光信号を波長多重して伝送するシステムであればこのものに限定されず、例えばＤＳＦによる伝送路を用いる構成であってもよい。
【００６９】
また、上述した各実施形態では、ＣＷＤＭ技術を用いた１区間を双方向伝送する実施形態について説明したが、光ファイバと共に光信号増幅器などを含む伝送路を介した複数区間の伝送システムであっても、本発明に係る光波長多重伝送システムは同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の第１の実施形態としての光波長多重伝送システムの構成例を示すブロック図である。
【図２】該光波長多重伝送システムにおけるＣＷＤＭ光送受信器の構成例を示すブロック図である。
【図３】該ＣＷＤＭ光送受信器の電気／光変換部１１１の構成例を示すブロック図である。
【図４】ＤＳＦを用いたときの各波長の分散特性を示す図である。
【図５】ＳＭＦ／ＤＳＦ伝送時のＣＷＤＭグリッド波長における分散を示す図である。
【図６】送出される光信号に与えるチャープを変えた場合の分散耐力を示す図である。
【図７】第２の実施形態における、分散特性がＤＳＦと異なるファイバの各波長の分散特性を示す図である。
【図８】第２の実施形態としての光波長多重伝送システムの構成例を示すブロック図である。
【図９】ＣＷＤＭグリッドと波長分散特性を示す図である。
【図１０】従来の光波長多重伝送システムを説明する図である。
【符号の説明】
【００７１】
１０，２０，４０，５０ 光信号送受信システム
１１（１１ａ〜１１ｄ），１２（１２ａ〜１２ｄ） ＣＷＤＭ光送受信器（光送受信装置の一例）
１２，２２ ＣＷＤＭ波長光合分波器
３０，３１ 伝送路
１１１ 電気／光変換部
１１２ 光／電気変換部
１５１ 光源
１５２ 強度変調器
１５３ ドライブ回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送路を介して複数の波長の光信号を波長多重して伝送する光波長多重伝送システムに用いられ、前記伝送路に接続されて使用される光信号送受信システムであって、
異なる複数のチャープを用いて、波長多重される各波長の送信光信号のチャープ量が設定されていることを特徴とする光信号送受信システム。
【請求項２】
複数の波長の光を送受信する光送受信手段と、
前記光送受信手段から送出された光の波長に応じたチャープを与える、またはチャープを与えないようにすることで、前記光送受信手段から送出される各波長の光を異なる複数のチャープを用いて当該光の波長に応じたチャープ量とさせるチャープ設定手段と、を備えたことを特徴とする請求項１記載の光信号送受信システム。
【請求項３】
前記伝送路を介して波長多重伝送される各光信号の波長は、当該伝送路として用いられる光ファイバにおける零分散波長を挟んで長波長側と短波長側に配置されたことを特徴とする請求項２記載の光信号送受信システム。
【請求項４】
前記光送受信手段は、前記伝送路により同一方向に多重伝送される各光信号の群遅延量がすべて異なるように、当該光送受信手段により送受信される光の波長が選択されたことを特徴とする請求項２または３記載の光信号送受信システム。
【請求項５】
前記光送受信手段は、同一の群遅延量を持つ光信号が前記伝送路中で互いに逆方向に伝送されるように、当該光送受信手段により送受信される光の波長が選択されたことを特徴とする請求項２から４の何れか１項に記載の光信号送受信システム。
【請求項６】
前記チャープ設定手段は、前記伝送路におけるパワーペナルティが、前記光送受信手段により送受信される全波長について予め定められた値以下となるように、該光送受信手段から送出されるそれぞれの波長の光に対して与えるチャープ量を定められたことを特徴とする請求項２から５の何れか１項に記載の光信号送受信システム。
【請求項７】
波長多重される各波長の送信光信号のチャープ量は、前記伝送路における所要の分散耐力を確保できるように設定されたことを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の光信号送受信システム。
【請求項８】
前記伝送路は、少なくとも分散シフトファイバを許容することを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の光信号送受信システム。
【請求項９】
前記伝送路は、シングルモードファイバと分散シフトファイバとを許容することを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の光信号送受信システム。
【請求項１０】
請求項１から９の何れか１項に記載の光信号送受信システムと、請求項１から９の何れか１項に記載の光信号送受信システムとが、前記伝送路を介して接続されて構成されたことを特徴とする光波長多重伝送システム。
【請求項１１】
請求項１から９の何れか１項に記載の光信号送受信システムにおける前記光送受信手段および前記チャープ設定手段として用いられることを特徴とする光送受信装置。
【請求項１２】
伝送路を介して複数の波長の光信号を波長多重伝送する光波長多重伝送方法であって、
異なる複数のチャープを用いて、波長多重される各波長の送信光信号のチャープ量が設定されていることを特徴とする光波長多重伝送方法。
【請求項１３】
伝送路を介して複数の波長の光信号を波長多重伝送する光波長多重伝送方法であって、
送出される光の波長に応じたチャープを与える、またはチャープを与えないようにすることで、伝送される各波長の光信号を異なる複数のチャープを用いて当該光信号の波長に応じたチャープ量とさせることを特徴とする光波長多重伝送方法。
【請求項１４】
波長多重される各波長の送信光信号のチャープ量を、前記伝送路における所要の分散耐力を確保できるように設定することを特徴とする請求項１２または１３記載の光波長多重伝送方法。
【請求項１５】
前記伝送路を介して波長多重伝送される各光信号の波長は、当該伝送路として用いられる光ファイバにおける零分散波長を挟んで長波長側と短波長側に配置されたことを特徴とする請求項１２から１４の何れか１項に記載の光波長多重伝送方法。
【請求項１６】
前記伝送路を介して波長多重伝送される光信号は、同一方向に多重伝送される各光信号の群遅延量がすべて異なるように波長が選択されたことを特徴とする請求項１２から１５の何れか１項に記載の光波長多重伝送方法。
【請求項１７】
前記伝送路を介して波長多重伝送される光信号は、同一の群遅延量を持つ光信号が該伝送路中で互いに逆方向に伝送されるように波長が選択されたことを特徴とする請求項１２から１６の何れか１項に記載の光波長多重伝送方法。
【請求項１８】
前記伝送路におけるパワーペナルティが、当該伝送路を介して波長多重伝送される全波長について予め定められた値以下となるように、該伝送路を介して波長多重伝送されるそれぞれの波長の光信号に与えられるチャープ量が定められることを特徴とする請求項１２から１７の何れか１項に記載の光波長多重伝送方法。
【請求項１】
伝送路を介して複数の波長の光信号を波長多重して伝送する光波長多重伝送システムに用いられ、前記伝送路に接続されて使用される光信号送受信システムであって、
異なる複数のチャープを用いて、波長多重される各波長の送信光信号のチャープ量が設定されていることを特徴とする光信号送受信システム。
【請求項２】
複数の波長の光を送受信する光送受信手段と、
前記光送受信手段から送出された光の波長に応じたチャープを与える、またはチャープを与えないようにすることで、前記光送受信手段から送出される各波長の光を異なる複数のチャープを用いて当該光の波長に応じたチャープ量とさせるチャープ設定手段と、を備えたことを特徴とする請求項１記載の光信号送受信システム。
【請求項３】
前記伝送路を介して波長多重伝送される各光信号の波長は、当該伝送路として用いられる光ファイバにおける零分散波長を挟んで長波長側と短波長側に配置されたことを特徴とする請求項２記載の光信号送受信システム。
【請求項４】
前記光送受信手段は、前記伝送路により同一方向に多重伝送される各光信号の群遅延量がすべて異なるように、当該光送受信手段により送受信される光の波長が選択されたことを特徴とする請求項２または３記載の光信号送受信システム。
【請求項５】
前記光送受信手段は、同一の群遅延量を持つ光信号が前記伝送路中で互いに逆方向に伝送されるように、当該光送受信手段により送受信される光の波長が選択されたことを特徴とする請求項２から４の何れか１項に記載の光信号送受信システム。
【請求項６】
前記チャープ設定手段は、前記伝送路におけるパワーペナルティが、前記光送受信手段により送受信される全波長について予め定められた値以下となるように、該光送受信手段から送出されるそれぞれの波長の光に対して与えるチャープ量を定められたことを特徴とする請求項２から５の何れか１項に記載の光信号送受信システム。
【請求項７】
波長多重される各波長の送信光信号のチャープ量は、前記伝送路における所要の分散耐力を確保できるように設定されたことを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の光信号送受信システム。
【請求項８】
前記伝送路は、少なくとも分散シフトファイバを許容することを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の光信号送受信システム。
【請求項９】
前記伝送路は、シングルモードファイバと分散シフトファイバとを許容することを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の光信号送受信システム。
【請求項１０】
請求項１から９の何れか１項に記載の光信号送受信システムと、請求項１から９の何れか１項に記載の光信号送受信システムとが、前記伝送路を介して接続されて構成されたことを特徴とする光波長多重伝送システム。
【請求項１１】
請求項１から９の何れか１項に記載の光信号送受信システムにおける前記光送受信手段および前記チャープ設定手段として用いられることを特徴とする光送受信装置。
【請求項１２】
伝送路を介して複数の波長の光信号を波長多重伝送する光波長多重伝送方法であって、
異なる複数のチャープを用いて、波長多重される各波長の送信光信号のチャープ量が設定されていることを特徴とする光波長多重伝送方法。
【請求項１３】
伝送路を介して複数の波長の光信号を波長多重伝送する光波長多重伝送方法であって、
送出される光の波長に応じたチャープを与える、またはチャープを与えないようにすることで、伝送される各波長の光信号を異なる複数のチャープを用いて当該光信号の波長に応じたチャープ量とさせることを特徴とする光波長多重伝送方法。
【請求項１４】
波長多重される各波長の送信光信号のチャープ量を、前記伝送路における所要の分散耐力を確保できるように設定することを特徴とする請求項１２または１３記載の光波長多重伝送方法。
【請求項１５】
前記伝送路を介して波長多重伝送される各光信号の波長は、当該伝送路として用いられる光ファイバにおける零分散波長を挟んで長波長側と短波長側に配置されたことを特徴とする請求項１２から１４の何れか１項に記載の光波長多重伝送方法。
【請求項１６】
前記伝送路を介して波長多重伝送される光信号は、同一方向に多重伝送される各光信号の群遅延量がすべて異なるように波長が選択されたことを特徴とする請求項１２から１５の何れか１項に記載の光波長多重伝送方法。
【請求項１７】
前記伝送路を介して波長多重伝送される光信号は、同一の群遅延量を持つ光信号が該伝送路中で互いに逆方向に伝送されるように波長が選択されたことを特徴とする請求項１２から１６の何れか１項に記載の光波長多重伝送方法。
【請求項１８】
前記伝送路におけるパワーペナルティが、当該伝送路を介して波長多重伝送される全波長について予め定められた値以下となるように、該伝送路を介して波長多重伝送されるそれぞれの波長の光信号に与えられるチャープ量が定められることを特徴とする請求項１２から１７の何れか１項に記載の光波長多重伝送方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−１４２８５５（Ｐ２００７−１４２８５５Ａ）
【公開日】平成１９年６月７日（２００７．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３３４４９８（Ｐ２００５−３３４４９８）
【出願日】平成１７年１１月１８日（２００５．１１．１８）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月７日（２００７．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月１８日（２００５．１１．１８）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
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